油井水泥是一种脆性材料,油井环空水泥环在后期开发中很容易产生微裂缝。水泥石微裂缝会造成层间封隔失效,严重影响油气井的安全高效开发。挤水泥作业修复水泥石微裂缝费用高且成功率低。微裂缝自修复技术是解决水泥石微裂缝问题的有力措施。论文首先研究了水泥石微裂缝的制备方法和水泥石自修复性能评价方法,建立了采用压力机与楔刀相结合的“一”字断裂水泥石造缝方法,设计加工了“裂缝渗透率快速评价装置”和可模拟水泥石在地层条件下的修复环境的“动态水流压差下微裂缝渗透率评价装置”,并建立了相应实验方法。论文通过对油井水泥的化学组成和水化历程的分析以及借鉴建筑领域自修复材料,合理研选出了 RA、UA、LA、JS、SE、MS、CS、AX、SL、UO十种活性化学物质,以水泥石渗透性能下降率（水泥石微裂缝修复率）和断流天数为评价指标,确定了遇水自修复材料基本组成为RA、MS、AX、JS。采用正交试验以水泥石微裂缝修复率为评价指标对这四种物质在水泥中的加量进行了优选,结果表明活性化学物质RA能够对水泥石微裂缝的修复起到更明显的作用,其次是活性化学物质AX、JS、MS。加量优选后的遇水自修复材料用SHM表示:RA:1.5%,MS:2%,AX:1%,JS:3.5%。针对SHM造成水泥浆闪凝问题,采用缓凝材料对SHM进行优化复配,优化后的遇水自修复材料用 SHM-M 表示:RA:1.5%,MS:2%,AX:1%,JWY-2:0.2%。SHM-M 对水泥浆的性能影响实验结果表明SHM-M加入油井水泥中可满足固井工程的要求。对SHM-M水泥石微裂缝自修复性能进行测试。结果表明当水泥石养护7d和14d后造缝,微裂缝水泥石7 d的微裂缝修复率分别为93.6、90.6%。水泥石微裂缝宽度分别为0.044、0.053、0.094、和0.133 mm的渗透率下降幅度远大于空白水泥石（0.087 mm）。模拟地层温度越高,水泥内部的反应速率越快,越有利于水泥石微裂缝的修复。在8%标准盐水作用下,水泥石的7 d微裂缝修复率为94.9%。当水流压差为0.1 MPa时,水泥石7 d微裂缝修复率可达95.7%。使用读数显微镜、XRD、SEM和EDS等对油井水泥石微裂缝遇水自修复微观机理进行分析。读数显微镜结果显示白色晶体的生成修复了微裂缝。XRD和SEM的结果显示Ca2+离子含量减少,C-S-H含量增加,更多C-S-H的生成有利于水泥石微裂缝的的修复。EDS结果显示水化硅酸钙和钙矾石的生成有利于水泥石微裂缝的修复。SHM-M可促进水泥石中未水化水泥颗粒二次水化且在油井水泥中的修复机理为络合-沉淀作用。