针对稠油热力开采工况中,水泥石承受的高温环境易导致固井水泥环发生开裂,强度衰退,进一步可能造成固井水泥环层间封隔失效的问题。本文从固井用水泥基材料的角度出发,采用耐高温性能好的铝酸盐水泥基材料,并根据固井水泥浆在稠油热采固井工况中的低温水化成型,高温环境作业的工况背景,探究了不同的低温养护温度对铝酸盐水泥水化过程的影响。并通过水泥石力学性能,微观结构,物相组成,水化放热速率等手段来解释不同温度下的铝酸盐水泥水化机理和力学性能的发展。另一方面,针对铝酸盐水泥本身存在的低温水化环境下强度衰退的问题,本文探究了作为辅助胶凝材料的矿渣对铝酸盐水泥石的低温水化性能和高温力学性能的影响机理。同时,由于水泥基胶凝材料在高温环境中表现的易脆性等特点,本文分别采用了高强度高韧性的玄武岩纤维和氧化镁晶须作为水泥石增韧增强材料,探究了其对水泥石低温力学和高温力学的增强增韧效果,并采用等离子表面处理技术对纤维和晶须表面进行改性处理,以期提高其与水泥石之间的胶结性能。并通过对水泥石的力学性能,微观结构和热分析等进行分析,揭示了玄武岩纤维和氧化镁晶须对铝酸盐水泥石增强增韧作用的改性机理。结果表明:铝酸盐水泥在低温30℃,50℃,70℃,90℃的环境下水化时,水化过程及力学性能和微观结构的发展不同。由于温度是影响水泥水化的一个重要因素,因此,在不同的水化温度下,作为辅助胶凝材料的矿渣对铝酸盐水泥水化过程的影响不同。铝酸盐水泥石抗压强度显示矿渣在增强铝酸盐水泥水化时存在一个最优加量。并且,通过对铝酸盐水泥水化热进行分析显示:矿渣能够降低水泥水化放热量。在探究矿渣对铝酸盐水泥的热性能的影响时,研究发现:低温水化环境下,铝酸盐水泥石的热导率随着矿渣掺量的升高而呈现降低的趋势,然而在水泥石经高温环境处理后,矿渣对铝酸盐水泥石的热导率的影响呈现先升高后降低的趋势。这与其对水泥石抗压强度的影响呈现相同的趋势。在使用玄武岩纤维和氧化镁晶须提高铝酸盐水泥的高温韧性和强度的研究发现:玄武岩纤维和氧化镁晶须均能在不同程度上提高水泥石的高温韧性,并且玄武岩纤维和氧化镁晶须在加量分别为0.4%和2.0%时,其对铝酸盐水泥石的高温增强增韧的效果最优。当玄武岩纤维加量在0.4%时,其高温抗压强度和抗拉强度相比于空白组试样,分别从21.38MPa,0.87MPa增长至28.88MPa和1.52MPa,强度增长率分别达到35.08%和74.70%。当氧化镁晶须加量2%时,其高温抗压强度和抗拉强度相比于空白组试样,分别从21.38MPa,0.87MPa增长至30.54MPa和1.83MPa,强度增长率分别达到42.84%和1 10.34%。高温环境下,改性水泥石试样的弹性模量较纯水泥石的9932.0MPa分别降低至9650.MPa,5157.8MPa,分别降低了 3%和48.07%。通过等离子表面处理技术,纤维和晶须的表面变得更加粗糙,与水泥石的胶结性能得到改善,通过力学性能测试,得出经过等离子改性后的玄武岩纤维和氧化镁晶须对铝酸盐水泥石的力学性能的增强效果也同时实现优化。