挤水泥是油井注水泥作业方式之一,挤水泥应用范围广泛,贯穿整个钻井、固井、完井乃至修井等作业环节。挤水泥多是在井下不利情况下进行的作业,施工工序复杂。自应用以来,挤水泥挤注成功率均较低,失效情况频繁发生,导致挤水泥成本增加,也制约了挤水泥在现场的更好应用。众多国内外学者和现场工程师对挤水泥进行研究,形成了一定的挤水泥技术支持体系。然而,过去的研究重点集中于材料体系、现场工艺流程方面,对挤水泥理论计算关注较少。因此,开展挤水泥设计计算的研究对提高挤水泥的成功率具有重要意义。挤水泥的理论计算基础源于现场挤水泥施工技术,主要从挤水泥挤注压力、挤注工具、泵注方式、注替浆方式四个角度来对挤水泥理论技术进行分类,分析了各种挤水泥技术的特点和应用条件,为挤水泥技术的合理选择和设计计算提供理论及工程方面的依据。以挤水泥技术特征、现场作业实践和以往经验算法为基础,建立了挤水泥工程设计计算方法,明确了不同挤水泥施工作业中的水泥浆用量、替浆量、挤水泥施工压力参数等计算方法存在不同。结合挤水泥实际,采用弹性力学平面应变理论建立了综合考虑套管、水泥环、地层在挤注压力、地应力和射孔耦合作用下的地层起裂压力预测解析模型,探讨了射孔方位角、水泥浆渗滤效应、水平地应力非均匀程度、地层岩石弹性性质、水泥环弹性性质对地层起裂压力的影响规律。研究表明：地层起裂压力随着射孔方位角、地层岩石弹性模量和地层岩石泊松比的增大而增大,随着水平地应力非均匀程度、水泥环弹性模量和水泥环泊松比的增大而减小,考虑水泥浆渗滤后地层起裂压力减小。建立了安全挤水泥挤注压力关系式和水泥环起裂模型,明确了不同地应力下水泥环弹性性质和地层弹性性质对水泥环起裂压力的影响,并结合实际算例进行了安全挤水泥分析。研究表明：挤水泥的安全挤注压力要综合考虑地层起裂压力和水泥环起裂压力,不能只是重视地层起裂压力而忽视了水泥环可能产生破坏。以总结和建立的挤水泥理论计算方法为基础,编制了挤水泥作业设计计算程序,为进行高效的挤水泥设计计算提供了便利。