石油天然气钻井完钻后，需下入套管（表层套管、技术套管、生产套管），并在套管与井眼之间的环形空间中注入水泥浆（固井）。固井水泥浆凝固后，形成水泥环（cement sheath），隔离地层流体（油、气、水）、保护套管、支撑井壁。固井水泥浆以油井水泥（API G级、H级，硅酸盐水泥）为主剂，加入缓凝剂（木质素磺酸盐、有机膦酸盐）、促凝剂（氯化钙、硅酸钠）、降滤失剂、消泡剂、分散剂等。生石灰（CaO）在固井中用作促凝剂（低温井）、膨胀剂（补偿收缩）和缓凝剂超量的“补救剂”，是固井液设计的常用添加剂。

在低温浅井（井深<1000m，地层温度<40℃）固井中，水泥浆的稠化时间（从混合到开始变稠的时间）需控制在2-4小时（确保泵送安全）。但低温下油井水泥水化慢，稠化时间可能长达5-6小时，且游离水多（>5%），易形成“高角”现象（水泥颗粒沉降，环空顶部出现水层）。加入生石灰（CaO，细度-200目，用量为水泥质量的1%-3%），石灰与水反应放热：CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 63.7kJ/mol。放热使水泥浆温度升高（5-15℃），加速水泥水化反应（每升高10℃，水化速度提高2-4倍），稠化时间缩短至2-3小时，游离水降至<3%，水泥石早期强度（24h抗压强度）从3-5MPa提高至8-12MPa（满足固井要求≥3.5MPa）。石灰的用量需精确控制：石灰不足（<1%）则促凝效果不明显，稠化时间仍长；石灰过量（>4%）则水泥浆稠化过快（<1小时），可能“超快凝”导致憋泵、替浆事故（水泥浆在套管内凝固，造成“插旗杆”事故，井报废）。石灰的品质要求：有效CaO≥85%，细度-200目≥99%（提高反应速度），MgO≤3%（MgO水化慢，影响后期体积安定性）。石灰须密封防潮，避免水化失效。

在固井水泥浆的收缩补偿中，水泥浆在凝结过程中会发生体积收缩（化学收缩3%-5%，热收缩0.5%-1.5%，自收缩0.1%-0.3%）。收缩导致水泥环与套管（第一界面）、水泥环与地层（第二界面）之间形成微间隙（micro-annulus），油气水窜流，固井质量不合格。加入生石灰（CaO，2%-5%）作为膨胀剂，CaO水化生成Ca(OH)₂，体积膨胀（理论膨胀率约100%，实际约束状态下体积增加0.2%-1.0%），补偿水泥石的收缩。CaO膨胀剂与钙矾石膨胀剂（加入石膏+铝粉）协同使用，可调控膨胀发生的时间（早期膨胀由钙矾石提供，后期由CaO提供），使水泥石在7天、28天持续微膨胀（膨胀率0.02%-0.05%），提高水泥环的密封完整性。石灰膨胀水泥浆适用于气井（防气窜）、储气库井（注采循环，应力变化大）、复杂地层（高压盐水层、漏失层）。石灰的膨胀效果受水泥浆的约束条件（套管刚度、地层硬度）影响，需通过实验室试验确定最佳用量（膨胀率0.02%-0.05%以API标准SBT（声波变密度测井）测井评价）。

在固井作业中，若现场发现缓凝剂加入过量（或因温度计算错误），导致水泥浆稠化时间过长（>6小时），可紧急加入生石灰（0.5%-2%）“补救”，缩短稠化时间，避免水泥浆在井下长时间不凝（导致“脱水”、“胶凝”，施工失败）。石灰的“补救”效果迅速（30分钟内可见稠化时间变化），但需在水泥浆混合时加入（不能注入井下后再加），要求固井工程师具备快速计算和决策能力。

生石灰在固井中的应用，是“热-力-化”耦合的工程实践。固井工程师总结：“低温浅井加石灰，水化放热促凝快；水泥收缩加石灰，体积膨胀补偿好；缓凝过量石灰救，固井质量安全保。”——生石灰为油气井固井工程提供“低温促凝、体积补偿、应急补救”的多功能添加剂。