油气井注水泥后，由于环形空间液柱压力与地层压力之间的不平衡，地层中的液体进入环形空间并纵向流动，这种现象被称为环空窜流。环空窜流对注水泥效果、油气井产量有较大影响，可导致层间封隔失效，轻则使井口带压，重则可能出现井口冒油冒气，甚至发生井喷并导致井的报废，损失巨大。
影响水泥浆防气窜性能的指标主要有密度、失重、失水、静胶凝强度过渡时间、体积收缩、稳定性等。
1密度
为防止水泥浆注替和凝固过程中发生窜流，水泥浆密度必须满足注水泥全过程浆柱压力与地层压力的平衡关系。即：水泥浆浆柱所产生的静液柱压力和流动阻力必须大于或等于地层流体压力，同时又要小于地层破裂压力（或漏失压力）。否则就有可能发生窜流现象。
水泥浆是由水泥、配浆水、外加剂和外掺料组成，这些材料的密度和加入量对水泥浆密度有直接影响。另外，改变水灰比和加入密度调节剂也可以调节浆体密度。
2失水
失水是水泥浆在压差作用下约束自由水的能力。国外研究表明，没有严格控制滤失速率的水泥浆体系在顶替到位后，在短时间内快速失水，直至环空液柱压力与地层压力平衡。当失水发生在气层之上时，形成桥堵，阻碍压力传递，而此时桥堵点以下水泥裝仍处于液态，一旦环空压力低于地层压力，地层流体特别是气体就能侵入环空。
3失重
水泥浆失重是固井候凝过程中压不稳地层流体、地层流体侵入环空、破坏水泥浆柱的完整性、使其无法形成完整水泥环而导致环空窜流、降低固井质量的重要原因。
（1）由胶凝引起的失重
水泥是一种胶凝物质，与水混合后在物理、化学作用下，水泥浆逐渐从液态转变成固态。在水泥浆水化过程中，浆体内部形成两种类型的三维“凝胶—结晶”网。由于这种网架的作用，水泥浆柱的一部分重量悬挂在井壁和套管上，从而降低了水泥浆柱作用在下部地层的有效压力。当浆柱有效压力低于地层压力时，地层中的流体就会就会侵入环形空间，导致窜流发生。
（2）由桥堵引起的失重
在注水泥过程中及水泥返高至设计高度静止后，由于水泥浆失水形成的水泥饼、钻井时未带出来的岩屑、高速注水泥时冲蚀下的岩块以及水泥颗粒沉降等因素，在渗透层或井径和间隙较小的井段形成堵塞（即桥堵），使得桥堵段上部浆柱压力不能传递至桥堵段下部的地层。而下部水泥浆柱由于体积的减少（体积收缩和失水），桥堵前上部浆柱作用的压力就会失去一部分或全部，作用在下部地层的有效静液柱压力减少。这就是桥堵引起的失重过程。同样，当地层上的有效压力低于地层压力，地层中的流体就会就会侵入环形空间，导致窜流发生。
4静胶凝强度过渡时间
水泥浆处于即非液态亦非固态的时期被定义为水泥浆静胶凝强度过渡时间。1982年，Sabins更科学地描述了这一概念：过渡时间起始于静胶凝强度发展到明显限制了液柱压力传递的时刻，结束于水泥架基体足以阻止气体扩散运移的时刻。此时，水泥浆传压能力明显下降而内部孔渗性较好，无法阻止气体运移，是气窜发生的危险时期。
通过对多组不同水泥浆体系失重与气窜的试验发现，水泥浆在静止后10min内静胶凝强度即开始发展，达到10～50Pa时水泥浆表现出明显的失重现象，达到130～220Pa时水泥浆可以有效阻止气窜。现在，通用的行业标准是将静胶凝强度由48Pa变化到240Pa定义为静胶凝强度过渡时间。
水泥浆静胶凝强度过渡时间越短，其基质凝胶结构发展越快，早期气窜发生的可能性就越小。因此，静胶凝强度过渡时间是水泥浆防窜能力的重要参数，研究其发展规律对防窜具有积极意义。刘洋、范伟华等人采用高温高压凝结仪，从水泥水化放热角度研究了常用的典型缓凝剂对静胶凝强度过渡时间的影响规律与作用机理。结果表明，中温缓凝剂对阳离子的络合作用或对水泥颗粒的吸附作用较弱、易被破坏，对静胶凝强度负面作用不明显；而在90～105℃时缓凝剂对阳离子有极强的螯合能力，大大延缓了静胶凝强度的发展，温度更高时负面作用则不明显。建议在设计防窜水泥浆体系时，应重视缓凝剂对静胶凝强度过渡时间的影响。
5体积收缩
水泥浆硬化过程中，混合水与水泥熟料发生水化反应，使水泥－水体系的绝对体积减小，水泥浆体收缩，进而影响水泥石的孔隙结构。通常，浆体处于塑性状态时其外部体积收缩是总体积收缩的主体，浆体产生强度后其外部体积收缩只是总体积收缩的一部分，其内部收缩则导致水泥石孔隙率增大。由于内部收缩形成的孔隙是连通孔的，对水泥石的渗透率影响很大，对其抗腐蚀能力和抗压强度（胶结性能）也不利。因此，浆体体积收缩使水泥环的胶结质量不能保证，严重时还可能形成微间隙，引发地层流体窜流。
6稳定性
水泥浆的稳定性主要指浆体的沉降稳定性和滤失控制能力，即游离液和失水。前者反映水泥浆在自由状态下束缚自由水、维持浆体组分均匀和性能一致的能力，后者反映浆体在一定压差作用下的这些能力。稳定性良好的水泥浆不仅不沉降，而且失水低、游离液少，有助于减少水泥浆体积收缩和减缓水泥浆失重速率。相反，稳定性不好的水泥浆会增大失水和游离液，易为流体窜入环空提供良好通道（在斜井和水平井中尤为突出），加快水泥浆失重速率，致使产生更大的体积收缩等。
为确保水泥浆的稳定性，在配制水泥浆时应注意：①筛选合适的降失水剂和加入剂量，控制游离液和失水现象；②在不影响浆体流变性的前提下，适当提高浆体液相黏度，以保证体系颗粒不发生沉降且提高液相流动阻力（一般降失水剂具有这种性能）；③浆体流变性良好时应尽量少加或不加分散剂，如必须加入时应不影响浆体稠化时间和稳定性，并优化降失水剂和分散剂的加量比例。
另外，对于防止气窜来说，还需特别注意水泥石的渗透率。