煤层气井固井面临着诸多挑战,改善低密度水泥浆在低温条件下的性能、提高水泥石的早期强度、降低失水量、缩短稠化时间、提高水泥石与煤层之间的界面胶结能力、减少水泥石的收缩、降低污染和气窜等问题,对于煤层气井固井具有重要的意义。本文针对煤层气井固井时使用低密度水泥浆的缺陷,采用添加胶乳的方法,利用胶乳水泥浆失水量小、游离液为零以及形成的水泥石韧性好、射孔时水泥环不易遭到破坏等优点,形成新型的低密度胶乳水泥浆。通过大量文献调研、理论分析和推导,基于最紧密堆积原理建立了颗粒分形连续级配模型。利用激光粒度测试仪分析了水泥、漂珠和微硅的粒径分布情况,并利用颗粒级配理论得出三者的最佳配比,结合流变性和抗压强度实验,得出低密度胶乳水泥浆的基础配方。并在此基础上优选出低温下相应的分散剂SWJZ的最优加量为0.8%～1.2%;促凝早强剂的最优加量为Al2(SO4)3:1.6%,TEA:0.06%;降失水剂TD-S的最优加量为1.8%～2.0%;氮气膨胀剂的最优加量为1.0%。并对不同密度条件下各配方的性能进行了测试,最终形成了低密度胶乳水泥浆体系。经实验测试该低密度胶乳水泥浆体系的密度可以在1.079～1.243 g/cm3之间进行调节,具有良好的流变性、失水量低(<30mL)、游离液为零、早期抗压强度高、稠化时间短且可调、具有微膨胀性和防窜能力强等特点,可有效减少固井时对煤层的损害,显著提高固井质量。