煤层气是一种高效安全的新型能源,具有十分重要的开采利用价值。由于煤层属于低压储层,且渗透率比较低,在固井时会出现易漏失、易坍塌、胶结差等问题。针对以上问题,研究出适合煤层气井的超低密度水泥浆体系,以实现对煤层气储层的低损害和高效开发的目的具有十分重要的意义。本文通过系统分析漂珠、中空微珠和中空玻璃微珠减轻剂的微观结构、粒径分布规律,比较各种减轻剂抗剪切破坏能力,优选出综合性能最优的国外中空玻璃微珠减轻剂S38作为超低密度固井液的减轻剂材料,根据油井水泥和减轻剂的粒径分布特性,研制出活性填充材料RM,并通过粉体颗粒群分形特征方程的理论分析与计算,实现超低密度水泥体系中的颗粒材料实现紧密堆积目的,利用理论计算和实验验证相结合的方法,设计出超低密度水泥体系,并能过优选出相应的分散剂、降失水剂、早强剂等配套外加剂,以水泥浆稠化时间、静胶凝强度和水泥石抗压强度、体积变化率为评价指标,最终开发出密度为0.82-1.20g/cm3超低密度水泥浆体系。最后进行了两口煤层气井现场超低密度固井试验,现场试验说明了超低密度水泥浆的流变性能和沉降稳定性都非常好,完全满足煤层气井固井要求。