随着深水油气资源的勘探与开发,深水浅层的固井作业成为目前固井行业研究的重点和热点之一。深水固井施工环境温度较低（泥线温度在4℃左右）,导致油井水泥的强度增长严重减缓;并且深水浅部地层胶结性能差、质地松软,固井时容易出现漏失。因此,要求深水表层固井水泥浆要具有密度低、早期强度高和失水量低的特点。但是现有的固井水泥浆低温水化速度较慢,为此,本文开展对低密度高早强水泥体系的研究。通过对常用水泥和外掺料的优选,结合紧密堆积理论分析,确定低温早强水泥体系的材料为:P.O 52.5R水泥（质量分数31⁴1%）、超细胶凝材料（40⁴1%）、微硅（10¹7%）、玻璃微珠（8¹2%）。并通过实验确定出了低温早强水泥体系组成为:P.O 52.5R水泥与超细胶凝材料按1:1组成混合水泥+12%微硅+10%²0%玻璃微珠（Y6000）。该水泥体系密度在1.37¹.54 g/cm³之间,15℃下1d抗压强度大于6.5MPa,是纯G级水泥石的1.9倍。通过考察纳米二氧化硅低温早强特性及递进式叠加优化,研究得出了纳米二氧化硅复合早强剂:纳米二氧化硅+硫酸钠+三乙醇胺+铝酸钠,总掺量为水泥的3.05%。在4℃和15℃养护温度下,相比未加早强剂的水泥石,加入该早强剂的水泥石1d抗压强度增强率为150%和157%。通过XRD和SEM分析得出,纳米二氧化硅具有早期火山灰效应和纳米成核效应,作为水泥水化早期的活性中心,加速了水泥熟料的水化反应进程,但对水化产物类型无影响。通过实验优选出低温早强水泥体系的配套外加剂,最终形成的低温早强水泥浆体系的性能参数为:密度1.38¹.55 g/cm³、在4℃水浴养护1d抗压强度3.8⁶.2 MPa、API标准失水量37⁴1 mL、游离液为0mL、水泥浆沉降稳定性良好、水泥石的渗透率小于0.0067×10^-3μm²(满足国标小于0.01×10^-3μm²的要求)、水泥浆的静胶凝强度48²40 Pa的过渡时间小于30min、水泥石胶结强度较强（大于纯G级水泥石胶结强度的2倍）。本文研究的低温早强水泥体系优异的低温早强、低密度、防气窜性能,为解决深水固井面临的低温、易漏、浅层水/气流动等难题奠定了基础。