顺南区块天然气埋藏深度在6500～7700m,底部温度在140～200℃;油气压力在70～100 MPa。该地区储层结构复杂、油气活跃、地层温度高、油气压力高、压力窗口窄,目前该区块高压气层尾管固井质量优质率不高,主要问题是气窜,防气窜水泥浆体系研究是解决该问题的关键。本文从防气窜作用机理出发,针对固井注替候凝阶段及固化阶段的气窜问题,采用超细活性SiO2、纤维、弹性胶粒三种功能型材料与抗高温缓凝剂、降失水剂等外加剂及外掺料组合成三种功能型水泥浆体系,三种功能型水泥浆体系的失水均在40mL内、过渡时间在5min以内、24h抗压强度在22 MPa以上,功能材料的加入对水泥石的基础工程应用性能无不良影响。对各功能型水泥浆体系的防气窜能力进行研究,提出了能直接反映水泥浆体系不同阶段的防气窜能力的新方法——突破压力法及连续突破速度,并将水泥浆体系胶凝结构强度及水泥石胶结强度与防气窜进行关联分析,明确了影响水泥浆体系防气窜能力的关键性能。实验结果表明:功能材料的加入有利于提高水泥浆体系胶凝结构强度,增加流体窜入阻力,触变剂超细SiO2适宜加量为1.0～2.0%(BWOC),弹性材料胶粒加量宜控制在1.6～2.0%以内,韧性材料纤维加量在0.35～0.45%。三轴应力实验结果表明,较之普通水泥浆体系韧性及弹性水泥浆体系的弹性模量均降低了 40%以上,残余应变量小,说明纤维及胶粒功能材料的加入有利于改善水泥石的力学性能;SEM研究结果表明超细活性SiO2的加入在水泥水化初期形成不同类型晶体物质使水泥石有较高的早期强度,纤维包埋和锚定在水泥石中通过应力分散作用提高了水泥石的完整性,提高了固态阶段防气窜能力。通过功能材料协同研究,研制出了一套能适用于顺南地区高温高压气井固井的多功能协同水泥浆体系,即触变弹韧性水泥浆体系,该体系失水为26mL,液态阶段胶凝结构强度恢复速率为0.0585Pa·s-1、窜流突破压力509.6Pa,较之常规水泥浆体系分别提高了 306.25%、108.00%;界面胶结强度1.812MPa,胶结界面突破压力0.085MPa,较之常规体系提高了 240.00%,防气窜效果好;48h抗压强度高达35.8 MPa,水泥石弹性模量为5110MPa,较之常规水泥浆体系降低了 48.9%,水泥石长期完整性好。综上所述,所研制的触变弹韧性水泥浆体系防气窜能力强、水泥石长期完整性好,对解决顺南地区的固井气窜问题具有重要的实际意义。