中国页岩气可采资源量丰富,大力开发页岩气是国家能源发展的紧迫需求。高效开发页岩气核心是水平井钻完井和分段压裂技术,国内外普遍采用油基钻井液钻水平井,采用套管固井后,应用桥塞实施大规模分段压裂实施开发。与中浅层页岩气开发相比,固井面临井深更深,温度更高,页岩地层应力更高,实施分段压裂的压力更高,要保持水泥环密封完整性对水泥环强度和弹韧性提出来更高的要求。常规水泥石由于其固有的脆性特性,无法满足深层页岩气大型分段压裂需求。本文基于对压裂过程中水泥石力学性能的研究,从水泥石弹性改造入手,通过特殊的包覆技术研发了抗高温弹性核壳粒子和增韧材料,增加了水泥石的弹韧性,提高了抗冲击能力。利用颗粒级配原理,对水泥、微硅、弹性核壳材料进行颗粒级配,提高了水泥浆的堆积密度,建立了深层页岩气高强弹韧性水泥浆体系设计方法。开展了系列室内评价试验,优选稳定剂,分散剂,等水泥浆配套外加剂,对高强弹韧性水泥浆体系的配方、材料、性能进行优化,开发出了基于颗粒级配的深层页岩气高强弹韧性水泥浆体系,密度:1.9g/cm~3,抗温能力达到120℃,24h抗压强度大于15MPa,弹性模量6GPa左右,大幅度提高水泥石抗冲击性能。研发的基于颗粒级配的深层页岩气高强弹韧性水泥浆体系在胜页1-HF井等2口深层页岩气固井中应用,固井质量合格率100%,满足了深层页岩气大型压裂施工的要求。