针对深水固井中油井水泥早期强度增长缓慢的问题,考察了纳米二氧化硅低温早强特性,并通过递进式叠加优化获得一种纳米二氧化硅复合早强剂NS-4。模拟深水固井的温度、压力条件,测试了该早强剂对油井水泥稠化性能、静胶凝强度和抗压强度的影响。研究结果表明:纳米二氧化硅复合早强剂组成方案为0.8%纳米二氧化硅(质量分数,下同)+2%硫酸钠+0.05%三乙醇胺+0.2%铝酸钠,掺量为水泥的3.05%;15℃、10 MPa条件下掺入该早强剂的水泥浆稠化时间为236 min,其中稠化过渡时间为34 min;30℃、15 MPa条件下静胶凝强度0~576 Pa发展时间为180 min,其中胶凝过渡时间为48 min;在4℃、15℃、30℃下,加入该早强剂的水泥石24 h抗压强度分别是纯G水泥的9倍、4.7倍、2.4倍。该早强剂优异的低温早强、防气窜性能,有助于解决深水固井面临的低温、浅层水/气流动的难题。