[发明专利]一种合成水泥及其用途

说明书

技术领域

本申请涉及油田固井技术领域，特别涉及一种基于环氧树脂的合成水泥及其用途。

背景技术

固井水泥环的长期完整性是保障油气正常开发的必要条件。但是，在油气田开发及增产过程中，由于井筒内流体温度及压力的变化，水泥环易遭受拉伸应力而开裂，和/或在第一、二界面产生微间隙；在射孔完井、小井眼及大斜度钻井中，水泥环常遭受冲击性破坏；在含有CO₂和/或H₂S酸性气体的油气田中，水泥环易遭受酸性介质腐蚀等。由此而产生的井口带压，油水层间窜流等现象，会影响油气的正常开发。针对上述问题，传统的解决方案是：通过使用纤维、胶乳及弹塑性颗粒改性硅酸盐水泥石，使之具有弹韧性，以防止水泥环拉伸应力破坏、冲击破坏以及微间隙的产生；通过使用辅助性胶凝材料替代水泥，降低水泥石的碱度和渗透性，以减缓酸性介质对水泥环的腐蚀，或采用高铝水泥或磷铝酸盐水泥以增强水泥环的抗腐蚀能力。

上述固井作业中遇到的问题及所采用的技术，在一定程度上取得了好的应用效果。但是，近几年随着油气田的进一步开发，固井作业中不断出现新的挑战，有时采用传统的解决方案很难获得满意的结果。另外，由于环保意识的增强，对水泥环的长期完整性提出了更高的要求。鉴于硅酸盐水泥固有的特点及缺点，开发非水泥的封隔材料成为了近年固井技术的发展方向之一。

合成水泥石是通过化学缩合反应、交联反应、橡胶硫化反应，得到的类似于水泥的材料。这种材料的特点是强度高、弹韧性好以及耐腐蚀等，适合于高应力及强腐蚀环境下的封隔。不加填料的合成水泥石，密度为1.0g/cm³左右，适合于封隔地层破裂压力低的“窄窗口固井”作业。

最早报道的合成水泥石技术是美国Dow Corning公司开发的封隔油井的液体硅橡胶(SPE39346，1998.Development of a novel silicone rubber cement plugging agent for cost effective Thru’Tubing well abandonment)。但是可能由于液体硅橡胶太昂贵，该技术未见广泛应用。

MI SWACO公司技术人员S.Young报道的技术(OMC-2013-103,2013.Thermo-settable cross-linked polymer system for optimization of wellbore stability and zonal isolation)，是以丙烯酸酯的聚合反应得到合成水泥石。另外，美国Kraton公司公开报道了(US20130261220)一种低粘度的合成水泥石，该技术使用叔碳酸酯单体、三官能团或双官能团丙烯酸酯单体和可油溶的苯乙烯丁二烯嵌段共聚物为反应物，并以不同半衰期的过氧化物为交联剂，实现了不同温度下合成水泥浆的泵送及固化。但是，这种以丙烯酸酯的聚合反应得到的合成水泥石，体积收缩较大，对于油井提供有效封隔不利。

环氧树脂浇注料在固化前后体积收缩小、强度高、耐腐蚀以及价格适中，相比之下，更适合于作为固井封隔材料。但是，目前尚未有基于环氧树脂的合成水泥的报道。实际上，环氧树脂作为油井封隔材料，存在以下几个技术难点：(1)对于固井施工，随着井深的增加，温度升高，所需的泵送时间要求更长，这与随着固化温度升高，环氧树脂的稠化时间缩短是相互矛盾的；(2)环氧树脂价格昂贵，但若通过添加填料降低环氧树脂的用量以及调节合成水泥石的密度来满足不同压力地层封隔的需要，又存在填料在树脂体系中较难悬浮稳定的困难。

因此，存在对基于环氧树脂的合成水泥的开发需要。

发明内容

本申请的目的是提供一种可以克服上述技术难点的基于环氧树脂的合成水泥。

本申请所提供的合成水泥，包括以下重量份的各组分：

在一些实施方式中，所述合成水泥包括以下重量份的各组分：

本申请的合成水泥，将各组分搅拌后形成合成水泥浆，将合成水泥浆升温固化可制备合成水泥石。

在一些实施方式中，所述环氧树脂可以选自由双酚A类环氧树脂和双酚F类环氧树脂组成的组。

在一些实施方式中，所述稀释剂可以为活性稀释剂。

活性稀释剂主要是指含有环氧基团的低分子量环氧化合物。活性稀释剂相比非活性稀释剂，在降低合成水泥浆粘度时，对合成水泥石的强度影响相对要小。