[发明专利]一种调凝组合物、调凝剂及其应用

说明书

本发明涉及一种调凝组合物，调凝剂及其应用。本发明提供的调凝组合物，主要组分包括葡萄糖酸盐、聚丙烯酸盐和乙二胺四乙酸盐。将本发明提供的调凝剂应用到热固树脂胶凝材料体系中，能够实现30～100℃温度下调节热固树脂胶凝材料稠化时间超过150min，满足4000m以内中浅油气井安全固井需求。

技术领域

本发明涉及油气井固井领域，具体涉及一种调凝组合物，包含此调凝组合物的热固树脂胶凝材料调凝剂及其应用。

背景技术

随着近年来各国对清洁能源的需求不断增大，尤其是页岩气等非常规油气田不断投入开发，常规的油井水泥也暴露出了其在保障油气井井身结构完整性、适应小间隙环境以及大规模射孔及酸压改造方面的不足。例如，水泥浆浆体的体积收缩使得水泥环的胶结之类不能保证，还可能形成微间隙，引发地层流体窜流。同时，模拟研究表明，水泥环界面存在0.01mm的微间隙就可发生气窜。高脆性水泥石在强载荷冲击作用下，水泥环会破裂而形成宏观裂纹和界面破坏。从材料角度考虑，寻求开发新型的胶凝材料是固井工程的一个发展方向。

有机树脂材料在国内外油气井工程中的应用中已经得到了一定的探索，特别在承压堵漏、提高水泥环胶结质量方面取得了良好的应用效果。为了解决油气井环空窜流及持续套管带压的难题，Halliburton公司近年研发出一种WellLock环空密封树脂，专门用于套管与井壁环空的密封，防止油气水侵入，保证井筒完整性，延长油气井的生产寿命。在井筒内出现微环隙、环空气窜、井口带压、套管渗漏、砂砾石填充渗漏或需要堵水等井况而进行的“挤水泥”修补作业时，WellLock树脂能够恢复井眼的完整性；在固井施工时与前置液配合使用，WellLock树脂能发挥辅助密封作用，提高水泥环胶结强度。但是WellLock树脂当前还没有满足固井工程对入井水泥体系综合性能的要求，且成本较高，没能够真正用于固井。中石化研制的热固性树脂胶凝材料在加热、加压的条件下能交联固化形成网状体型结构，耐热性高，受压不易变形，具有优良的附着力、抗冲击、耐腐蚀等优点。配合使用合适的可固化骨架材料能够进一步改善或调控热固性树脂体系的密度、强度、流变、等性能。

由于固井作业过程是将树脂胶凝体系通过地面泵送设备泵送入套管到达井底，再通过套管和井壁之间的环形空间上返到井口或预定位置，因此在未到达指定位置前，树脂胶凝体系必须保持液体可泵状态，然而井下的高温高压环境会促使胶凝体系快速凝结从而丧失流动性，因此必须在树脂胶凝体系中加入调凝剂调节固化时间。目前国内使用的固井缓凝剂主要有木质素磺酸盐及其衍生物、羟基羧酸、糖类化合物、纤维素衍生物、有机膦酸盐、硼酸无机酸等，但这些缓凝剂均无法满足树脂胶凝体系固井现场要求。为满足树脂胶凝体系井下固井工程基本要求，研制一种树脂胶凝材料调凝剂，实现井下高温环境下固化时间可调可控，满足了油气田现场固井等安全泵注施工需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明第一方面提供了一种调凝组合物，本发明提供的调凝组合物的主要成分包括葡萄糖酸盐、聚丙烯酸盐和乙二胺四乙酸盐。本发明的第二方面提供了一种调凝剂，热固树脂胶凝材料在应用该调凝剂后可配制成浆体适用于井下固井应用，最高耐温100℃。能够按照现场固井工程要求有效调节固化时间，具有非常良好的可泵性，能够实现直角稠化。本发明的第三方面提供了上述调凝组合物和上述调凝剂在固井领域的应用。

根据本发明的第一方面，本发明提供的调凝组合物包括葡萄糖酸盐、聚丙烯酸盐和乙二胺四乙酸盐。

根据本发明的一些实施方式，所述葡萄糖酸盐选自葡萄糖酸的碱金属盐和碱土金属盐中的一种或多种，优选选自葡萄糖酸钾、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙和葡萄糖酸镁中的一种或多种，更优选为葡萄糖酸钠。

根据本发明的一些实施方式，所述聚丙烯酸盐选自聚丙烯酸的碱金属盐和碱土金属盐中的一种或多种，优选选自聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙和聚丙烯酸镁中的一种或多种，更优选为聚丙烯酸钠。