[发明专利]一种油井水泥用弹性改性树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种油井水泥用弹性改性树脂，其包括如下重量份数的原料组分：环氧树脂基液100份，环氧树脂固化剂10～25份。本发明还公开了一种固井水泥浆，其包括如下重量份数的原料组分：水泥100份，淡水36～44份，降失水剂3～6份，分散剂0.1～0.6份，早强剂1～4份、增强剂2～5份，缓凝剂0.2～0.6份，消泡剂0.5～1.5份和弹性改性树脂20～50份。本发明将弹性改性树脂作为油井水泥外掺功能材料，与油井水泥混合使用，增强了水泥环抗破坏的能力，且水泥浆稳定性好，无沉降现象，流动性好，稠化时间可调，失水量低，满足固井施工作业的要求。

技术领域

本发明涉及油井水泥弹性改性技术领域，尤其涉及一种油井水泥用弹性改性树脂。

背景技术

随着油气田开发的进行，固井水泥环在钻井或生产过程中，会经受如套管传递的内压力、地层岩石围压、井眼温度变化引起的温度应变、气井的高压冲击等各种载荷的作用，这些作用会导致固井水泥环封隔系统受力状态的变化，严重时会造成水泥环密封系统失效，出现层间窜流和套管损坏，甚至使油气井报废。针对水泥石作用在井筒中失效的风险，研究表明高弹性、低模量的水泥浆体系是保障固井质量和长期封隔能力的关键。

环氧树脂是一种聚合物材料，其与相应的固化剂使用可以发生固化反应形成一个整体。专利(CN 108822815 A)公开了一种固井前置凝胶，主要有环氧树脂溶液、树脂固化剂、缓凝剂、膨胀剂、乳化剂和加重剂组成，主要用作固井作业前期，预防固井环空带压问题。专利(CN 107739598 A)公开了一种永久性环氧树脂固井剂，由液态环氧树脂、甘油醚类活性稀释剂、咪唑类固化剂混合组成，该固井剂粘度低于600mPa·s，固化产物室温下的抗压强度超过100MPa且在80℃、浓度为25％的氢氧化钠溶液中30天后的抗压强度能保持率大于90％。而树脂与固化剂混合后直接用于固井，存在成本高、稠化时间和固化时间难控制、防气窜能力低、抗污染能力差的问题。专利(CN 108865087 A)公开了一种热固性环氧树脂工作液，该工作液主要由环氧树脂、脂肪族胺类固化剂、增韧剂、酯类稀释剂、密度调节剂和水组成，具有抗拉强度高、抗折强度高、韧性好的特点，用于水泥环微裂缝修复。

含有固化剂的环氧树脂在建筑材料领域常用作提高水泥浆体的力学性能、抗渗能力和耐久性等，但是油井水泥应用环境更复杂，常常伴有高温高压等复杂情况，不能直接将建筑材料中应用的树脂用于固井中。专利(CN 108373297A)公开了一种防窜固井树脂水泥浆体系，该水泥浆体系主要由水泥、水、树脂、树脂固化剂和添加剂组成，具有粘度低和防窜性好的特点，主要用作固井后防窜。

为了提高固井作业长期封固完整性，需要开发具有高弹性特点的水泥浆体系和弹性改性材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种油井水泥用弹性改性树脂及一种弹性固井水泥浆。油井水泥用弹性改性树脂固化后柔性高、弹性变形能力强，与油井水泥混合后相容性好，在水溶液中分散性好，性能稳定；使用所述油井水泥用弹性改性树脂制备的固井用弹性水泥浆稳定性好，无沉降现象，流变性好，稠化时间可调，失水量小，且形成的水泥石弹性变形能力强，胶结强度高，不仅能满足现场固井施工要求，而且弹性高。

本发明是这样实现的：

本发明目的之一在于提供一种弹性改性树脂，其包括如下重量份数的原料组分：环氧树脂基液100份，环氧树脂固化剂10～25份。

所述的环氧树脂基液为双酚A环氧树脂、过醋酸环氧树脂、环氧氯丙烷树脂和双环氧氯丙烷树脂中的一种或多种。

所述的环氧树脂固化剂为芳香胺固化剂、脂环胺固化剂、聚酰胺固化剂和有机酸酐固化剂中的一种或多种。

本发明的目的之二在于提供一种弹性改性树脂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤1、按所述重量份数称取环氧树脂基液、环氧树脂固化剂；