CN110862246A - 一种固井用弹韧性树脂水泥浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种固井用弹韧性树脂水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：水泥100重量份；缓凝剂0～2.5重量份；降失水剂2重量份～6重量份；树脂5重量份～40重量份；增韧剂5重量份～20重量份；促进剂2重量份～10重量份；水38重量份～115重量份；消泡剂0.3重量份～1重量份；密度调节剂0～200重量份；所述树脂为水溶性酚醛树脂。与现有技术相比，本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆采用特定含量组分，各组分之间具有较好的相互作用，使产品弹性模量大幅降低，具有良好的弹韧性，且流变性能、固化强度满足施工要求，能够提高固井胶结质量与环空密封质量，封堵气体上窜通道，可有效解决气井环空带压的问题。

Description

一种固井用弹韧性树脂水泥浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及油气井固井技术领域，更具体地说，是涉及一种固井用弹韧性树脂水泥浆及其制备方法。
背景技术
随着国内外页岩气的勘探开发，气井油套环空、技管环空等环空异常带压现象逐渐增多，已成为影响气井安全生产的重要问题。环空带压对气井安全生产提出了严峻的挑战，是全世界石油工业界面临的共同难题和安全问题。
环空带压(SCP)是指井口处的环空压力经过卸压后又重新恢复到卸压前压力水平的现象。气井环空带压主要有以下几种原因：一是由于各种人为原因(包括气举、热采管理、监测环空压力或其它目的)导致的环空带压；二是套管环空温度变化导致流体和膨胀管柱变形造成环空带压；三是由于环空存在气体窜流导致环空带压；气窜引起的环空压力在井口泄压后可能继续存在，具有永久性。自气井开发以来，环空带压或井口窜气就一直困扰固井技术人员。环空带压或井下层间窜流会严重影响气井的产量，降低采收率，对气田开发后续作业如酸化压裂和分层开采等造成不利影响。环空带压或层间窜流突出时，会增加压力监测与井口放压的成本，严重时需要关井，有时会导致整口井甚至整个井组报废。从环境保护和安全的角度考虑，技术人员经常要通过关井或修井来解决该问题，所造成的关井停产损失或修井费用相当巨大。
补救环空带压或层间窜流的方法，或者是采用常规高成本的修井作业，或采用苛刻的挤水泥、挤注凝胶作业，或采用其它有效的补救方式。目前，常规的补救方法如修井或挤水泥现场实施难度大，成功率低，成本高。因此，提供一种水泥浆，能够提高固井胶结质量与环空密封质量，封堵气体上窜通道，可用于固井后气窜、井口带压问题的预防和治理，也可用于环空带压问题气井的修井、井口窜气处理、封井等多种作业，从而有效解决气井环空带压的难题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固井用弹韧性树脂水泥浆及其制备方法，本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆具有良好的弹韧性，且流变性能、固化强度满足施工要求，能够解决气井环空带压的问题。
本发明提供了一种固井用弹韧性树脂水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：
水泥100重量份；
缓凝剂0～2.5重量份；
降失水剂2重量份～6重量份；
树脂5重量份～40重量份；
增韧剂5重量份～20重量份；
促进剂2重量份～10重量份；
水38重量份～115重量份；
消泡剂0.3重量份～1重量份；
密度调节剂0～200重量份；
所述树脂为水溶性酚醛树脂。
优选的，所述缓凝剂包括羟基羧酸类缓凝剂和/或AMPS聚合物类缓凝剂。
优选的，所述降失水剂为AMPS聚合物类降失水剂。
优选的，所述增韧剂包括玻璃纤维、白云母和聚丙烯纤维中的一种或多种。
优选的，所述促进剂包括环氧树脂类促进剂、有机酸类促进剂和碱类促进剂中的一种或多种。
优选的，所述消泡剂包括聚醚类消泡剂和/或硅醚共聚类消泡剂。
优选的，所述密度调节剂包括重晶石和/或铁矿粉。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的固井用弹韧性树脂水泥浆的制备方法，包括以下步骤：
a)将水泥、缓凝剂、降失水剂、树脂、增韧剂、促进剂、水、消泡剂和密度调节剂进行混合至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆；所述树脂为水溶性酚醛树脂。
优选的，步骤a)中所述混合的过程具体为：
a1)将树脂、增韧剂、促进剂和消泡剂进行湿混至均匀，得到树脂混合物；
a2)在3000r/min～4000r/min的搅拌速度下，先在水中加入缓凝剂搅拌45s～60s，再加入降失水剂搅拌45s～60s，然后在10s～15s内加入水泥，调节搅拌速度为10000r/min～12000r/min，搅拌45s～60s，得到水泥浆；
a3)将步骤a1)得到的树脂混合物和步骤a2)得到的水泥浆搅拌至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆；
所述步骤a1)和步骤a2)没有顺序限制。
优选的，步骤a3)中所述搅拌的搅拌速度为10000r/min～12000r/min，时间为45s～60s。
本发明提供了一种固井用弹韧性树脂水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：水泥100重量份；缓凝剂0～2.5重量份；降失水剂2重量份～6重量份；树脂5重量份～40重量份；增韧剂5重量份～20重量份；促进剂2重量份～10重量份；水38重量份～115重量份；消泡剂0.3重量份～1重量份；密度调节剂0～200重量份；所述树脂为水溶性酚醛树脂。与现有技术相比，本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆采用特定含量组分，各组分之间具有较好的相互作用，使产品弹性模量大幅降低，具有良好的弹韧性，且流变性能、固化强度满足施工要求，能够提高固井胶结质量与环空密封质量，封堵气体上窜通道，可用于固井后气窜、井口带压问题的预防和治理，也可用于环空带压问题气井的修井、井口窜气处理、封井等多种作业，从而有效解决气井环空带压的问题。
另外，本发明提供的制备方法简单、条件温和、易操作，并且便于施工，现场施工中可使用已有固井设备，兼容性良好，具有广阔熔点应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例5提供的固井用弹韧性树脂水泥浆在120℃、55MPa时的稠化曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种固井用弹韧性树脂水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：
水泥100重量份；
缓凝剂0～2.5重量份；
降失水剂2重量份～6重量份；
树脂5重量份～40重量份；
增韧剂5重量份～20重量份；
促进剂2重量份～10重量份；
水38重量份～115重量份；
消泡剂0.3重量份～1重量份；
密度调节剂0～200重量份；
所述树脂为水溶性酚醛树脂。
在本发明中，所述水泥采用本领域技术人员熟知的固井用水泥，本发明对此没有特殊限制。在本发明优选的实施例中，所述水泥为市售G级水泥。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括100重量份的水泥。
在本发明中，所述缓凝剂优选包括羟基羧酸类缓凝剂和/或AMPS聚合物类缓凝剂，更优选为AMPS聚合物类缓凝剂。在本发明优选的实施例中，所述缓凝剂为AMPS聚合物类缓凝剂，由AMPS、AA(丙烯酸)、IA(衣康酸)经水溶液共聚而成的聚合物类缓凝剂ZYH-1。本发明对所述缓凝剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括0～2.5重量份的缓凝剂，优选为0.1重量份～1.2重量份，更优选为0.3重量份～0.7重量份。
在本发明中，所述降失水剂优选为AMPS聚合物类降失水剂。在本发明优选的实施例中，所述降失水剂为AMPS聚合物类降失水剂，由AMPS、AA(丙烯酸)、IA(衣康酸)经水溶液共聚而成的聚合物类降失水剂ZYJ-1。本发明对所述降失水剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括2重量份～6重量份的降失水剂，优选为3重量份～6重量份，更优选为4重量份～5重量份。
在本发明中，所述树脂的作用机理是填充水泥水化所形成的晶相间的间隙，并且树脂为弹性颗粒，可以吸收应变能，成为水泥石内部微观表面的结构变形中心、吸收震动能，同时还可改善水泥石内部间隙的界面，降低水泥石弹性模量，提高了水泥石的弹韧性。在本发明中，所述树脂为水溶性酚醛树脂。本发明加入上述特定树脂，对水泥石抗压强度影响很小，但能够使水泥石由脆性变形转变为塑性变形，降低水泥石的弹性模量，也降低水泥石的渗透率；同时提高了水泥石抗折强度和抗冲击强度，表现出了较强的抵抗外载荷冲击的能力。在本发明优选的实施例中，所述水溶性酚醛树脂为甲阶酚醛树脂；在本发明另一个优选的实施例中，所述水溶性酚醛树脂为磺甲基水溶性酚醛树脂。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括5重量份～40重量份的树脂，优选为10重量份～30重量份。
本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆同时具有树脂成分和水泥成分，并在其他组分配合作用下实现较好的相互作用，产品兼具树脂固化后具有的弹韧性和水泥固化后的高强度，固化后可形成高性能水泥石。
在本发明中，所述增韧剂优选包括玻璃纤维、白云母和聚丙烯纤维中的一种或多种，更优选为玻璃纤维、白云母或聚丙烯纤维。本发明对所述增韧剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括5重量份～20重量份的增韧剂，优选为10重量份～20重量份。
在本发明中，所述促进剂优选包括环氧树脂类促进剂、有机酸类促进剂和碱类促进剂中的一种或多种；其中，所述环氧树脂类促进剂优选为环氧树脂E-51；所述有机酸类促进剂优选包括对甲苯磺酸、苯磺酸、石油磺酸钠和苯酚磺酸中的一种或多种，更优选为对甲苯磺酸、苯磺酸、石油磺酸钠或苯酚磺酸；所述碱类促进剂优选包括氢氧化钠、氢氧化钙和六次甲基四胺中的一种或多种，更优选为氢氧化钠或氢氧化钙。本发明对所述促进剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括2重量份～10重量份的促进剂，优选为4重量份～6重量份。
本发明对所述水没有特殊限制。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括38重量份～115重量份的水，优选为40重量份～100重量份。
在本发明中，所述消泡剂优选包括聚醚类消泡剂和/或硅醚共聚类消泡剂，更优选为聚醚类消泡剂。在本发明优选的实施例中，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，由聚氧丙烯和聚氧乙烯共聚形成的聚合物类消泡剂XP-1。本发明对所述消泡剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括0.3重量份～1重量份的消泡剂，优选为0.4重量份～0.8重量份。
在本发明中，所述密度调节剂优选包括重晶石和/或铁矿粉，更优选为重晶石。本发明对所述密度调节剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述固井用弹韧性树脂水泥浆包括0～200重量份的密度调节剂，能够在一定范围内调节所述固井用弹韧性树脂水泥浆的密度。
本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆通过在水泥中加入特定种类的树脂、促进剂及其他添加剂，并控制各组分配比，使各组分之间具有较好的相互作用，使产品弹性模量大幅降低，具有良好的弹韧性，且其稠化时间在40℃～120℃温度区间内可控可调，流变性能、固化强度满足施工要求，能够提高固井胶结质量与环空密封质量，封堵气体上窜通道，可用于固井后气窜、井口带压问题的预防和治理，也可用于环空带压问题气井的修井、井口窜气处理、封井等多种作业，从而有效解决气井环空带压的问题。因此，本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆对气井的安全生产起到至关重要的作用，也为气井长期稳定开采具有重要的现实意义。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的固井用弹韧性树脂水泥浆的制备方法，包括以下步骤：
a)将水泥、缓凝剂、降失水剂、树脂、增韧剂、促进剂、水、消泡剂和密度调节剂进行混合至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆；所述树脂为水溶性酚醛树脂。
本发明将水泥、缓凝剂、降失水剂、树脂、增韧剂、促进剂、水、消泡剂和密度调节剂进行混合至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。在本发明中，所述水泥、缓凝剂、降失水剂、树脂、增韧剂、促进剂、水、消泡剂和密度调节剂与上述技术方案所述的相同，在此不再赘述。
本发明对所述混合的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的恒速搅拌浆杯即可。
在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
a1)将树脂、增韧剂、促进剂和消泡剂进行湿混至均匀，得到树脂混合物；
a2)在3000r/min～4000r/min的搅拌速度下，先在水中加入缓凝剂搅拌45s～60s，再加入降失水剂搅拌45s～60s，然后在10s～15s内加入水泥，调节搅拌速度为10000r/min～12000r/min，搅拌45s～60s，得到水泥浆；
a3)将步骤a1)得到的树脂混合物和步骤a2)得到的水泥浆搅拌至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆；
所述步骤a1)和步骤a2)没有顺序限制。
在本发明中，所述将得到的树脂混合物和得到的水泥浆搅拌的搅拌速度优选为10000r/min～12000r/min，更优选为11000r/min，搅拌的时间优选为45s～60s。
本发明提供的制备方法简单、条件温和、易操作，并且便于施工，现场施工中可使用已有固井设备，兼容性良好，具有广阔熔点应用前景。
本发明提供了一种固井用弹韧性树脂水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：水泥100重量份；缓凝剂0～2.5重量份；降失水剂2重量份～6重量份；树脂5重量份～40重量份；增韧剂5重量份～20重量份；促进剂2重量份～10重量份；水38重量份～115重量份；消泡剂0.3重量份～1重量份；密度调节剂0～200重量份；所述树脂为水溶性酚醛树脂。与现有技术相比，本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆采用特定含量组分，各组分之间具有较好的相互作用，使产品弹性模量大幅降低，具有良好的弹韧性，且流变性能、固化强度满足施工要求，能够提高固井胶结质量与环空密封质量，封堵气体上窜通道，可用于固井后气窜、井口带压问题的预防和治理，也可用于环空带压问题气井的修井、井口窜气处理、封井等多种作业，从而有效解决气井环空带压的问题。
另外，本发明提供的制备方法简单、条件温和、易操作，并且便于施工，现场施工中可使用已有固井设备，兼容性良好，具有广阔熔点应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售商品；其中，所用的水泥为G级水泥，由嘉华水泥厂提供；所用的缓凝剂为AMPS聚合物类缓凝剂ZYH-1，由中石化中原石油工程公司钻井工程技术研究院提供；所用的降失水剂为AMPS聚合物类降失水剂ZYJ-1，由中石化中原石油工程公司钻井工程技术研究院提供；所用的消泡剂为聚醚类消泡剂XP-1，由中石化中原石油工程公司提供。
实施例1
(1)原料配比：水泥100重量份，甲阶酚醛树脂10重量份，缓凝剂0.7重量份，降失水剂3重量份，增韧剂(玻璃纤维)10重量份，促进剂(环氧树脂E-51)5重量份，消泡剂0.3重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)10重量份。
(2)制备方法：
将甲基酚醛树脂、增韧剂、促进剂和消泡剂进行湿混至均匀，得到树脂混合物；
同时，将水加入恒速搅拌浆杯内，在4000r/min的搅拌速度下，先加入缓凝剂搅拌45s～60s，再加入降失水剂搅拌45s～60s，然后在10s～15s内均匀倒入水泥，调节搅拌速度为11000r/min，搅拌45s～60s，得到水泥浆；
将上述树脂混合物和上述水泥浆在11000r/min的搅拌速度下搅拌45s～60s至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。
实施例2
(1)原料配比：水泥100重量份，甲阶酚醛树脂20重量份，缓凝剂0.7重量份，降失水剂3重量份，增韧剂(玻璃纤维)10重量份，促进剂(石油磺酸钠)5重量份，消泡剂0.4重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)10重量份。
(2)制备方法与实施例1相同，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。
实施例3
(1)原料配比：水泥100重量份，甲阶酚醛树脂30重量份，缓凝剂0.7重量份，降失水剂3重量份，增韧剂(玻璃纤维)10重量份，促进剂(苯酚磺酸)5重量份，消泡剂0.5重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)10重量份。
(2)制备方法与实施例1相同，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。
实施例4
(1)原料配比：水泥100重量份，磺甲基水溶性酚醛树脂20重量份，缓凝剂0.1重量份，降失水剂4重量份，增韧剂(白云母)20重量份，促进剂(对甲苯磺酸)10重量份，消泡剂0.3重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)20重量份。
(2)制备方法与实施例1相同，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。
实施例5
(1)原料配比：水泥100重量份，甲阶酚醛树脂20重量份，缓凝剂1.2重量份，降失水剂6重量份，增韧剂(聚丙烯纤维)15重量份，促进剂(苯磺酸)6重量份，消泡剂0.6重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)20重量份。
(2)制备方法与实施例1相同，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。
实施例6
(1)原料配比：水泥100重量份，甲阶酚醛树脂20重量份，缓凝剂0.5重量份，降失水剂5重量份，增韧剂(聚丙烯纤维)15重量份，促进剂(氢氧化钠)4重量份，消泡剂0.8重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)20重量份。
(2)制备方法与实施例1相同，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。
实施例7
(1)原料配比：水泥100重量份，甲阶酚醛树脂20重量份，缓凝剂0.3重量份，降失水剂4重量份，增韧剂(聚丙烯纤维)15重量份，促进剂(氢氧化钙)2重量份，消泡剂1.0重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)20重量份。
(2)制备方法与实施例1相同，得到固井用弹韧性树脂水泥浆。
对比例1
常规水泥浆配方：水泥100重量份，缓凝剂0.5重量份，降失水剂3重量份，水44重量份，密度调节剂(重晶石)20重量份。
将水加入恒速搅拌浆杯内，在4000r/min的搅拌速度下，先加入缓凝剂搅拌45s～60s，再加入降失水剂搅拌45s～60s，然后在10s～15s内均匀倒入水泥，调节搅拌速度为11000r/min，搅拌45s～60s，得到水泥浆。
按照GB/T19139-2012油井水泥试验方法配置水泥浆，并测量水泥浆浆体密度、水泥石抗压强度、水泥浆流变性、沉降稳定性及胶结强度；按照动态弹性模量测试方法测量弹性模量。
选择实施例1提供的固井用弹韧性树脂水泥浆进行流变测试，流变测试结果参见表1所示；从表中数据可知，水泥浆流变性能满足固井工程要求。在此前提下，对实施例1提供的固井用弹韧性树脂水泥浆进行沉降稳定性测试，测试结果参见表2所示；从表中数据可知，水泥石上下密度差百分比为0.707％，满足固井工程要求。
表1实施例1提供的固井用弹韧性树脂水泥浆流变性数据
转速(r/min) Φ300 Φ200 Φ100 Φ6 Φ3
旋转粘度计读数 237 165 97 19 14
表2实施例1提供的固井用弹韧性树脂水泥浆沉降稳定性数据
测量位置 1(最底端) 2 3 4(最顶端)
水泥浆密度(g/cm<sup>3</sup>) 1.838 1.832 1.828 1.825
水泥浆密度、抗压强度及弹性模量测试结果参见表3所示。
表3实施例1～3提供的固井用弹韧性树脂水泥浆及对比例1提供的水泥浆密度、抗压强度及弹性模量数据
Figure BDA0001778422140000101
Figure BDA0001778422140000111
从表3可以看出，与对比例1提供的水泥浆相比，实施例1～3提供的固井用弹韧性树脂水泥浆的水泥浆密度及水泥石抗压强度降低，但水泥石抗压强度仍可满足工程需要；同时水泥石弹性模量有明显降低，降低率在60％～69.31％左右，弹性模量显著降低，水泥石弹性变形能力明显增加，具有良好的弹韧性。从实施例1～3和对比例1的综合对比可以看出，本发明固井用弹韧性树脂水泥浆得到的水泥石弹性、韧性力学性能明显优于常规水泥石和常规水泥浆体系。
在温度区间40℃～120℃范围内，测量水泥石在72h养护后所得胶结强度数据，胶结强度测试结果参见表4所示。
表4水泥石胶结强度数据
Figure BDA0001778422140000112
从表4中数据可以看出，各配方在对应温度/压力实验条件下，实施例1、实施例3提供的固井用弹韧性树脂水泥浆得到的水泥石的胶结强度均大于对比例1不含树脂的纯水泥配方的水泥浆得到的水泥石，实施例3的胶结强度提高幅度趋势在80℃达到最大值22.59％，40℃、100℃为最低值10.51％、12.76％；实施例1的胶结强度提高幅度最大值为40℃时25.08％；说明本发明提供的固井用弹韧性树脂水泥浆所形成的水泥石具有良好的胶结性能，且随着配方中树脂含量的提高，胶结性能提高的幅度越大。
水泥浆80℃下API失水量及80℃/40MPa下稠化时间测试结果参见表5所示。
表5实施例1～3提供的固井用弹韧性树脂水泥浆及对比例1提供的水泥浆80℃下API失水量及稠化时间数据
水泥浆样本 API失水量/mL(80℃/6.9MPa) 稠化时间/min(80℃/40MPa)
对比例1 41 175
实施例1 22 151
实施例2 12 143
实施例3 9 135
从表5可以看出，与对比例1相比，实施例1～3提供的固井用弹韧性树脂水泥浆的API失水量有较大幅度降低，稠化时间均可满足工程施工要求。
选择实施例4提供的固井用弹韧性树脂水泥浆进行40℃～120℃温度区间水泥石抗压强度及弹性模量测试，测试结果参见表6所示。
表6实施例4提供的固井用弹韧性树脂水泥浆的水泥石抗压强度及弹性模量数据
Figure BDA0001778422140000121
从表6可以看出，在40℃～120℃温度区间内，水泥石在不同温度下的抗压强度仍可满足工程需要；同时水泥石弹性模量有明显降低，均低于4GPa，水泥石弹性变形能力明显增加，具有弹韧性。
选择实施例5～7提供的固井用弹韧性树脂水泥浆进行40℃～120℃温度区间水泥浆稠化时间测试，测试结果参见表7所示。
表7实施例5～7提供的固井用弹韧性树脂水泥浆在40℃～120℃温度区间的稠化时间数据
Figure BDA0001778422140000122
Figure BDA0001778422140000131
从表7可以看出，在40℃～120℃温度区间内，本发明实施例5～7提供的固井用弹韧性树脂水泥浆的稠化时间在不同温度下均可控可调，不同温度下的稠化时间均可满足施工需求。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种固井用弹韧性树脂水泥浆，由包括以下组分的原料制备而成：
水泥100重量份；
缓凝剂0～2.5重量份；
降失水剂2重量份～6重量份；
树脂5重量份～40重量份；
增韧剂5重量份～20重量份；
促进剂2重量份～10重量份；
水38重量份～115重量份；
消泡剂0.3重量份～1重量份；
密度调节剂0～200重量份；
所述树脂为水溶性酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的固井用弹韧性树脂水泥浆，其特征在于，所述缓凝剂包括羟基羧酸类缓凝剂和/或AMPS聚合物类缓凝剂。
3.根据权利要求1所述的固井用弹韧性树脂水泥浆，其特征在于，所述降失水剂为AMPS聚合物类降失水剂。
4.根据权利要求1所述的固井用弹韧性树脂水泥浆，其特征在于，所述增韧剂包括玻璃纤维、白云母和聚丙烯纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的固井用弹韧性树脂水泥浆，其特征在于，所述促进剂包括环氧树脂类促进剂、有机酸类促进剂和碱类促进剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的固井用弹韧性树脂水泥浆，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚类消泡剂和/或硅醚共聚类消泡剂。
7.根据权利要求1所述的固井用弹韧性树脂水泥浆，其特征在于，所述密度调节剂包括重晶石和/或铁矿粉。
8.一种权利要求1～7任一项所述的固井用弹韧性树脂水泥浆的制备方法，包括以下步骤：
a)将水泥、缓凝剂、降失水剂、树脂、增韧剂、促进剂、水、消泡剂和密度调节剂进行混合至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆；所述树脂为水溶性酚醛树脂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述混合的过程具体为：
a1)将树脂、增韧剂、促进剂和消泡剂进行湿混至均匀，得到树脂混合物；
a2)在3000r/min～4000r/min的搅拌速度下，先在水中加入缓凝剂搅拌45s～60s，再加入降失水剂搅拌45s～60s，然后在10s～15s内加入水泥，调节搅拌速度为10000r/min～12000r/min，搅拌45s～60s，得到水泥浆；
a3)将步骤a1)得到的树脂混合物和步骤a2)得到的水泥浆搅拌至均匀，得到固井用弹韧性树脂水泥浆；
所述步骤a1)和步骤a2)没有顺序限制。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤a3)中所述搅拌的搅拌速度为10000r/min～12000r/min，时间为45s～60s。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111454702A (zh) * 2020-04-27 2020-07-28 东营普洛孚能源技术有限公司 一种油气井套管用化学堵漏剂及其制备方法
CN111908848A (zh) * 2020-08-20 2020-11-10 中海油田服务股份有限公司 一种固井用水泥浆及其制备方法和应用
CN112500042A (zh) * 2020-12-02 2021-03-16 中联煤层气有限责任公司 一种适用于煤层气的弹韧性固井水泥浆及其制备方法
CN113388077A (zh) * 2021-06-22 2021-09-14 西南石油大学 一种油井水泥用耐高温自交联水性环氧树脂
CN114686192A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 中石化石油工程技术服务有限公司 一种耐高温高弹性环氧树脂固井液及其制备方法
CN115504713A (zh) * 2022-09-09 2022-12-23 长江大学 一种用于井筒封堵的预固化树脂基高胶结韧性水泥浆及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107434375A (zh) * 2017-07-31 2017-12-05 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 油气井固井用增强型高密度韧性防窜水泥浆
CN108373297A (zh) * 2018-02-01 2018-08-07 长江大学 一种防窜固井树脂水泥浆及其应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107434375A (zh) * 2017-07-31 2017-12-05 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 油气井固井用增强型高密度韧性防窜水泥浆
CN108373297A (zh) * 2018-02-01 2018-08-07 长江大学 一种防窜固井树脂水泥浆及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵玉庭: "《复合材料聚合物基体》", 31 July 1992 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111454702A (zh) * 2020-04-27 2020-07-28 东营普洛孚能源技术有限公司 一种油气井套管用化学堵漏剂及其制备方法
CN111908848A (zh) * 2020-08-20 2020-11-10 中海油田服务股份有限公司 一种固井用水泥浆及其制备方法和应用
CN112500042A (zh) * 2020-12-02 2021-03-16 中联煤层气有限责任公司 一种适用于煤层气的弹韧性固井水泥浆及其制备方法
CN114686192A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 中石化石油工程技术服务有限公司 一种耐高温高弹性环氧树脂固井液及其制备方法
CN113388077A (zh) * 2021-06-22 2021-09-14 西南石油大学 一种油井水泥用耐高温自交联水性环氧树脂
CN113388077B (zh) * 2021-06-22 2022-05-13 西南石油大学 一种油井水泥用耐高温自交联水性环氧树脂
CN115504713A (zh) * 2022-09-09 2022-12-23 长江大学 一种用于井筒封堵的预固化树脂基高胶结韧性水泥浆及其制备方法和应用
CN115504713B (zh) * 2022-09-09 2023-06-16 长江大学 一种用于井筒封堵的预固化树脂基高胶结韧性水泥浆及其制备方法和应用

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