[发明专利]一种高温硫氧镁热固树脂胶凝体系及其制备方法

说明书

本发明涉及油气井固井领域的一种高温硫氧镁热固树脂胶凝体系及其制备方法。所述高温硫氧镁热固树脂胶凝体系，所述可在90～120℃油气井高温固井环境时作为油气井固井液使用。其具体可包含重量份数计的以下组分：轻烧氧化镁100份；硫酸镁10～200份；热固树脂5～60份；树脂固化剂2～10份；高温缓凝剂5～60份；降失水剂0.5～15份；密度调节剂0～220份；淡水35～150份。高温硫氧镁热固树脂浆体流动性好，固结体抗压强度较高，且弹性模量较低，固结体密实度高且具有一定的耐腐蚀性能，满足高温高压气井环空密封要求，可部分或全部替代硅酸盐类油井水泥，为油气井高温固井提供了一种新的选择，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及油气井固井领域，更进一步说，涉及一种高温硫氧镁热固树脂胶凝体系及其制备方法。

背景技术

常规硅酸盐油井水泥是以水硬性硅酸钙为主要成分的特种水泥，其可与水在一定比例下混合成具有一定流动性的水泥浆，并能在井下硬化成具有一定抗压强度、抗渗透性与耐久性的水泥石，且可根据井下条件不同，掺混各种功能外加剂与外掺料，实现水泥浆密度、稠化时间、固结强度的设计与控制，满足常规固井作业环空封隔要求。作为固井工程的通用封固介质，其广泛地用于油气田固井、完井、修井等各类作业中，保障了油气田的顺利开发。但是随着气井、页岩气井勘探开发的深入，酸化、压裂等特种作使得气井井口带压成为各油气田急需解决的问题。国内外研究成果显示，硅酸盐油井水泥石自身高脆硬、高体积收缩特点是导致井筒密封失效的主要原因之一，此外井筒中酸性流体对强碱性硅酸盐水泥石的腐蚀进一步加剧流体窜流。因此寻求解决油井水泥石脆硬的方法是当今研究的热点，而新型胶凝材料研究亦是今年研究的重点。

树脂是一定分子量，常温下固态、半固态或液态的有机聚合物，可自发或在催化剂作用下交联反应形成结构，根据成型后可加工性能分为热塑性树脂和热固型树脂。在油气井钻完井作业中，热固树脂已经在调剖堵水、油井防砂等方面有较为成熟的应用，但在固井方面研究应用较少。硫氧镁胶凝材料作为一种气硬性胶凝材料，具有体积稳定性高、质轻、耐火、碱度低等优点，在装修建材方面应用广泛，但其存在凝结时间快且不易控制，耐水性差等缺陷导致其在油气井领域尚无研究应用。

高温硫氧镁热固树脂胶凝体系是综合热固树脂胶凝材料、硫氧镁胶凝材料两者特性，通过两者有机结合，并掺加配套外加剂与外掺料可形成具有良好力学性能的固结体。在满足固井水泥浆基本要求的同时，固结体优良的力学性能可较好地解决现有硅酸盐水泥石脆性大、易受损等不足导致的水泥环封隔失效问题。部分替代现有硅酸盐水泥，可改善环空封固质量，提高水泥环密封性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种高温硫氧镁热固树脂胶凝体系。具体地说涉及一种高温硫氧镁热固树脂胶凝体系及其制备方法。本发明提供的一种油气井固井用胶凝体系，可适用于90～120℃范围内中高温固井。该胶凝体系固结时间可调可控，固化后可实现对套管的有效支撑，及对环空的有效密封，固结体综合力学性能优于常规硅酸盐油井水泥石，更好地实现对井筒环空的有效长久密封，解决了因硅酸盐油井水泥石性能不足导致的环空窜流问题，可在一定范围内替代现有硅酸盐油井水泥浆体系。

本发明目的之一是提供一种高温硫氧镁热固树脂胶凝体系。所述高温硫氧镁热固树脂胶凝体系以硫氧镁水泥胶凝材料、树脂胶凝材料为主，以硫氧镁水泥高温缓凝剂、树脂固化剂、高温降失水剂、密度减轻剂或加重剂及其他配套外加剂或外掺料为辅。所述硫氧镁水泥胶凝材料是由硫酸镁和氧化镁组成，其中氧化镁为轻烧氧化镁。所述胶凝体系中硫氧镁水泥可在干性条件下自身硬化，多种耐高温热固树脂在配套树脂固化剂作用下交联固化，多者协同增强固结体的高温力学性能，从而在回接套管环空中形成良好密封，防止井筒气窜。所述一种高温硫氧镁热固树脂胶凝体系，具体可包含重量份数计的以下组分：

轻烧氧化镁 100份；

硫酸镁 10～200份，优选30～100份；

热固树脂 5～60份，优选10～45份；