[发明专利]一种中温磷酸盐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中温磷酸盐热固树脂胶凝体系及其制备方法。所述中温磷酸盐热固树脂胶凝体系，体系中含有的热固树脂、磷酸盐水泥可在井筒环境下固化形成具有较高抗压强度、较低弹性模量、较低渗透率的水泥石，且水泥石耐腐蚀效果好，可有效增加水泥环在酸性介质中的密封有效期。通过使用配套树脂固化剂、缓凝剂，该胶凝体系可在45～80℃的温度范围内使用，体系整体可泵送时间满足现场施工要求。中温磷酸盐热固树脂胶凝体系可在部分井况下实现对硅酸盐油井水泥的全部或部分替代，更有效地实现井筒的完整密封，为油气井固井提供一种新型的工作液体系，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及油气井固井领域用工作液，更进一步说，涉及一种中温磷酸盐热固树脂胶凝体系及其制备方法。

背景技术

目前，硅酸盐油井水泥是油气井固井常用的胶凝材料，其主要成分为硅酸钙基材料，遇水后可发生自身水化反应，并能在一定的温度、压力条件下自身硬化成固体的水泥石。得益于其硅酸盐材料的水硬活性，硅酸盐油井水泥与各种水性外加剂(降失水剂、缓凝剂等)良好配伍，形成具有一定流动度的浆体，并且可通过掺混各种无机材料，实现对浆体的减轻或加重。因硅酸盐水泥石自身较高的抗压强度、较低的渗透性、较好的耐久性，基本满足油气井作业要求，因此在常规油气井固井、完井等作业中应用得非常普遍。但硅酸盐水泥石亦有自身的缺陷，其一是较高抗压强度下的硬脆性，使得水泥石在受到较大的外力作用时自身发生破坏；其二是自身收缩性，硅酸盐材料在自身水化过程中，由于水化产物晶型的转变使得水泥石整体体积缩小。其上缺陷导致了井筒水泥环容易破碎，水泥环与套管、水泥环与井壁形成微环隙，从而严重影响了水泥石的对环空的有效封隔，导致地层流体窜至井口，影响生产安全。因此，改善硅酸盐水泥石自身硬脆性、弥补自身收缩是近年来油气井固井面临的迫切问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种中温磷酸盐热固树脂胶凝体系。具体地说涉及一种中温磷酸盐热固树脂胶凝体系及其制备方法。所述中温磷酸盐热固树脂胶凝体系，其可在注入井筒后，在井筒温度、压力下自身胶凝、凝固成具有较高抗压强度和耐久性的固结体，从而有效固定套管，隔绝流体上窜，满足油气井固井安全施工及环空密封要求。该中温磷酸盐热固树脂胶凝体系在45～80℃内，由流动状态胶凝至固态的时间可根据需求调整，保证现场注入施工安全，可部分或完全替代目前常用的硅酸盐水泥浆体系。

本发明目的之一是提供一种中温磷酸盐热固树脂胶凝体系。所述中温磷酸盐热固树脂胶凝体系，包含重量份数计的以下组分：

其中，

所述热固树脂可选自三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂等中的一种或几种。

所述树脂固化剂可选自脂肪族类、脂肪族胺类、酯类、磺酸及磺酸盐类的树脂固化剂中的一种或几种。

所述磷酸盐可选自磷酸、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、聚磷酸盐中的至少一种或两种以上。磷酸盐水泥自身水化凝结成具有较高抗压强度水泥石，其低碱性特点可使磷酸盐水泥石具有优良耐酸碱腐蚀性能；热固树脂在树脂固化剂作用下，形成不溶不熔的三维结构，并与磷酸盐水泥石相互穿插，协同增强固结体的力学性能与耐腐蚀性能，增加壁面胶结强度，从而实现环空更长久有效密封。

所述金属氧化物可选自重烧氧化镁、氧化铝、氧化钙或其他金属氧化物中的至少一种。所述金属氧化物与磷酸盐两者可胶凝形成磷酸盐水泥石。

所述缓凝剂可选自柠檬酸盐、硼酸、硼砂中的至少一种，可以是无机盐，也可以是有机盐等。所述缓凝剂可使得中温磷酸盐热固树脂胶凝体系的稠化时间可调可控。

所述降失水剂可以选自但不限于聚乙烯醇类、纤维素类、木质素类降失水剂中的至少一种。所述降失水剂可降低胶凝体系在井筒内流动过程中的失水。