固井水泥浆用改性环氧树脂乳液及其制备方法与流程

本发明涉及油田化学，尤其涉及一种固井水泥浆用改性环氧树脂乳液及其制备方法。

背景技术：

1、为保障油气井建井作业过程安全、高效实施，以及保证油气井后期生产的长期稳定开发，井筒完整性已作为一个极其重要的设计理念进入到了油气勘探开发领域。随油气开采时间的不断延续，管柱失效、固井质量下降、固井水泥环完整性破坏、温度压力的不确定性变化等均可导致环空异常带压难题，环空异常带压直接影响油气井整个生命周期，危及油气井的安全、高效生产。

2、油气井固井水泥环能否保持长期密封性直接影响环控是否异常带压，且相关研究显示固井水泥浆体系的综合防窜性能是影响水泥环长期密封性的核心因素。但是，传统型改性环氧树脂乳液与水泥浆相容性差、固化不匹配，导致固化水泥石力学性能弱，无法满足后期增产开发及安全生产的需要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固井水泥浆用改性环氧树脂乳液及其制备方法，以解决传统改性环氧树脂乳液与水泥浆相容性差、固化不匹配，导致固化水泥石力学性能弱，无法满足后期增产开发及安全生产的需要的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

3、第一方面，本发明提供的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，以环氧树脂为基准，以质量分数计，所述改性环氧树脂乳液包括以下原料：

4、环氧树脂、助溶剂乳化剂2.5～3.5％、改性处理剂、增强剂2.0～4.0％和硅氧烷偶联剂0.3～0.5％；

5、其中，所述环氧树脂与所述改性处理剂的摩尔比为1.5～1.3:1。

6、在可选的实施方式中，

7、所述环氧树脂为双酚a型固体环氧树脂cyd-014u、双酚a型液体环氧树脂中的一种或两种的复合物。

8、在可选的实施方式中，

9、所述双酚a型液体环氧树脂为双酚a型液体环氧树脂e-44或者双酚a型液体环氧树脂e-51。

10、在可选的实施方式中，

11、所述助溶乳化剂为n-乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇peg-200、十二烷基苯磺酸钠las-30中的一种或两种的复合物。

12、在可选的实施方式中，

13、所述改性处理剂为五氧化二磷、三氧化二磷中的一种或两种的复合物。

14、在可选的实施方式中，

15、所述增强剂为超细碳酸钙、纳米二氧化硅、氧化石墨烯中的一种或两种的复合物。

16、在可选的实施方式中，

17、所述硅氧烷偶联剂选自kh-530、kh-550、kh-570中的一种。

18、在可选的实施方式中，

19、当固井施工过程中循环温度≥100℃时，以g级油井水泥为基准，以重量份计，使用固井水泥浆用改性环氧树脂乳液配制固井水泥浆的原料如下：

20、g级油井水泥、35％硅粉、3.0～5.0％弹塑型stw-60s、4.0～6.0％grl-01s油井水泥用降失水剂、1.0～3.0％ qws-11s油井水泥用缓凝剂、改性环氧树脂乳液与水共计4.0～8.0％；

21、其中，水灰比为0.44。

22、在可选的实施方式中，

23、当固井施工过程中循环温度<100℃时，以g级油井水泥为基准，以重量份计，使用固井水泥浆用改性环氧树脂乳液配制固井水泥浆的原料如下：

24、g级油井水泥、3.0～5.0％弹塑型stw-60s、3.0～4.0％grl-01s油井水泥用降失水剂、0.5～1.5％ qws-11s油井水泥用缓凝剂、改性环氧树脂乳液与水共计5.0～10％；

25、其中，水灰比为0.44。

26、第二方面，本发明提供的所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液的制备方法，包括以下步骤：

27、步骤1：将环氧树脂，助溶乳化剂依次加入带有机械搅拌和温度探头的反应器中，待反应体系温度升至40～50℃后，在转速200～300r/min下搅拌20～30min混合均匀；

28、步骤2：待反应体系混合物升温至70～80℃后，分2～4批加入改性处理剂，并进一步升温至80～90℃，继续恒温反应2～4h；

29、步骤3：恒温恒速搅拌条件下，加入增强材料和硅氧烷偶联剂，继续搅拌反应0.5～1.5h；

30、步骤4：反应结束冷却至室温后，采用质量浓度为20％的氢氧化钾溶液调节反应体系ph为6～8，即可得固井水泥浆用改性环氧树脂乳液。

31、综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：

32、1.本发明提供的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液首先是环氧树脂通过乳化、酯化反应的产物，其次，固井水泥浆用改性环氧树脂乳液的制备方法是通过开环加成反应；该改性环氧树脂乳液通过其表面所携水化活性位点直接参与水泥浆水化反应，进而与水泥基体间牢固结合，显著改善水泥石力学性能，提升固井二界面胶结强度。

33、2.本发明提供的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液与固井水泥浆间体系相容性良好，显著改善固井水泥浆工程应用性能，增强固井水泥石力学性能，包括抗压强度及抗折强度，避免油气井环空带压，满足后期增产开发及安全生产的需要。

34、2.本发明改性环氧树脂乳液克服了传统固井水泥浆用改性树脂诸多应用缺陷，如体系不相容，韧性差，抗压、抗拉、胶结强度低，且本发明提供的改性环氧树脂乳液原料来源广泛、合成工艺简单，易于工业化放大生产，具有较好的应用和推广价值。

技术特征：

1.一种固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，以环氧树脂为基准，以质量分数计，所述改性环氧树脂乳液包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，其特征在于，

10.一种如权利要求1-9任一项所述的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及油田化学技术领域，尤其涉及一种固井水泥浆用改性环氧树脂乳液及其制备方法。本发明提供的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液，以环氧树脂为基准，以质量分数计，改性环氧树脂乳液包括以下原料：环氧树脂、助溶剂乳化剂2.5～3.5％、改性处理剂、增强剂2.0～4.0％和硅氧烷偶联剂0.3～0.5％；其中，环氧树脂与改性处理剂的摩尔比为1.5～1.3:1。本发明提供的固井水泥浆用改性环氧树脂乳液与水泥基体间牢固结合，显著改善水泥石力学性能，提升固井二界面胶结强度。技术研发人员：彭松,马骏,高阳,吴红玲,齐鹏飞,贺兴伟,王绮,王菁,姜鹏,杨豫杭,李立华,刘泸萍,曹洪昌,任强受保护的技术使用者：中国石油集团渤海钻探工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19