适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系及其组成的制作方法

技术特征：
1.一种适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，包括如下质量份的组分，或由如下质量份的组分组成：油井水泥100份，中空玻璃微珠0～25份，纳米二氧化硅2.0～5.0份，水性环氧树脂2.5～12.0份，水性环氧固化剂3.1～15.5份，降失水剂0.6～1.2份，减阻剂0.40～0.85份，复合早强剂2.0～5.5份，消泡剂0.2～0.6份，水45～60份；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述的水性环氧树脂为改性双酚a型环氧树脂乳液，其各原料组分配比范围如下，用量以质量百分数表示：双酚a型环氧树脂30
‑
35％、甲基丙烯酸20
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25％、丙烯酸乙脂1
‑
5％、甲基丙烯酸乙酯0.1
‑
2.0％、苯乙烯0.1
‑
3.0％、过氧化苯甲酰0.5
‑
1.0％，其余为蒸馏水；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述的水性环氧树脂为改性双酚a型环氧树脂乳液，其制备过程为：按配比将丙二醇甲醚溶解的双酚a型环氧树脂加入到装有搅拌桨、冷凝管、恒流泵和氮气装置的四口瓶中，升温至80
‑
90℃时，按配比加入溶解了过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸、丙烯酸乙脂、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯的丙二醇甲醚溶液并升温，温度升至115
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120℃后恒温反应一小时，补加引发剂过氧化苯甲酰，继续恒温反应3
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5小时后停止反应，得到自由基接枝改性的自乳化水性环氧树脂，然后将该反应产物在高速分散机2000
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3500转/分钟的高速搅拌下缓慢加入到成盐剂n,n
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二甲基乙醇胺的水溶液中，通过加入去离子水和成盐剂调节体系ph＝3
‑
7，最终得到本发明使用的改性水性环氧树脂乳液，固体含量60
±
2％，具有较好的低温水溶解性能和低温固化性能；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述的水性环氧固化剂是由聚酰胺与环氧树脂和聚醚多元醇缩水甘油醚按照重量比为0.5
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1.0:0.1
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0.6:0.7
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1.2组成的混合体，ph＝9
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10，固体含量45
±
2％；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述水性环氧树脂与水性环氧固化剂的质量比为1:1.0
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1.5；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述的纳米二氧化硅所述的纳米二氧化硅是纳米二氧化硅粉末、纳米二氧化硅水溶液中的一种。其中：纳米二氧化硅水溶液为一种透明至微乳白的液体，密度介于1.19～1.22g/cm3，粒径介于50～60nm，二氧化硅质量含量为35％；纳米二氧化硅粉末为无定形白色固体蓬松粉末，密度介于0.50～1.50g/cm3，粒径介于20～80nm，二氧化硅质量含量≥90％，颗粒呈圆球形；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述中空玻璃微珠的密度介于0.48～0.53g/cm3，粒径介于50～60μm，承压能力≥30mpa，漂浮率≥92％；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于，所述复合早强剂为kcl、na2so4、lioh、ca(no2)2这四种组分复配而成，四种组分相互间的组成比例为1:0.43～0.72:0.26～0.55:0.15～0.36；所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系及其组成，其特征在于，水泥浆密度介于1.35～1.80g/cm3。2.根据权利要求1所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于所述的降失水剂为醋酸乙烯酯
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乙烯交联类降失水剂、丙烯酰胺与2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸(amps)聚合类降失水剂中的的一种或两种混合。3.根据权利要求1所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于所述减阻剂为磺化甲醛
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丙酮缩聚物减阻剂、聚萘磺酸盐减阻剂中的一种。
4.根据权利要求1所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于所述的消泡剂为硅醚共聚类、聚醚类、有机硅氧烷消泡剂中的一种。5.根据权利要求1所述的适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系，其特征在于所述的水是淡水、海水和矿化度水中的一种；所述的油井水泥可以是api油井g级水泥、油井a级水泥、油井c级水泥中的一种。

技术总结
本发明涉及油气田钻井固井技术领域，具体公开了一种适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系及其组成，所述水泥浆体系包括如下质量份的组分：油井水泥100份，中空玻璃微珠0～25份，纳米二氧化硅2.0～5.0份，水性环氧树脂2.5～12.0份，水性环氧固化剂3.1～15.5份，降失水剂0.6～1.2份，减阻剂0.40～0.85份，复合早强剂2.0～5.5份，消泡剂0.2～0.6份，水45～60份。所述水性环氧树脂为一种改性水性环氧树脂乳液，该改性水性环氧树脂是通过自由基共聚的方法在环氧树脂分子链上引入了甲基丙烯酸类单体，能够在低温下显著提升水泥浆体系的防气窜性能。该水泥浆体系密度较低且可调，固化后具有高强、低弹的优异力学性能，各指标完全可以满足现场固井的要求，为海洋深水浅层固井提供技术保障。井提供技术保障。


技术研发人员：王成文 刘伯诺 郭胜来 郭辛阳
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/11/30