[发明专利]聚丙烯酸树脂在气井固井的自修复剂中的应用、自修复剂及制备方法、水泥组合物、水泥浆

说明书

本发明涉及一种聚丙烯酸树脂在气井固井的自修复剂中的应用、自修复剂及制备方法、水泥组合物、水泥浆，属于石油工程气井固井领域。本发明的具有如式I所示结构单元的聚丙烯酸树脂在气井固井的自修复剂中的应用，利用具有式I所示结构单元的聚丙烯酸树脂能够在水泥浆硬化形成的水泥石产生裂缝后，烃类环境中的烃类分子和聚丙烯酸树脂的高分子链发生溶剂化作用，使烃类分子进入聚丙烯酸树脂内引起三维分子网的伸展，进而使聚丙烯酸树脂体积膨胀，从而实现自我修复水泥石中产生的微裂缝及与套管内壁形成的微环隙。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酸树脂在气井固井的自修复剂中的应用、自修复剂及制备方法、水泥组合物、水泥浆，属于石油工程气井固井领域。

背景技术

油气井水泥环是指水泥浆在环形空间中固化形成的水泥石，作用是可以有效支撑和保护套管，对套管外环空进行有效封隔，防止生产过程中的地层流体窜流；但是，水泥环在形成过程中由于水化、失水等造成体积收缩，且水泥环是由胶凝体、未水化的水泥颗粒内核、毛细孔等胶结而成的刚性非均质体，具有刚性强、韧性差的特点，受到外力如各种试井、测试、投产、生产作业和地层条件的影响，在交变应力作用下开裂，而且常规水泥不具备自修复能力，使水泥环层间密封性能失效，并诱发环空窜流。由于气井水泥环密封失效引起的井口带压问题，一直是世界上许多油气田面临的严重问题，使很多气井存在安全和环境的隐患。

从根本上解决气井环空带压问题的方法是采用具有自修复功能的固井水泥，当水泥环产生微间隙或微裂缝后，水泥环中的自修复剂遇到地层流体发生物理或化学反应，起到封堵微间隙和微裂缝的作用。

现有的水泥基自修复剂均是遇水后启动水化反应，通过结晶析出、吸水膨胀、遇水再胶结等实现自修复，但是气井生产未见水阶段，水泥环中间隙、裂缝、漏失点无法实现自修复。如授权公告号为CN103436242B的中国发明专利公开了一种稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂，由100-130重量份的活性矿物和2.0-8.0重量份的稀土配位型表面处理剂组成，所述活性矿物是矿渣、粉煤灰、水泥或者煤矸石，稀土配位型表面处理剂为无机粉体多功能表面改性剂WOT102或WOT108。该稀土配位型油气井固井水泥环自修复剂通过稀土配位型表面处理剂对活性矿物表面进行包覆处理，在活性矿物颗粒表面形成防水保护层，使活性材料由显性活性转变为潜在活性，自修复剂能够在水泥环发生损伤时，启动水化反应，形成水化产物修复损伤部位，实现固井水泥环的自动修复，对保证油气井的使用寿命和开采安全性意义重大。但因其实现自修复需要发生水化反应，在油气井尤其是气井生产过程中无游离水存在时，若发生气窜，则无法实现有效的封堵，适用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚丙烯酸树脂在气井固井的自修复剂中的应用，该聚丙烯酸树脂的应用能够使自修复剂在无游离水环境下实现对水泥石的自修复作用。

本发明还提供了一种用于气井固井的自修复剂，能够解决水泥石在无游离水环境下无法自修复的问题。

本发明还提供了一种工艺简单的用于气井固井的自修复剂的制备方法。

本发明还提供了一种用于气井固井的水泥组合物，能够提高形成的水泥石在无游离水环境下的自修复能力。

本发明还提供了一种用于气井固井的水泥浆，能够提高形成的水泥石在无游离水环境下的自修复能力。

为了实现以上目的，本发明的聚丙烯酸树脂在气井固井的自修复剂中的应用所采用的技术方案是：

一种具有如式I所示结构单元的聚丙烯酸树脂在气井固井的自修复剂中的应用；

式I中，R₁、R₂、R₃独立选自碳原子数为1～18的烷基；R₁’、R₂’和R₃’独立选自碳原子数为1～6的烷基。