一种油气井固井用弹韧改性剂组合物及其制备方法和弹韧性水泥浆体系与流程

1.本发明属于油气井固井领域，具体涉及一种油气井固井用弹韧改性剂组合物及其制备方法和弹韧性水泥浆体系。

背景技术：

2.针对低孔-超低渗的致密油藏，其开发若想要获得工业产能，一般须通过大规模的水平井、射孔和人工压裂提高储层的导流能力。射孔完井中当射孔弹引爆时，瞬间产生的高温、高速聚能射流将作用到套管、水泥环、围岩的组合体上，会对井筒完整性造成局部损伤，尤其是导致水泥环本体破坏以及第一界面(套-水泥环界面)、第二界面(水泥环-围岩界面)的胶结脱离、微环隙等。
3.为了减小水泥环在压裂条件下的破碎作用，提高水泥石的弹韧性和强度，通常是在水泥浆中掺入橡胶、树脂、纳米材料、纤维、胶乳、高分子聚合物等材料对水泥浆进行弹韧性改造。目前，针对水平井固井水泥环完整性对水泥浆提出的性能要求，学者们研究开发出一些能够用于油气井后续射孔和多级大型压裂等试采作业的弹韧性固井水泥浆体系。
[0004]“韧性胶乳水泥浆在试验评价及其水平井固井作业中的应用”(吴雪平等，石油天然气学报，2014)一文中将latex胶乳、stab56-1胶乳稳定剂、str增强增韧剂、fib-1杜拉纤维掺入水泥浆中，通过实验结果表明韧性胶乳水泥浆的抗冲击强度较常规水泥浆最高可以提高46.8％，水泥浆的弹性模量相对降低44.6％。该方法可在一定程度上解决水泥浆弹韧性的问题，但是胶乳加量高，对环境污染严重，弹性模量降低程度弱，影响水泥石的力学性能。
[0005]
针对大型压裂造成的水泥环微裂纹甚至破裂，水泥环密封完整性破坏，油气水层间窜流等问题，目前的解决方式对水泥石弹韧性和强度的改造仍难以令人满意。

技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种油气井固井用弹韧改性剂组合物，能够有效提高水泥石的弹韧性和强度。
[0007]
本发明的第二个目的在于提供上述油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法。
[0008]
本发明的第三个目的在于提供使用上述弹韧性改性剂组合物的水泥浆。
[0009]
为实现上述目的，本发明的油气井固井用弹韧改性剂组合物的技术方案是：
[0010]
一种油气井固井用弹韧改性剂组合物，主要由以下重量份的组分组成：混合纤维1份，环氧树脂包覆橡胶颗粒45～75份，纳米二氧化硅0.5～5份；所述混合纤维由无机纤维和有机纤维组成。优选为：混合纤维1份，环氧树脂包覆橡胶颗粒45～50份，纳米二氧化硅0.75～1.2份。
[0011]
橡胶材料本身具有较低的表面能，材料表面具有显著的疏水性和不粘性，限制了橡胶材料在水泥基材料中的应用。通过环氧树脂涂覆，提高橡胶与水泥浆界面相容性和分
散度，增加橡胶与水泥材料的粘合强度，使得橡胶颗粒具有多重特性，进而改善橡胶颗粒在水泥浆体系中的综合性能。
[0012]
目前对橡胶类弹性材料表面处理方法有湿化学法、熔融、等离子处理法等。其中，湿化学法污染重不环保，辐射、等离子法和激光等物理处理法处理的表面特性具有时效性，随着放置时间的延长，表面亲水性逐渐退化，放置7d后其润湿性基本回复未经处理的表面状态。针对此问题，采用环氧树脂涂覆的方法，具有经济效益高、绿环保、操作简便等特点；对橡胶颗粒起到界面增溶作用和分散作用。以环氧树脂包覆橡胶颗粒作为弹性材料，能够起到缓冲作用，吸收部分能量，提高水泥石抗冲击性能。
[0013]
有机合成纤维能有效改善水泥的抗冲击强度，但是合成纤维的弹性模量低，受到应力石伸长量大，对水泥的抗张强度没有作用。通过无机纤维(例如玄武岩纤维)和有机纤维(例如聚乙烯纤维)的混合，将无机纤维和有机合成纤维以一定的比例混合使用，大大提高水泥石抗冲击强度的同时，使得其抗张强度得到一定的改善。混合纤维能在水泥石中形成致密的网状结构，对水泥石缺陷处的裂纹尖端应力场形成屏蔽，从而提高水泥石的断裂韧性。
[0014]
本发明的油气井固井用弹韧改性剂组合物，比现有弹韧性外加剂成本降低25％以上，真正实现低成本、高性能的目标，可使水泥石弹性模量降低30％以上。
[0015]
在水泥石受冲击力作用时，环氧树脂包覆橡胶颗粒作为弹性粒子能够起到缓冲作用，吸收部分能量，提高水泥石的抗冲击性能；混合纤维与水泥石胶结性好，均布于水泥石中形成致密的网状结构，当水泥石破裂时，可形成“纤维的拉筋作用”，对水泥石缺陷处的裂纹尖端应力场形成屏蔽，从而提高水泥石的断裂韧性，降低水泥石的弹性模量，实现对水泥石的弹韧性改造；纳米二氧化硅利用其小尺寸效应，对水泥石中微孔隙产生填充作用，使水泥石更致密，提高水泥石强度；三种成分以特定比例复配共同作用，能够对水泥石弹韧性和强度产生显著增效作用。
[0016]
优选的，无机纤维和有机纤维的质量比为1：1.5～3.5。更优选为1:2～3。
[0017]
进一步优选的，所述无机纤维选自玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或两种以上组合。所述有机纤维选自聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、pva纤维中的一种或两种以上组合。更优选的，所述混合纤维的长度为2-8mm。优选的，有机纤维的抗拉强度为0.95～1.15gpa，断裂伸长度30％～40％，断裂强度≥300mpa。
[0018]
所述混合纤维更优选为玄武岩纤维与聚乙烯纤维混合。玄武岩纤维长度为3～6mm，聚乙烯纤维为4～7mm。玄武岩纤维与聚乙烯纤维的质量份数比例为1:1.5～3.5。更优选为1:2～3。
[0019]
优选的，所述纳米二氧化硅的用量为0.5～1.65份，纳米二氧化硅的粒径为20～50nm。
[0020]
本发明的油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法的技术方案是：
[0021]
一种油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法，包括采用以下步骤制备所述环氧树脂包覆橡胶颗粒：将橡胶颗粒、环氧树脂、润湿分散剂预混，剪切分散，然后在搅拌下添加环氧树脂固化剂进行固化包覆。
[0022]
在制备得到环氧树脂包覆橡胶颗粒的基础上，按配置比准备混合纤维和纳米二氧化硅，即形成弹韧改性剂组合物。以上三种组分可预先混合或不混合。
[0023]
本发明的油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法，针对橡胶材料具有较低的表面能，材料表面具有显著的疏水性和不粘性的问题，采用表面环氧树脂涂覆改性的方法，提高橡胶与水泥浆界面相容性和分散度，增加橡胶与水泥材料的粘合强度，使得橡胶颗粒具有多重特性，进而改善橡胶颗粒在水泥浆体系中的综合性能。利用该方法对橡胶材料进行改性，具有经济高效、绿环保、操作简便的特点。
[0024]
优选的，所述橡胶颗粒的粒径为50～100μm，密度介于1.4～1.95g/cm3。橡胶颗粒可选择改性橡胶、丁苯橡胶、纳米橡胶中的一种或两种以上组合。更优选橡胶颗粒为工业加工过程中所产生的橡胶废弃边角料为原料，经过粉碎制成。
[0025]
优选的，所述橡胶颗粒和环氧树脂的质量比为2.6-5.2：1。更优选为3.5：1。所述预混的温度为90～100℃，预混后得到粘稠膏状半固体；所述添加环氧树脂固化剂的温度为120～130℃，所述固化包覆的温度为130～180℃。环氧树脂可选择双酚a环氧树脂，固化剂可选择匹配的环氧树脂固化剂，如二氨基二苯甲烷ddm固化剂。以上固化包覆温度与环氧树脂、固化剂自身的固化温度相匹配。
[0026]
本发明的弹韧性水泥浆体系的技术方案是：
[0027]
一种弹韧性水泥浆体系，主要包括以下重量份的组分：油井水泥100份，上述弹韧改性剂组合物2～6份，微硅1～3份，降失水剂1～5份，减阻剂0.8～1.2份，水35～48份。
[0028]
本发明的弹韧性水泥浆体系，利用颗粒级配、紧密堆积原理实现了所形成水泥石的高强度优势。利用涂覆环氧树脂技术，环氧树脂可对微观孔隙进行填充，同时提升有机与无机材料间的胶结力，使得水泥石结构更加致密紧凑；加入纳米二氧化硅作增强材料，弹韧性水泥石中纳米球形颗粒或覆着在水化颗粒表面或填充、架桥，使水泥石结构更加致密紧凑。
[0029]
本发明的弹韧性固井水泥浆体系，密度1.8-1.90g/cm3，沉降稳定性优异，流动性良好，无游离液，失水量≤45ml/30min，稠化时间可调，符合现场施工要求。形成的水泥石24小时抗压强度大于25mpa，72小时抗压强度大于30mpa，可以抵御外力对本发明的水泥浆经硬化后形成的水泥石基体的损害。
[0030]
优选的，所述油井水泥为油井g级水泥、油井a级水泥或油井c级水泥中的一种。其比表面积为3000～3700cm2/g，粒径为4.0～10μm。
[0031]
优选的，所述微硅的比表面积为20～28m2/g，粒径为0.05～0.3μm。微硅为超细粉末状球型颗粒，平均粒度约为0.15μm，二氧化硅含量大于95％。
[0032]
降失水剂可以是本领域常用的降失水剂，如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)类聚合物、聚乙烯醇交联类降失水剂，更优选地，采用聚乙烯醇交联类降失水剂，重均分子量为75万至90万，适用温度范围为20℃-120℃。
[0033]
减阻剂可以是本领域常用的减阻剂，如木质素磺酸盐、磺化醛酮缩合物、磺酸甲醛缩合物等，更优选地，采用磺化醛酮缩合物类分散剂，重均分子量为25万至35万。
[0034]
水泥浆用水可以是淡水、海水和矿化度水中的一种。
[0035]
在以上基本组成的基础上，可视情况添加消泡剂、缓凝剂等助剂。
附图说明
[0036]
图1为不同水泥浆在常压、70℃下的抗压强度、抗折强度、弹性模量柱状对比图；
[0037]
图2为本发明实施例1的弹韧性水泥浆的稠化曲线；
[0038]
图3为本发明实施例1的弹韧性水泥浆硬化形成水泥石的三轴测试曲线；
[0039]
图4为本发明实施例1的弹韧性水泥浆在70℃常压下养护7天后，水泥环在35mpa循环应力下的密封性测试结果。
具体实施方式
[0040]
本发明主要针对现有技术存在的大型压裂造成的水泥环微裂纹甚至破裂，水泥环密封完整性破坏，油气水层间窜流等问题，通过研发弹韧改性剂组合物，优选外加剂，构建弹韧性水泥浆体系。该水泥浆体系能够满足致密油藏所处的低孔-超低渗地层的固井作业要求，对于我国低孔-超低渗型复杂地层的油气资源开发具有重要意义。
[0041]
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。实施例和试验例中所述的“份”均为“质量份”。
[0042]
以下实施例和对比例中所用的原料为均为常规市购产品，具体如下：
[0043]
g级油井水泥：购自山东临朐胜潍特种水泥有限公司的g级油井水泥。
[0044]
再生弹性材料：购自常州荣奥化工新材料有限公司，粒径介于50～100μm，密度介于1.56～1.75g/cm3。
[0045]
玄武岩纤维：购自泰安砼伴纤维有限公司，纤维长度3-6mm。
[0046]
聚乙烯纤维：购自泰安砼伴纤维有限公司，纤维长度4-7mm。聚乙烯纤维的抗拉强度为0.95～1.15gpa，断裂伸长度30％～40％，断裂强度≥300mpa。
[0047]
纳米二氧化硅：购自北京德科岛金科技有限公司；密度介于2.60～2.70g/cm3，粒径介于20～50nm。
[0048]
高温降失水剂：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)类聚合物，如成都欧美克石油科技股份有限公司生产的hx-12l。
[0049]
减阻剂：购自成都欧美克石油科技有限公司，fs-13l牌号。
[0050]
环氧树脂：购自浙江上虞乾元高分子材料有限公司，qy-312a型号。
[0051]
固化剂：购自张家港雅瑞化工有限公司，二氨基二苯甲烷ddm固化剂。
[0052]
润湿分散剂：购自南通市晗泰化工有限公司，润湿分散剂ht-750。
[0053]
一、本发明的油气井固井用弹韧改性剂组合物的具体实施例
[0054]
实施例1
[0055]
本实施例的油气井固井用弹韧改性剂组合物，由以下重量份的组分组成：混合纤维1份，环氧树脂包覆橡胶颗粒50份，纳米二氧化硅0.75份；混合纤维由玄武岩纤维与聚乙烯纤维组成，玄武岩纤维与聚乙烯纤维的质量比为1:3。
[0056]
实施例2
[0057]
本实施例的油气井固井用弹韧改性剂组合物，由以下重量份的组分组成：混合纤维1份，环氧树脂包覆橡胶颗粒45份，纳米二氧化硅1.2份；混合纤维由玄武岩纤维与聚乙烯纤维组成，玄武岩纤维与聚乙烯纤维的质量比为1:2。
[0058]
二、本发明的油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法的具体实施例
[0059]
实施例3
[0060]
本实施例的油气井固井用弹韧改性剂组合物，仅对实施例1、2中环氧树脂包覆橡
胶颗粒的制备过程进行详细说明，具体包括以下步骤：
[0061]
(1)取再生弹性材料，将弹性再生料(橡胶颗粒)与环氧树脂(环氧树脂与橡胶颗粒的质量比为1:3.5)、0.25phr(相对于100质量份橡胶颗粒的添加份数)润湿分散剂混合装入搅拌器中，在90℃下高速搅拌30min至分散。
[0062]
(2)将混合后的粘稠膏状半固体经过三辊碾磨机剪切分散5次，添加25phr的ddm固化剂，升温至130℃，高速搅拌20min，搅拌速度为1800r/min，使固化剂均匀溶于树脂中。
[0063]
(3)在130℃下经过恒温抽真空，除气泡30min。将无气泡的体系在130℃下恒温2h，升温至180℃后恒温2～3h，停止反应后，抽滤、以蒸馏水洗涤样品，在105℃下干燥48h以上，即得到环氧树脂包覆橡胶颗粒。
[0064]
三、本发明的弹韧性水泥浆体系的具体实施例
[0065]
实施例4
[0066]
本实施例的弹韧性水泥浆体系，标记为s1，由以下重量份的组分组成：g级油井水泥100份，实施例1的弹韧改性剂组合物3份，微硅2.1份，降失水剂1.2份，减阻剂0.5份，水48份。
[0067]
将油井水泥、弹韧改性剂组合物、微硅混匀，然后加入水、减阻剂和降失水剂搅拌均匀，即得弹韧性水泥浆体系。
[0068]
实施例5
[0069]
本实施例的弹韧性水泥浆体系，标记为s2，与实施例4的不同之处在于：使用实施例2的弹韧改性剂组合物进行等量替换。
[0070]
四、对比例
[0071]
对比例1
[0072]
对比例1的水泥浆体系，与弹韧性水泥浆体系s1相比，区别仅在于：未对再生弹性材料进行环氧树脂涂覆，标记为ds1。
[0073]
对比例2
[0074]
对比例2的水泥浆体系，与弹韧性水泥浆体系s1相比，区别仅在于：未加入纳米材料，且未对再生弹性材料进行环氧树脂涂覆，标记为ds2。
[0075]
五、实验例
[0076]
以下实验例中，按标准《gb/t 19139-2012油井水泥试验方法》制备弹韧性固井水泥浆、油井g级水泥净浆，并参考标准《sy/t 6544-2003油井水泥浆性能要求》测试固井浆体的各项性能。其中，g级水泥净浆组成为：油井水泥100份、水44份。
[0077]
实验例1弹韧性水泥浆体系的抗压强度测试
[0078]
将不同水泥浆体系在常压、50℃、70℃和90℃温度条件下分别养护24h、72h后测定抗压强度，并与油井g级水泥净浆的抗压强度进行对比，试验结果见表1。
[0079]
表1不同水泥浆体系的抗压强度对比
[0080][0081]
由表1可知，添加本发明的弹韧改性剂组合物的水泥浆，对抗压强度无不良影响，而对比例的弹韧性水泥浆养护后的强度则较低。本发明的弹韧性水泥浆在50℃、70℃和90℃的养护釜条件下养护24h、72h、7d后，水泥石强度均满足固井设计要求。
[0082]
实验例2弹韧性水泥浆体系的抗折强度测试
[0083]
将不同水泥浆体系在常压、70℃温度条件下养护72h后测定抗折强度，并与油井g级水泥净浆的抗折强度进行对比，试验结果见表2。
[0084]
表2不同水泥浆体系的抗折强度对比
[0085]
水泥浆体系密度(g/cm3)70℃/24hg级水泥净浆1.915.99s11.899.78s21.889.42ds11.896.81ds21.896.77
[0086]
由表2的实验结果可知，添加本发明的弹韧改性剂组合物的水泥浆，能有效提高水泥浆体系的抗折强度，而对比例1、2对水泥浆体系的抗折强度的提升则不够显著。
[0087]
实验例3弹韧性固井水泥浆体系的三轴力学性能测试
[0088]
将不同水泥浆体系在70℃/10mpa下养护7天后，采用美国gcts公司rtr-1000高温高压岩石真三轴测试系统进行水泥石三轴力学性能测试分析，测试条件为围压10mpa，并与油井g级水泥净浆的三轴强度进行对比，试验结果见表3。
[0089]
表3不同水泥浆体系的三轴力学性能对比
[0090]
[0091]
由表3的结果可知，与水泥净浆相比，使用本发明的弹韧改性剂组合物后，水泥石的弹性模量、体积模量进一步降低，并且应变增大明显，说明水泥石具有更好的弹-塑力学性能，同时水泥石抗压强度也较高，满足固井要求。
[0092]
实验例4水泥浆体系的体积收缩率测试
[0093]
按照标准astm c1608-06方法，测试不同水泥浆体系与水泥净浆的水泥石体积变化情况，试验结果见表4。
[0094]
表4水泥浆体系的体积收缩率测试结果
[0095]
体系水泥石体积变化率/％g级水泥净浆-3.67s1+0.0021s2+0.0008ds1-1.85ds2-2.16
[0096]
由表4的测试结果可知，常规水泥石、常规弹韧性水泥石的体积都会发生收缩现象，加入微硅后可适当补偿水泥石体积收缩，特别是当加入纳米二氧化硅与微硅的复合体系后，水泥石体积基本没有收缩，略有轻微的膨胀。这主要是由于：一方面，纳米二氧化硅与微硅的活性成分sio2能够与水泥水化产物氢氧化钙生成不同结构的水化硅酸钙，补偿水泥石体积收缩，另一方面，未参与反应的纳米二氧化硅与微硅颗粒会填充在水泥产物空隙中，共同来补偿水泥石体积的收缩。
[0097]
实验例5水泥浆体系的气体渗透率测试
[0098]
将不同水泥浆体系在70℃/0.1mpa下养护48天后进行气测渗透率测试，试验结果见表5。
[0099]
表5不同水泥浆形成的水泥石的气体渗透率测试
[0100]
体系气测渗透率/mdg级水泥净浆0.0426s10.0083s20.0101ds10.1256ds20.0857
[0101]
由测试结果可知，水泥石渗透率明显改善，与净浆水泥石相比，本发明的弹韧性水泥浆形成的水泥石在渗透率上降低了80.5％。
[0102]
理论上讲，当弹性材料与纤维加量增大时，水泥石气体渗透率都会有所增加，这是由于弹韧性材料的作用导致的。弹韧性材料粒子会增大水泥石的孔隙率，粗化孔径，从而可以在水泥石受到应力作用时有效地起到缓冲作用，提高水泥石的形变能力，降低其弹性模量。但由于纳米粒子的加入填充了孔隙，其在渗透率上依然比净浆降低了80.5％。可见纳米二氧化硅作为纳米材料，其微小颗粒有效地填充了水泥水化产生的孔隙及微裂缝，且细化了孔径。
[0103]
实验例6不同水泥浆的流变性能测试
[0104]
参照标准《sy/t 6544-2003油井水泥浆性能要求》，测试不同水泥浆体系的流变性
能，结果如表6所示。
[0105]
表6不同水泥浆体系的流变性能
[0106][0107]
由表6可知，使用常规橡胶等弹韧性材料会使得水泥浆的流动特征指数n下降，稠度系数k增大，使得浆体明显增稠。而本发明的弹韧改性剂组合物在水泥浆中表现出一定的分散作用。因此，本发明的弹韧性固井水泥浆具有良好的流变性能，流变参数n、k值都明显好于标准sy/t 5406-1999中一级品的n、k值(n≥0.60、k≤0.35)。
[0108]
实验例7不同水泥浆的浆体性能测试
[0109]
参照标准《sy/t 6544-2003油井水泥浆性能要求》，测试泥浆的密度、流动度、失水量、游离液等性能，试验结果见表7。
[0110]
表7不同水泥浆的浆体性能
[0111]
水泥浆体系流动度/cmapi失水量/ml游离液量/ml密度/(g/cm3)s1211801.89s220.51801.88ds18.549.531.89ds21042.251.89
[0112]
由表7可知，在加入普通弹韧性材料后，水泥浆的流动度会变差，失水量变大，而本发明的弹韧性水泥浆体系的失水量、流动度、游离液量均满足现场要求。
[0113]
结合以上实验例，图1示出了g级水泥净浆与不同水泥浆在常压、70℃下的抗压强度、抗折强度、弹性模量柱状对比图。测试结果表明，本发明弹韧性水泥浆在70℃的养护釜条件下养护后，水泥石强度均满足固井设计要求，对比水泥净浆和对比例1、2，水泥石的抗折强度有明显提升，同时弹性模量有明显降低，能满足现场固井要求。
[0114]
图2为本发明实施例1的弹韧性水泥浆体系在75℃/40mpa下的稠化曲线，可见本发明的弹韧性水泥浆体系在在75℃/40mpa条件下稠化曲线平稳，初始稠度低于30bc，在稠化过程中没有出现闪凝、“鼓包”、“走台阶”等异常现象，浆体具有较好的流变性。结果表明该弹韧性固井水泥浆稠化时间可调且满足现场施工要求。
[0115]
图3为本发明实施例1的弹韧性水泥浆体系在70℃常压下养护7天的三轴力学性能测试。测试结果表明，本发明的弹韧性水泥石的弹性模量、体积模量较低，并且应变较大，说明水泥石具有更好的弹-塑力学性能，同时水泥石抗压强度也较高，满足固井要求。
[0116]
图4是本发明实施例1的弹韧性水泥浆体系在70℃常压下养护7天后水泥环在35mpa循环应力下的密封性测试。加载方式为套管内加压和卸载的循环应力加载方式，达到最大荷载时持续承载15min然后卸压，卸压至零时同样持续5min后继续加压，如此反复循环30次，实验加压循环的大小为35mpa。
[0117]
测试结果表明，套管内35mpa加卸载循环30次没有发生水泥环密封完整性破坏现象，说明在35mpa最大压力作用下，套管受力膨胀挤压水泥环所产生的应力，使得整个水泥环仍处于弹性应力状态，卸压时套管完全弹性回缩，水泥环的变形也可弹性恢复。即使加卸载次数较多，但每次水泥环均可弹性恢复，套管和水泥环的变形协调，在界面处没有产生变形不一致。
[0118]
综合以上实验结果表明，本发明的弹韧性改性剂组合物，三种成分的用量达到最优的协同增效水平，在水泥石的诸多性能方面起到了兼顾优化效果。
[0119]
本发明的弹韧性固井水泥浆，具备成本低、强度高、弹性模量低等优势，在75℃/10mpa条件下，具有良好弹韧性的同时能维持较高的抗压强度，水泥环可满足35mpa压力30轮次加卸载密封要求。该体系能够有效改善固井水泥石的弹韧性，防止水泥石在高压下、高应力作用下发生脆性破坏，保证水泥石环结构完整性，满足水平井大型压裂要求，可以避免大型压裂造成的水泥环微裂纹甚至破裂，水泥环密封完整性破坏，油气水层间窜流等问题，保障油气开发安全并提升整体固井质量，为水平井钻完井工程技术研究提供强有力的工程技术支撑。

技术特征：

1.一种油气井固井用弹韧改性剂组合物，其特征在于，主要由以下重量份的组分组成：混合纤维1份，环氧树脂包覆橡胶颗粒45～75份，纳米二氧化硅0.5～5份；所述混合纤维由无机纤维和有机纤维组成。2.如权利要求1所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物，其特征在于，无机纤维和有机纤维的质量比为1：1.5～3.5。3.如权利要求2所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物，其特征在于，所述无机纤维选自玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或两种以上组合。4.如权利要求2所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物，其特征在于，所述有机纤维选自聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、pva纤维中的一种或两种以上组合。5.如权利要求1～4中任一项所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物，其特征在于，所述混合纤维的长度为2-8mm。6.如权利要求1所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物，其特征在于，所述纳米二氧化硅的用量为0.5～1.65份，纳米二氧化硅的粒径为20～50nm。7.一种如权利要求1～6中任一项所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法，其特征在于，包括采用以下步骤制备所述环氧树脂包覆橡胶颗粒：将橡胶颗粒、环氧树脂、润湿分散剂预混，剪切分散，然后在搅拌下添加环氧树脂固化剂进行固化包覆。8.如权利要求7所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径为50～100μm，密度介于1.4～1.95g/cm3。9.如权利要求7或8所述的油气井固井用弹韧改性剂组合物的制备方法，其特征在于，所述橡胶颗粒和环氧树脂的质量比为2.6-5.2：1。10.一种弹韧性水泥浆体系，其特征在于，主要包括以下重量份的组分：油井水泥100份，权利要求1～6中任一项所述的弹韧改性剂组合物2～6份，微硅1～3份，降失水剂1～5份，减阻剂0.8～1.2份，水35～48份。

技术总结

本发明属于油气井固井领域，具体涉及一种油气井固井用弹韧改性剂组合物及其制备方法和弹韧性水泥浆体系。该弹韧改性剂组合物主要由以下重量份的组分组成：混合纤维1份，环氧树脂包覆橡胶颗粒45～75份，纳米二氧化硅0.5～5份。本发明中，环氧树脂包覆橡胶颗粒作为弹性粒子能够起到缓冲作用，吸收部分能量，提高水泥石的抗冲击性能；混合纤维均布于水泥石中形成致密的网状结构，当水泥石破裂时，可形成“纤维的拉筋作用”，提高水泥石的断裂韧性；纳米二氧化硅利用其小尺寸效应，对水泥石中微孔隙产生填充作用，使水泥石更致密，提高水泥石强度；三种成分以特定比例复配共同作用，能够对水泥石弹韧性和强度产生显著增效作用。石弹韧性和强度产生显著增效作用。石弹韧性和强度产生显著增效作用。