具体实施方式

如在整个本公开中所用，术语“含烃地层”或“地层”是指含可从地下地质区提取的烃如原油、烃气或两者的地下地质区。

如在整个本公开中所用，术语“流体”可包括液体、气体或两者。如在整个本公开中所用，“隔离流体”是指用来保持井生产中采用的任何两种其他材料之间的分离的流体，如可能例如彼此不相容的流体。

如本公开中所用，术语“狭窄的破裂梯度区域”是指地层中孔隙压力梯度与破裂压力梯度之间的差异小于或等于100磅/平方英寸(psi)(690千帕(kPa)，其中1psi＝6.9kPa)的区域。“孔隙压力梯度”是指地下地层的孔隙内随深度变化的压力。“破裂梯度”是指使地层破裂所需的随深度变化的压力。

井眼形成能够让流体和装置在地表与含烃地层之间穿行的通道。除了限定井眼的空隙体积外，井眼壁还可充当流体可通过其在井眼所穿过的地层与井眼的内部之间转场的界面。井眼壁可以是无衬里的(即，裸露的岩石或地层)以允许与地层的这种相互作用或者是有衬里的(即，具有如本公开中先前所述的管柱)从而不允许这种相互作用。

井眼可含连接井眼的内部与地表的流体导管的至少一部分。连接井眼的内部与地表的流体导管可能能够允许从井眼的内部向地表的受调节流体流动并可允许及于地表上的设备与井眼的内部之间。

如前所述，流体导管可由安装在井眼中的管柱限定。井眼环空具有在管柱的外表面与井眼壁之间限定的体积。随着井眼的钻探继续并且井眼更深地延伸到地下地层中，可在由初始管柱限定的流体导管内安装一个或多个附加管柱。附加管柱的外部横截面尺寸可小于在其内设置该附加管柱的管柱的内部横截面尺寸。当安装在井眼中时，附加管柱可形成限定在附加管柱的外表面与围绕该附加管柱的管柱的内表面之间的套管-套管环空。在钻井完成并且井眼装配了用于生产的生产管之后，井眼可包含多个横截面尺寸逐渐变小的管柱，这些管柱限定井眼环空和多个套管-套管环空。

如本公开中先前所述，安装每个管柱可包括将管柱定位在井眼中和将管柱初步密封在井眼中。初步密封过程可包括在环空中放置水泥组合物并固化水泥组合物以密封环空。初步密封可将管柱锚固和支撑在井眼中并可保护管柱免受来自含烃地层的流体引起的腐蚀。初步密封还可在环空中提供液压密封，其可防止气体和液体从液压密封的一侧向另一侧运移。该液压密封可防止井眼中生产区域之间的流体连通，这称为层位封隔，或可防止流体向地表的运移。在可进行初步密封之前，可在存在钻井流体的情况下使用钻柱钻探井眼。在钻井结束时，井眼可能含有钻井流体。在钻井流体留在井眼中的情况下，可将管柱定位在井眼中。当将管柱定位在井眼中时，钻井流体可能占据管柱的内部体积以及管柱的外表面与井眼壁之间的环空。对于内部管柱，管柱可沿着管柱的长度的一部分在外表面与井眼壁之间形成井眼环空，并沿着管柱的长度的井上部分在所述外表面与先前安装的套管的内表面之间形成套管-套管环空。

本公开的实施方案涉及水泥组合物和使用水泥组合物的方法。本公开的水泥组合物可包含水泥浆和环氧树脂体系。所述水泥组合物可被引入到漏失循环区域或环空中，如井眼环空、套管-套管环空中的一个或多个或这些的组合。

根据一些实施方案，水泥浆的密度可在65磅/立方英尺(pcf)至180pcf的范围内并可包含水泥前体、石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰。环氧树脂体系可包含至少一种环氧树脂和至少一种固化剂。在一些实施方案中，环氧树脂可包含以下中的至少之一：2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚、双酚-A-表氯醇环氧树脂或具有式(I)：

(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O) (I)的化合物，其中R¹为具有4至24个碳原子的直链或支链烃基。

如本公开中随后讨论的，可通过改变水泥组合物中环氧树脂或固化剂的浓度来制备具有不同密度、粘度和力学性质的水泥组合物。例如，可根据需要配制水泥组合物以产生为固体或粘性的最终经固化的环氧树脂。因此，环氧树脂体系可适于在井眼的不同井下条件下使用。在一些实施方案中，与不包含环氧树脂体系的井眼水泥相比，具有环氧树脂体系的水泥组合物可具有降低的粘度，这使得本公开的水泥组合物与不包含环氧树脂体系的井眼水泥相比更适合于注入到具有狭窄的破裂梯度区域的地层中。在一些实施方案中，根据本公开中随后提供的方法测得，具有环氧树脂体系的水泥组合物的屈服点为约10磅/平方英尺(lb/ft²)至约40lb/ft²。在具有狭窄的破裂梯度区域的地层中，不包含环氧树脂体系并具有更大粘度的井眼水泥可能增大压力至大于地层的破裂压力，这可能导致地层破裂或对地层的可导致漏失循环增加的其他损害。本申请的水泥组合物可调节以改变水泥组合物的流变性、密度和压缩强度，这可减少或防止井的寿命期间井的完整性的削弱。

水泥浆

水泥浆可包含水泥前体材料、水、石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰。在一些实施方案中，水泥浆可另外包含膨胀添加剂、缓凝剂、减摩剂、气阻稳定剂、分散剂、表面活性剂中的一种或多种或这些的组合。

水泥前体材料可以是当与水混合时可被固化成水泥的任何合适的材料。水泥前体材料可以是水硬性或非水硬性水泥前体。水硬性水泥前体材料可包含一起燃烧的石灰石、粘土和石膏的混合物，在与水接触时可立即硬化或在数分钟内硬化。非水硬性水泥前体材料可包含石灰、石膏、灰泥和氯氧化物的混合物。非水硬性水泥前体可能要花更长时间才能硬化或者可能需要干燥条件才能适当强化。虽然水硬性水泥前体可能更普遍地用于钻井应用中，但应理解，可考虑其他水泥前体。在一些实施方案中，水泥前体材料可以是波特兰水泥。波特兰水泥是通过将熟料粉化而制成的水硬性水泥前体(不仅会与水反应而硬化而且还形成耐水产品的水泥前体材料)，其含有水硬性硅酸钙和一种或多种形式的硫酸钙作为磨碎时的加入物。

在一些实施方案中，水泥前体材料可包含氢氧化钙、硅酸盐、氧化物、斜硅灰石(Ca₂SiO₅)、阿里特(Ca₃SiO₄)、铝酸三钙(Ca₃Al₂O₆)、铁铝酸四钙(Ca₄Al₂Fe₂O₁₀)、钙铁铝石(4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃)、石膏(CaSO₄·2H₂O)、氧化钠、氧化钾、石灰石、石灰(氧化钙)、六价铬、铝酸钙中的一种或多种或这些的组合。水泥前体材料可包括波特兰水泥、硅质飞灰、钙质飞灰、矿渣水泥、硅灰、其他水泥前体材料或这些的任何组合。在一些实施方案中，水泥浆可含有基于水泥浆的总重量计10重量％(wt％)至90重量％的水泥前体材料。水泥浆可含有基于水泥浆的总重量计10重量％至80重量％、10重量％至70重量％、10重量％至60重量％、或10重量％至50重量％的水泥前体材料。

水泥浆中的水可以是蒸馏水、去离子水或自来水。在一些实施方案中，水可含有添加剂或污染物。水可包括淡水或海水、天然或合成食盐水、盐水、地层水、微咸水或这些的组合。在一些实施方案中，可向水中掺入盐或其他有机化合物以控制水的某些性质，并因此控制水泥浆的性质，如密度。合适的盐可包括但不限于碱金属氯化物、氢氧化物或羧酸盐。在一些实施方案中，合适的盐可包括钠、钙、铯、锌、铝、镁、钾、锶、硅、锂、氯化物、溴化物、碳酸盐、碘化物、氯酸盐、溴酸盐、甲酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物、氟化物及这些的组合。在一些实施方案中，水泥浆可含有基于水泥浆的总重量计5重量％至70重量％的水。

如本公开中先前所述，水泥浆可包含石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰。向水泥浆中添加这些组分中的一种或多种可减少水泥浆中的沉降。在一些实施方案中，石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰中的一种或多种的并入可通过并入不同粒径分布的颗粒和组分来降低水泥组合物的孔隙率。

石英砂可包括任何天然存在的或人造的石英砂。石英砂可用于在230℉至700℉(110℃至371℃)之间的井下温度下稳定水泥组合物的强度和渗透率，防止强度衰退并降低渗透率。在一些实施方案中，石英砂的平均粒径可为100至200微米(pm)(微米)。例如，在一些实施方案中，石英砂的平均粒径可为100pm至180pm、100pm至175pm、150pm至200pm、150pm至180pm、150pm至175pm、175pm至200pm、或180pm至200pm。在一些实施方案中，水泥浆可包含按水泥的重量计约1％至50％(％BWOC)的石英砂。如本公开中所使用，术语“按水泥的重量计(BWOC)”是指组成成分的重量占水泥前体材料的重量的百分数。在一些实施方案中，水泥浆可包含约1％至20％BWOC、约1％至30％BWOC、约1％至40％BWOC、10％至30％BWOC、约10％至40％BWOC、约10％至50％BWOC、约20％至40％BWOC、约20％至50％BWOC或约30％至50％BWOC的石英砂。

石英粉可以是任何天然存在的或人造的石英粉。石英粉的平均粒径可小于石英砂。在一些实施方案中，石英粉的平均粒径可小于或等于15pm、小于或等于12pm、或甚至小于或等于10pm。在一些实施方案中，石英粉的平均粒径可为1pm至15pm、1pm至12pm、1pm至10pm、5pm至15pm、5pm至12pm、或5pm至10pm。在一些实施方案中，水泥浆可包含5％至50％BWOC的石英粉。在其他实施方案中，水泥浆可包含5％至40％BWOC、5％至30％BWOC、5％至20％BWOC、5％至10％BWOC、10％至50％BWOC、10％至40％BWOC、10％至30％BWOC、10％至20％BWOC、20％至50％BWOC、20％至40％BWOC、20％至30％BWOC、30％至50％BWOC、30％至40％BWOC、或40％至50％BWOC的石英粉。

石英粉可与石英砂组合使用以配制密度为130pcf至165pcf的水泥，其可抵抗气体运移问题。石英砂和石英粉的组合可增加水泥组合物的固体堆积密度并因此降低经固化的水泥对气流的渗透率。

在水泥组合物的一些实施方案中，水泥浆可包含增重剂，其也可称为“增重材料”或“加重材料”。增重剂可包括具有可用于增加水泥浆的密度的比重(SG)的颗粒状固体。增重剂的实例可包括但不限于砂、重晶石(硫酸钡)、赤铁矿、碳酸钙、菱铁矿、钛铁矿、石英砂、氧化锰(MnO)、黑锰矿(四氧化三锰(Mn₃O₄))、氧化锌、氧化锆、氧化铁、飞灰或这些增重剂的任何组合。增重剂可来自任何容易获得的来源。增重剂的比重(SG)可为2至6、2至5、3至6、或3至5。在一些实施方案中，增重剂的比重可为约4.95。在一些实施方案中，增重剂的平均粒径分布可为0.1pm至50pm、或约0.1pm至40pm、约0.1pm至30pm、约0.1pm至20pm、约0.1pm至10pm、约10pm至50pm、约10pm至40pm、约10pm至30pm、约10pm至20pm、约20pm至50pm、约20pm至40pm、约20pm至30pm、约30pm至50pm、约30μm至40μm、或约40μm至50μm。在一些实施方案中，水泥浆可包含10％BWOC至70％BWOC的增重剂。在其他实施方案中，水泥浆可包含10％BWOC至60％BWOC、10％BWOC至50％BWOC、10％BWOC至40％BWOC、10％BWOC至30％BWOC、10％BWOC至20％BWOC、20％BWOC至70％BWOC、20％BWOC至60％BWOC、20％BWOC至50％BWOC、20％BWOC至40％BWOC、20％BWOC至30％BWOC、30％BWOC至70％BWOC、30％BWOC至60％BWOC、30％BWOC至50％BWOC、30％BWOC至40％BWOC、40％BWOC至70％BWOC、40％BWOC至60％BWOC、40％BWOC至50％BWOC、50％BWOC至70％BWOC、50％BWOC至60％BWOC、60％BWOC至70％BWOC的增重剂。

在水泥组合物的一些实施方案中，水泥浆可包含四氧化三锰。四氧化三锰可来自任何容易获得的来源。四氧化三锰可呈颗粒状固体的形式。在一些实施方案中，四氧化三锰(Mn₃O₄)的平均粒径可为1pm至10pm或约5pm。在一些实施方案中，四氧化三锰颗粒的性质可以是使得与其他化合物如CaCO₃和BaSO₄相比，小粒径、球形形状和比重可允许减少的固体负荷和沉降。在一些实施方案中，四氧化三锰的比重为约4.7至约5。由于四氧化三锰的球形形状，其低的塑性粘度可导致颗粒与颗粒相互作用中较小的摩擦。在一些实施方案中，水泥浆可包含10％BWOC至70％BWOC的Mn₃O₄。在其他实施方案中，水泥浆可包含约10％BWOC至60％BWOC、10％BWOC至50％、10％BWOC至40％BWOC、10％BWOC至30％BWOC、10％BWOC至20％BWOC、20％BWOC至70％BWOC、20％BWOC至60％BWOC、20％BWOC至50％、20％BWOC至40％BWOC、20％BWOC至30％BWOC、30％BWOC至70％BWOC、30％BWOC至60％BWOC、30％BWOC至50％BWOC、30％BWOC至40％BWOC、40％BWOC至70％BWOC、40％BWOC至60％BWOC、40％BWOC至50％BWOC、50％BWOC至70％BWOC、50％BWOC至60％BWOC、或60％BWOC至70％BWOC的Mn₃O₄。

在一些实施方案中，水泥浆还可包含膨胀添加剂。膨胀添加剂可选自已知的膨胀添加剂化合物。膨胀添加剂的实例可以是金属氧化物。在进一步的实施方案中，金属氧化物可包括氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)或锌、镁、铁、铝的金属氧化物粉及其组合。在进一步的实施方案中，膨胀添加剂可以是煅烧氧化镁。在一些实施方案中，膨胀添加剂可以是氧化钙和氧化镁的混合物。在一些实施方案中，水泥浆可包含小于或等于10％BWOC的膨胀添加剂。在其他实施方案中，水泥浆可包含小于或等于5％BWOC的膨胀添加剂。在一些实施方案中，水泥浆可包含0％BWOC至10％BWOC、0％BWOC至5％BWOC、0.1％BWOC至10％BWOC、0.1％BWOC至5％BWOC、或1％BWOC至10％BWOC的膨胀添加剂。

在固化过程中，氧化镁水合为氢氧化镁可在水泥基质内提供膨胀力。套管直径可能受到温度和压力变化的影响，并因此，这样的套管和尾管的直径可能被减小或扩大，其可导致微环空的形成。膨胀添加剂可用于水泥组合物中以保持套管周围的密封并抵靠地层以实现优异的粘结，如通过本公开中随后描述的剪切粘结试验所测得。常规水泥的剪切粘结强度为约100psi至约300psi。在一些实施方案中，本发明水泥组合物的剪切粘结强度大于250psi。在进一步的实施方案中，剪切粘结强度为约250psi至约800psi或大于约300psi。在水泥组合物的一些实施方案中，膨胀添加剂可提供优异的膨胀(在API推荐程序10B-5(2005)下测量)。在一些实施方案中，膨胀为约0.001mm至约18mm。在一些实施方案中，可在井下温度高于约140℉(60℃)时添加膨胀添加剂。

在一些实施方案中，水泥浆可包含基于水泥前体的重量计0.001％BWOC至70％BWOC的一种或多种添加剂。在一些实施方案中，所述一种或多种添加剂可包括含有一个或多个阴离子基团的分散剂。分散剂可包括合成的磺化聚合物、具有羧酸根基团的木质素磺酸盐、羟基化糖、其他阴离子基团或这些中任何的组合。

在一些实施方案中，所述一种或多种添加剂可包括降失水剂。在一些实施方案中，降失水剂可包括非离子纤维素衍生物。在一些实施方案中，降失水剂可以是羟乙基纤维素(HEC)。在其他实施方案中，降失水剂可以是非离子合成聚合物(例如，聚乙烯醇或聚乙烯亚胺)。在一些实施方案中，降失水剂可以是阴离子合成聚合物，如2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)或AMPS-共聚物，包括AMPS-共聚物的晶格。在一些实施方案中，降失水剂可包括膨润土。在一些实施方案中，降失水剂可包括丙烯酰胺共聚物、脂族酰胺聚合物、丙烯酸类聚合物、膨润土、胶乳聚合物、硬沥青、胶乳添加剂(例如，苯乙烯-丁二烯胶乳与非离子和阴离子表面活性剂的组合)、辛基酚乙氧基化物、聚环氧乙烷、马来酸酐的共聚物、丙烯酸2-羟丙酯或这些的组合。在一些实施方案中，水泥浆可包含小于或等于5％BWOC的降失水剂。在进一步的实施方案中，水泥浆可包含小于或等于1％BWOC的降失水剂。在另外的实施方案中，水泥浆可包含小于或等于0.5％BWOC的降失水剂。在一些实施方案中，水泥浆可包含0.001％BWOC至5％BWOC的降失水剂、0.001％BWOC至1％BWOC的降失水剂、0.001％BWOC至0.5％BWOC的降失水剂、或0.001％BWOC至0.01％BWOC的降失水剂。

在水泥组合物的进一步的实施方案中，水泥浆可还包含缓凝剂。在一些实施方案中，缓凝剂可包括高温缓凝剂和低温缓凝剂两者。高温缓凝剂可在约180℉至约450℉的温度下工作。低温缓凝剂可在约120℉至约180℉的温度下工作。在一些实施方案中，低温缓凝剂可包括木质素磺酸钙。在一些实施方案中，高温缓凝剂可包括乙二醇。在其他实施方案中，高温缓凝剂可包括有机酸的钠盐和无机盐的混合物。可使用的其他缓凝剂可包括但不限于改性的木质素磺酸盐、磺胺甲基化的木质素、无机盐、丙烯酸类聚合物、木质素磺酸钠、四硼酸钠、芳族聚合物衍生物、脂环酸的钠盐和胺化芳族聚合物的混合物、脂族酰胺聚合物、硬葡聚糖、异丁烯和马来酸酐的共聚物、氨基-N-([亚烷基]膦酸)衍生物、链烷醇胺-羟基羧酸盐(例如，酒石酸和乙醇胺)、膦酰基羧酸、二环戊二烯双(甲胺)亚甲基膦酸酯、木质素磺酸盐衍生物、接枝了乙烯基聚合物的碳水化合物、羧甲基羟乙基纤维素、韦兰胶、硼砂、角叉菜胶、聚乙烯胺衍生物和酰胺、马来酸与2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸的共聚物、乙二胺-四亚甲基膦酸、聚氧乙烯膦酸、柠檬酸、聚丙烯酸次膦酸酯或这些的组合。在一些实施方案中，水泥浆可包含小于或等于10％BWOC的缓凝剂，如小于或等于5％BWOC或甚至小于或等于3％BWOC的缓凝剂。在一些实施方案中，水泥浆可包含0.0％BWOC至10％BWOC的缓凝剂。在一些实施方案中，水泥浆可包含0.1％BWOC至10％BWOC、1％BWOC至10％BWOC、3％BWOC至10％BWOC或5％BWOC至10％BWOC的缓凝剂。

在一些实施方案中，水泥浆可包含减摩剂。在一些实施方案中，减摩剂可以是磺酸盐或芳族聚合物衍生物。其他水泥减摩剂可包括但不限于聚氧乙烯磺酸盐、丙酮甲醛氰化物树脂、聚氧乙基化辛基酚、马来酸酐与丙烯酸2-羟丙酯的共聚物、烯丙氧基苯磺酸盐、烯丙氧基苯膦酸盐、木质素磺酸亚铁、硫酸亚铁、鞣酸、碱金属木质素磺酸盐、丙酮缩聚物、甲醛缩聚物、磺化萘甲醛缩合物、磺化茚树脂和磺化茚-香豆酮树脂、三聚氰胺磺酸酯聚合物、乙烯基磺酸酯聚合物、苯乙烯磺酸酯聚合物、聚乙烯亚胺膦酸酯、酪蛋白多糖或这些的组合。在一些实施方案中，水泥浆可包含小于或等于10％BWOC的减摩剂，如小于或等于5％BWOC、或小于或等于1％BWOC、或甚至小于或等于0.5％BWOC的减摩剂。在一些实施方案中，水泥浆可包含0.0％BWOC至10％BWOC、0.0％BWOC至5％BWOC、0.0％BWOC至1％BWOC、0.0％BWOC至0.5％BWOC、0.001％BWOC至10％BWOC、0.001％BWOC至5％BWOC、0.001％BWOC至1％BWOC、或0.001％BWOC至0.5％BWOC的减摩剂。

在水泥组合物的一些实施方案中，水泥浆可包含气阻稳定剂。在一些实施方案中，气阻稳定剂可包括但不限于胺化的芳族盐、烷基醚硫酸盐、胺化的芳族聚合物或这些的组合。在一些实施方案中，水泥浆可包含小于10加仑每袋水泥(gps)的气阻稳定剂。在进一步的实施方案中，水泥浆可包含小于或等于5gps、或甚至小于或等于1gps的气阻稳定剂。在一些实施方案中，水泥浆可包含0.0gps至10gps、0.0gps至5gps、0.0gps至1gps、0.1gps至10gps、0.1gps至5gps、0.1gps至1gps、1gps至10gps、或1gps至5gps的气阻稳定剂。

在一些实施方案中，水泥浆可包含基于水泥前体的总重量计0.1％BWOC至10％BWOC的表面活性剂。在水泥组合物的一些实施方案中，水泥浆可包含消泡剂。可向水泥浆中添加消泡剂或“消泡添加剂”以防止在水泥浆的混合过程中可能出现的起泡、发泡和蒸气截留。在一些实施方案中，水泥浆可包含小于5gps的消泡剂。在进一步的实施方案中，水泥浆可包含小于或等于1gps的消泡剂，或甚至小于或等于0.5gps的消泡剂。

在水泥组合物的一些实施方案中，水泥浆的密度可为65pcf至180pcf，其在向水泥组合物中添加环氧树脂体系之前测量。在一些实施方案中，水泥浆的密度可为65pcf至160pcf、65pcf至140pcf、65pcf至125pcf、120pcf至180pcf、120pcf至160pcf、120pcf至140pcf、125pcf至180pcf、125pcf至160pcf、125pcf至140pcf、140pcf至180pcf、140pcf至160pcf、或160pcf至180pcf。

环氧树脂体系

如先前所讨论，水泥组合物包含环氧树脂体系，该环氧树脂体系包含至少一种环氧树脂和至少一种固化剂。如前所述，向水泥浆中添加环氧树脂体系可改善层位封隔并因此提高井眼稳定性，其可然后应用于不同的井下条件下。在一些实施方案中，环氧树脂的平均分子量为约300g/mol至约2000g/mol。环氧树脂可包括基于双酚-A的环氧树脂、基于双酚-F的环氧树脂、脂族环氧树脂或这些环氧树脂的组合。脂族环氧树脂可具有式(I)：

(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O) (I)

其中R¹可为具有4至24个碳原子、如4至20、4至16、4至12、4至8、6至24、6至20、6至16或6至12个碳原子的直链或支链烃基。在一些实施方案中，R¹可为烷基基团。例如，在一个实施方案中，环氧树脂可包括1,6-己二醇二缩水甘油醚，其具有式(II)：

(OC₂H₃)-CH₂-O-C₆H₁₂-O-CH₂-(C₂H₃O) (II)

在一些实施方案中，环氧树脂可包括1,6-己二醇二缩水甘油醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚、2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、双酚-A-表氯醇环氧树脂中的至少一种或这些的组合。在其他实施方案中，环氧树脂可包括1,6-己二醇二缩水甘油醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚或2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚中的至少一种。

环氧树脂的环氧值可为4.5环氧当量每千克环氧树脂至5.5环氧当量每千克环氧树脂。环氧树脂的环氧当量重量为含一当量重量环氧的环氧树脂的克重量。环氧树脂的环氧当量重量等于环氧树脂的分子量除以环氧树脂中环氧基团的平均数。环氧树脂的环氧当量重量可为170至350克树脂每环氧当量(g/eq)。

在一些实施方案中，环氧树脂体系可用反应性稀释剂改性。反应性稀释剂的类型和量可能影响环氧树脂体系的粘度、柔韧性、硬度、耐化学性、力学性质、增塑效果、反应性、交联密度或其他性质。在一些实施方案中，可向环氧树脂体系中添加反应性稀释剂以改变环氧树脂体系的粘度，如降低环氧树脂体系的粘度。在其他实施方案中，可添加反应性稀释剂以改善环氧树脂体系的粘合性、柔韧性和耐溶剂性中的至少之一。

反应性稀释剂可以是无官能的、单官能的、二官能的或多官能的反应性稀释剂。例如，无官能的反应性稀释剂不具有环氧化物官能团。如关于反应性稀释剂所用，术语“有官能的”是指具有至少一个环氧化物官能团的反应性稀释剂。因此，有官能的反应性稀释剂可具有一个、两个、三个或不止三个环氧化物官能团。如关于反应性稀释剂所用，术语“无官能的”是指不具有至少一个环氧化物官能团的反应性稀释剂。因此，无官能的反应性稀释剂不具有至少一个环氧化物官能团，但在环氧化物树脂的反应过程中仍参与至少一个化学反应。术语“非反应性稀释剂”是指在环氧树脂的反应过程中不参与化学反应的稀释剂。反应性和非反应性稀释剂的实例可包括但不限于丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、腰果酚缩水甘油醚衍生物、丙三醇三缩水甘油醚、C13-C15醇的脂族单缩水甘油醚或者有官能或无官能的反应性稀释剂和非反应性稀释剂的组合。在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含具有式(III)的反应性稀释剂：

R²-O-CH₂-(C₂H₃O) (III)

其中R²为具有12至14个碳原子的烃基。R²可以是直链、支链或环状的。在一些实施方案中，R²可为烷基基团。

在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含一定量的反应性稀释剂，其降低环氧树脂体系的粘度。在其他实施方案中，环氧树脂体系可包含一定量的反应性稀释剂，其改变环氧树脂体系的粘合性、柔韧性或耐溶剂性中的一种或多种。在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含基于环氧树脂体系的环氧树脂部分的总重量计1重量％至30重量％的反应性稀释剂。

如本公开中所用，术语“环氧树脂部分”是指环氧树脂体系中不包括固化剂、增重剂或其他添加剂如促凝剂或缓凝剂的组成成分。环氧树脂部分包括环氧树脂和任何外加的反应性或非反应性稀释剂。在其他实施方案中，环氧树脂体系可包含基于环氧树脂体系的环氧树脂部分的总重量计1重量％至20重量％、1重量％至16重量％、1重量％至14重量％、1重量％至12重量％、5重量％至30重量％、5重量％至20重量％、5重量％至16重量％、5重量％至14重量％、5重量％至12重量％、10重量％至30重量％、10重量％至20重量％、10重量％至16重量％、10重量％至14重量％、12重量％至30重量％、12重量％至20重量％、12重量％至16重量％、14重量％至30重量％、14重量％至20重量％、或14重量％至16重量％的反应性稀释剂。

在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含具有环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物的双酚-A-(表氯醇)环氧树脂。双酚-A-表氯醇环氧树脂是通过双酚-A与表氯醇的反应制得的环氧树脂。然后可用反应性稀释剂环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物对双酚-A-(表氯醇)环氧树脂改性以降低树脂的粘度并改善最终树脂的粘合性、柔韧性和耐溶剂性。具有反应性稀释剂环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物的双酚-A-(表氯醇)环氧树脂可改变水泥组合物的粘度，或可为水泥提供非结晶性树脂和与不含具有反应性稀释剂环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物的双酚-A-(表氯醇)环氧树脂的水泥组合物相比改善的耐力学性和耐化学性。在一些实施方案中，环氧树脂可包含基于环氧树脂部分的总重量计80重量％至90重量％、80重量％至88重量％、80重量％至86重量％、80重量％至84重量％、82重量％至90重量％、82重量％至88重量％、82重量％至86重量％、82重量％至84重量％、84重量％至90重量％、84重量％至88重量％、或84重量％至86重量％的双酚-A-表氯醇环氧树脂。在一些实施方案中，环氧树脂可包含基于环氧树脂体系的环氧树脂部分的总重量计10重量％至20重量％、10重量％至18重量％、10重量％至16重量％、10重量％至14重量％、12重量％至20重量％、12重量％至18重量％、12重量％至16重量％、12重量％至14重量％、14重量％至20重量％、14重量％至18重量％、或14重量％至16重量％的环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物。

在一些实施方案中，包含具有反应性稀释剂环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物的双酚-A-(表氯醇)环氧树脂的环氧树脂体系的环氧值可为4.76环氧当量每千克环氧树脂至5.26环氧当量每千克环氧树脂。包含具有反应性稀释剂环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物的双酚-A-(表氯醇)环氧树脂的环氧树脂的环氧当量重量可为190g/eq至210g/eq，动态粘度可为600毫帕斯卡秒(mPa-s)至1200mPa-s或600mPa-s至900mPa-s。

在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚，其环氧当量重量可为170g/eq至190g/eq并且动态粘度为7mPa-s至10mPa-s。在其他实施方案中，环氧树脂体系可包含具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚，其环氧当量重量可为270g/eq至305g/eq并且动态粘度可为5mPa-s至12mPa-s。在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含1,6-己二醇二缩水甘油醚，其环氧当量重量可为150g/eq至170g/eq并且动态粘度可为20mPa·s至30mPa·s。

在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含多种环氧树脂。例如，在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含双酚-A-表氯醇环氧树脂、2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、C₁₂-C₁₄烷基缩水甘油醚或1,6-己二醇二缩水甘油醚环氧树脂中的两种或更多种的组合。在一个实施方案中，环氧树脂体系可包含1,6-己二醇二缩水甘油醚环氧树脂与具有反应性稀释剂环氧乙烷单[(C₁₂-C₁₄)-烷氧基)甲基]衍生物的双酚-A-表氯醇环氧树脂的混合物。

在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含基于固化前环氧树脂体系的总重量计20重量％至99重量％的环氧树脂。在其他实施方案中，环氧树脂体系可包含基于固化前环氧树脂体系的总重量计20重量％至97重量％、20重量％至95重量％、20重量％至90重量％、20重量％至80重量％、20重量％至60重量％、40重量％至99重量％、40重量％至97重量％、40重量％至95重量％、40重量％至90重量％、40重量％至80重量％、40重量％至60重量％、60重量％至99重量％、60重量％至97重量％、60重量％至95重量％、60重量％至90重量％、60重量％至80重量％、80重量％至99重量％、80重量％至97重量％、80重量％至95重量％、80重量％至90重量％、90重量％至99重量％、90重量％至97重量％、或90重量％至95重量％的环氧树脂。

如本公开中先前所讨论，环氧树脂体系包含固化剂以固化环氧树脂。固化剂可包含胺、多胺、胺加合物、多胺加合物、链烷醇胺、酰胺、聚酰胺、聚酰胺加合物、聚酰胺咪唑啉、聚氨基酰胺、酚烷胺中的至少一种或这些的组合。胺或多胺固化剂可包括但不限于芳族胺、脂族胺、脂环族胺、改性脂环族胺如经聚丙烯酸改性的脂环族胺、脂族多胺、脂环族多胺、改性多胺如经聚丙烯酸改性的多胺、或胺加合物如脂环族胺加合物或多胺加合物。

在一些实施方案中，固化剂可包括三甲基六亚甲基二胺(TMD)、二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、间二甲苯二胺(MXDA)、氨基乙基哌嗪(AEP)、四亚乙基五胺(TEPA)、聚醚胺、异佛尔酮二胺(IPDA)、β-羟烷基酰胺(HAA)中的至少一种或这些的组合。在其他实施方案中，固化剂可包括DETA、TETA、TEPA、IPDA中的至少一种或这些的组合。在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含多种固化剂。

固化剂可以是胺固化剂，其具有允许该胺固化剂充分固化环氧树脂体系的胺值。固化剂的胺值给出了胺固化剂的活性氢(NH)含量。胺值以中和1克胺固化剂中的NH所需的氢氧化钾(KOH)的毫克重量表达。在一些实施方案中，固化剂的胺值可为250毫克KOH每克(mg KOH/g)至1700mg KOH/g、250mg KOH/g至1650mg KOH/g、250mg KOH/g至1600mg KOH/g、450mg KOH/g至1700mg KOH/g、450mg KOH/g至1650mg KOH/g、450mg KOH/g至1600mg KOH/g、650mg KOH/g至1700mg KOH/g、650mg KOH/g至1650mg KOH/g、或650mg KOH/g至1600mgKOH/g。胺值可通过用稀酸如1N的氯化氢(HCl)溶液滴定固化剂的溶液来确定。然后可根据公式1(EQU.1)由中和溶液中的胺所需的HCl的量计算出胺值：

其中V_HCl为中和胺所需的HCl的毫升体积，N_HCl为用来滴定胺的HCl的当量浓度，MW_KOH为KOH的分子量，单位为克每摩尔，W为被滴定的固化剂样品的克重量。已知的纯胺固化剂的胺值可由公式2(EQU.2)计算：

其中MW_KOH为KOH的分子量，单位为克每摩尔，MW_固化剂为固化剂的分子量，单位为克每摩尔。

胺固化剂可具有允许该胺固化剂充分固化环氧树脂体系的胺氢当量重量(AHEW)。胺固化剂的AHEW是指含1当量胺的胺固化剂的克数。胺固化剂的AHEW可通过用胺固化剂的分子量(克/摩尔)除以每分子的活性氢数目来计算。在一些实施方案中，固化剂可以是根据本公开中先前描述的方法测得AHEW为20克(g)至120g、20g至115g、20g至110g、20g至100g、40g至120g、40g至115g、40g至110g、40g至110g、60g至120g、60g至115g、或60g至110g的胺固化剂。

在一些实施方案中，水泥组合物可包含一定量的固化剂，其能够在小于12小时的固化时间内将环氧树脂体系固化成半固态。在一些实施方案中，水泥组合物可包含基于固化前环氧树脂体系的总重量计0.1重量％至20重量％的固化剂。在其他实施方案中，水泥组合物可具有基于固化前环氧树脂体系的总重量计0.1重量％至15重量％、0.1重量％至10重量％、0.1重量％至5重量％、0.5重量％至20重量％、0.5重量％至15重量％、0.5重量％至10重量％、0.5重量％至5重量％、1重量％至20重量％、1重量％至15重量％、1重量％至10重量％、1重量％至5重量％、5重量％至20重量％、5重量％至15重量％、5重量％至10重量％、或10重量％至20重量％的固化剂。

环氧树脂体系还可包含一种或多种添加剂以改变环氧树脂与固化剂之间的反应速度或改变树脂体系的其他性质如粘度或屈服点或其他流变性质。例如，在一些实施方案中，环氧树脂体系可包含促凝剂或缓凝剂以加速或减慢环氧树脂与固化剂之间的反应。促凝剂可包括但不限于醇、酚、氨基醇或胺。促凝剂的实例可包括但不限于苄醇、单壬基苯酚、三乙醇胺(TEA)、氨基-正丙基二乙醇胺、n,n-二甲基二亚丙基四胺或这些的组合。缓凝剂的实例可包括木质素、树胶、淀粉、木质素磺酸盐衍生物或这些的组合。

根据一些实施方案，环氧树脂体系可包含基于环氧树脂体系的总重量计20重量％至97重量％的环氧树脂，所述环氧树脂包含2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚或具有式(I)的化合物中的至少一种：

(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O) (I)

其中R¹可为具有4至24个碳原子的直链或支链烃基。环氧树脂体系还可包含基于环氧树脂体系的总重量计1重量％至20重量％的固化剂。

根据其他实施方案，环氧树脂体系可包含基于环氧树脂体系的总重量计20重量％至97重量％的环氧树脂，所述环氧树脂包含双酚-A-表氯醇环氧树脂和具有式R²-O-CH₂-(C₂H₃O)的反应性稀释剂，其中R²为具有12至14个碳原子的烃基。组合物还可包含基于组合物的总重量计1重量％至20重量％的固化剂。

环氧树脂包含具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚、2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、双酚-A-表氯醇环氧树脂或具有式(I)的化合物中的至少一种：

(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O) (I)

其中R¹为具有4至24个碳原子的烃基，其中所述环氧树脂具有170至350环氧当量每克的环氧当量重量。环氧树脂体系还可包含基于环氧树脂体系的总重量计1重量％至20重量％的固化剂。在一些实施方案中，环氧树脂体系的粘度可小于水泥浆的粘度，使得在固化前合并环氧树脂体系与水泥浆将降低水泥组合物的总体粘度。通过环氧树脂体系的添加而降低水泥组合物的粘度可允许将水泥组合物转移到管柱的外表面与井眼壁或围绕管柱的套管的内表面之间的环空中。通过环氧树脂体系的添加而降低水泥组合物的粘度还可允许将具有环氧树脂的水泥组合物引入到修复区中，如漏失循环区域或狭窄的破裂梯度区域中。在一些实施方案中，如在混合固化剂与环氧树脂之后即刻并在与水泥浆合并之前所测得，环氧树脂体系的粘度可为200毫帕斯卡秒(mPa-s)至50,000mPa-s、200mPa-s至20,000mPa-s、200mPa-s至15,000mPa-s、200mPa-s至10,000mPa-s、200mPa-s至5,000mPa-s、200mPa-s至2,000mPa-s、500mPa-s至50,000mPa-s、500mPa-s至20,000mPa-s、500mPa-s至15,000mPa-s、500mPa-s至10,000mPa-s、500mPa-s至5,000mPa-s、500mPa-s至2,000mPa-s、1000mPa-s至50,000mPa-s、1000mPa-S至20,000mPa-s、1000mPa-s至15,000mPa-s、1000mPa-s至10,000mPa-s、1000mPa-s至5,000mPa-s、或1000mPa-s至2,000mPa-s。

与常规水泥组合物相比，本发明水泥组合物的力学性质可使水泥组合物的脆性降低并提供更大的变形能力。另外，包含环氧树脂体系的水泥组合物在固化之前可具有流变性质，其允许具有环氧树脂体系的水泥组合物在初步密封过程中将流体静压传递至地层以支撑井眼壁并降低或防止流体从地下含烃地层流入到井眼中。包含环氧树脂体系的水泥组合物可用于修复操作中以提供有效的层位封隔并修复套管-套管环空泄漏。

在一些实施方案中，水泥组合物可包含一定量的促凝剂，其能够减少水泥组合物的固化时间。在一些实施方案中，水泥组合物可包含基于固化前环氧树脂体系的总重量计0.01重量％至10重量％的促凝剂。在其他实施方案中，水泥组合物可包含基于固化前水泥组合物的总重量计0.01重量％至5重量％、0.01重量％至3重量％、0.01重量％至1重量％、0.1重量％至10重量％、0.1重量％至5重量％、0.1重量％至3重量％、0.1重量％至1重量％、1重量％至10重量％、1重量％至5重量％、或1重量％至3重量％的促凝剂。

不受理论的束缚，一旦固化，水泥组合物可能比常规水泥组合物更具耐化学性，因为环氧树脂是耐腐蚀的。例如，来自地下地层的流体如烃气、原油或采出水可能包含腐蚀性的硫化氢气体(H₂S)。在一些实施方案中，掺入到水泥组合物中的经固化的环氧树脂可抵抗由地下地层中的流体中存在的H₂S气体引起的腐蚀。

制备水泥组合物的方法

在一些实施方案中，可通过制备水泥浆、制备环氧树脂体系并然后将环氧树脂体系添加到水泥浆中来产生水泥组合物。在一些实施方案中，可与环氧树脂体系分开地制备水泥浆并可在即将使用水泥组合物之前将环氧树脂体系添加到水泥浆中来产生水泥组合物。例如，在一些实施方案中，可在第一容器中制备水泥浆并可在与第一容器分开的第二容器中制备环氧树脂体系。在一些实施方案中，制备环氧树脂体系可包括制备环氧树脂体系的无固化剂的环氧树脂部分。然后可在向水泥浆中添加环氧树脂体系以产生水泥组合物之前即刻向环氧树脂部分中添加固化剂并混合。在向水泥浆中添加环氧树脂体系以产生水泥组合物后，可将水泥组合物混合足以产生均匀混合物的一段时间。在一些实施方案中，可将水泥组合物混合10分钟至50分钟、或约30分钟的时间。

在一些实施方案中，水泥组合物可包含基于水泥组合物的总重量计0.1重量％至99重量％的水泥浆。在其他实施方案中，水泥组合物可包含基于水泥组合物的总重量计0.1重量％至95重量％、0.1重量％至90重量％、0.1重量％至75重量％、0.1重量％至50重量％、0.1重量％至25重量％、0.1重量％至10重量％、1重量％至99重量％、1重量％至95重量％、1重量％至90重量％、1重量％至75重量％、1重量％至50重量％、10重量％至99重量％、10重量％至95重量％、10重量％至90重量％、10重量％至75重量％、10重量％至50重量％、25重量％至99重量％、25重量％至95重量％、25重量％至90重量％、25重量％至75重量％、50重量％至99重量％、50重量％至95重量％、50重量％至90重量％、或50重量％至75重量％的水泥浆。

在一些实施方案中，水泥组合物可包含一定量的环氧树脂体系，其足以在水泥组合物经受温度和压力循环时防止或减少水泥组合物中微裂纹的形成。在一些实施方案中，水泥组合物可包含一定量的环氧树脂体系，其足以降低水泥组合物的粘度以允许水泥组合物被注入到狭窄的破裂压力梯度区域中。在一些实施方案中，水泥组合物可包含基于水泥组合物的总重量计0.1重量％至99重量％的环氧树脂体系。在其他实施方案中，水泥组合物可包含基于水泥组合物的总重量计0.1重量％至90重量％、0.1重量％至75重量％、0.1重量％至50重量％、0.1重量％至25重量％、0.1重量％至10重量％、1重量％至99重量％、1重量％至90重量％、1重量％至75重量％、1重量％至50重量％、1重量％至25重量％、1重量％至10重量％、10重量％至99重量％、10重量％至90重量％、10重量％至75重量％、10重量％至50重量％、10重量％至25重量％、25重量％至99重量％、25重量％至90重量％、25重量％至75重量％、50重量％至99重量％、50重量％至90重量％、或50重量％至75重量％的环氧树脂体系。

环氧树脂体系的每种组分的量还可根据工业实践以环氧树脂或固化剂的加仑数每袋水泥前体(gps)来表达。例如，在一些实施方案中，水泥组合物可包含0.1gps至5gps的环氧树脂体系的环氧树脂部分。如前所述，环氧树脂的环氧树脂部分是指环氧树脂体系中不包括固化剂、增重剂或其他添加剂如促凝剂或缓凝剂的组成成分。在一些实施方案中，水泥组合物可包含0.1gps至4gps、0.1gps至3gps、0.1gps至2gps、0.1gps至1gps、0.5gps至5gps、0.5gps至4gps、0.5gps至3gps、0.5gps至2gps、0.5gps至1gps、1gps至5gps、1gps至4gps、1gps至3gps、或1gps至2gps的环氧树脂体系的环氧树脂部分。在一些实施方案中，水泥组合物可包含0.6gps至0.9gps或0.7gps至0.9gps的环氧树脂体系的环氧树脂部分。在一些实施方案中，水泥组合物可包含一定量的固化剂，其足以固化环氧树脂体系的环氧树脂。在一些实施方案中，水泥组合物可包含0.01gps至1gps、0.01gps至0.5gps、0.01gps至0.1gps、0.05gps至1gps、0.05gps至0.5gps、0.05gps至0.1gps、0.1gps至1gps、0.1gps至0.5gps、或0.5gps至1gps的固化剂。

在一些实施方案中，水泥组合物可包含基于水泥组合物的总重量计0.1重量％至99重量％的环氧树脂体系的环氧树脂部分。在其他实施方案中，水泥组合物可包含基于水泥组合物的总重量计0.1重量％至90重量％、0.1重量％至75重量％、0.1重量％至50重量％、0.1重量％至25重量％、0.1重量％至10重量％、1重量％至99重量％、1重量％至90重量％、1重量％至75重量％、1重量％至50重量％、1重量％至25重量％、1重量％至10重量％、10重量％至99重量％、10重量％至90重量％、10重量％至75重量％、10重量％至50重量％、10重量％至25重量％、25重量％至99重量％、25重量％至90重量％、25重量％至75重量％、50重量％至99重量％、50重量％至90重量％、或50重量％至75重量％的环氧树脂体系的环氧树脂部分。在一些实施方案中，水泥组合物可包含基于固化前水泥组合物的总重量计0.1重量％至20重量％、0.1重量％至15重量％、0.1重量％至10重量％、0.1重量％至5重量％、0.5重量％至20重量％、0.5重量％至15重量％、0.5重量％至10重量％、0.5重量％至5重量％、1重量％至20重量％、1重量％至15重量％、1重量％至10重量％、1重量％至5重量％、5重量％至20重量％、5重量％至15重量％、5重量％至10重量％、或10重量％至20重量％的固化剂。

在一些实施方案中，在将水泥组合物引入到井眼之前和在发生任何实质性的固化之前，当根据本公开中随后提供的试验方法在约70℉至约300℉(约21℃至约149℃)下测量时水泥组合物的塑性粘度(PV)可为约1至约200。在其他实施方案中，当根据本公开中随后提供的试验方法在约70℉至约300℉(约21℃至约149℃)下测量时水泥组合物的PV可为约1至约150、约1至约100、约1至约50、约50至约200、约50至约150、约50至约100、约100至约200、约100至约150、约140至约200、或约150至约200。例如，当根据本公开中随后提供的试验方法在181℉(约83℃)下测量时水泥组合物的塑性粘度(PV)可为140至200。

在一些实施方案中，在将水泥组合物引入到井眼之前和在发生任何实质性的固化之前，当根据本公开中随后提供的试验方法在约70℉至约300℉(约21℃至约149℃)下测量时水泥组合物的屈服点(YP)可为约1至约200。在其他实施方案中，当根据本公开中随后提供的试验方法在约70℉至约300℉(约21℃至约149℃)下测量时水泥组合物的YP可为约1至约150、约1至约100、约1至约50、约50至约200、约50至约150、约50至约100、约100至约200、约100至约150、约140至约200、或约150至约200。例如，在一些实施方案中，当根据本公开中随后提供的试验方法在181℉(约83℃)下测量时水泥组合物的YP可为10至30。在其他实施方案中，当根据本公开中随后提供的试验方法在181℉(约83℃)下测量时水泥组合物的YP可为15至30或25至30。

在一些实施方案中，在将水泥组合物引入到井眼之前和在发生任何实质性的固化之前，根据本公开中随后提供的试验方法测得水泥组合物的流体漏失可为每30分钟0至400立方厘米(cm³/30min)。在一些实施方案中，在将水泥组合物引入到井眼之前和在发生任何实质性的固化之前，水泥组合物的流体漏失可为0至约350cm³/30min、约0cm³/30min至约300cm³/30min、约0cm³/30min至约250cm³/30min、约0cm³/30min至约200cm³/30min、约0cm³/30min至约150cm³/30min、约0cm³/30min至约100cm³/30min、约0cm³/30min至约50cm³/30min、约50cm³/30min至约400cm³/30min、约50cm³/30min至约350cm³/30min、约50cm³/30min至约300cm³/30min、约50cm³/30min至约250cm³/30min、约50cm³/30min至约200cm³/30min、约50cm³/30min至约150cm³/30min、约50cm³/30min至约100cm³/30min、约100cm³/30min至约400cm³/30min、约100cm³/30min至约350cm³/30min、约100cm³/30min至约300cm³/30min、约100cm³/30min至约250cm³/30min、约100cm³/30min至约200cm³/30min、约100cm³/30min至约150cm³/30min、约200cm³/30min至约400cm³/30min、约200cm³/30min至约350cm³/30min、约200cm³/30min至约300cm³/30min、约300cm³/30min至约400cm³/30min、或约350cm³/30min至约400cm³/30min。

在一些实施方案中，在固化水泥组合物之前，根据本公开中随后提供的试验方法测得水泥组合物的自由流体小于或等于10％、小于或等于5％、小于或等于3％、小于或等于2％、小于或等于1％、或甚至小于或等于0.1％。例如，在一些实施方案中，在固化水泥组合物之前，水泥组合物的自由流体为约0％。

在一些实施方案中，根据本公开中随后提供的试验方法，水泥组合物的增稠时间可为0.1小时至24小时。在一些实施方案中，水泥组合物的增稠时间可为0.1小时至24小时、0.1小时至12小时、0.1小时至6小时、1小时至24小时、1小时至12小时、1小时至6小时、6小时至24小时、6小时至12小时、或12小时至24小时。例如，在一些实施方案中，当水泥组合物的密度为约140pcf时，水泥组合物的增稠时间可为0.1小时至24小时、0.1小时至12小时、0.1小时至6小时、1小时至24小时、1小时至12小时、1小时至6小时、6小时至24小时、6小时至12小时、或12小时至24小时。例如，在一些实施方案中，当水泥组合物的密度为约125pcf时，水泥组合物的增稠时间可为0.1小时至24小时、0.1小时至12小时、0.1小时至6小时、1小时至24小时、1小时至12小时、1小时至6小时、6小时至24小时、6小时至12小时、或12小时至24小时。

在一些实施方案中，水泥组合物的固化时间可为0.1小时至48小时。在一些实施方案中，水泥组合物的固化时间可为0.1小时至24小时、0.1小时至12小时、0.1小时至6小时、1小时至48小时、1小时至24小时、1小时至12小时、1小时至6小时、6小时至48小时、6小时至24小时、6小时至12小时、12小时至48小时、12小时至24小时、或24小时至48小时。在一些实施方案中，水泥组合物的固化时间可大于4小时。在一些实施方案中，水泥组合物的固化时间可小于48小时。

使用水泥组合物的方法

本公开中还描述了使用水泥组合物来密封环空或修复井眼的漏失循环区域的方法。在一些实施方案中，方法可包括向漏失循环区域或环空引入水泥组合物，使水泥组合物固化以形成经固化的水泥组合物，其中经固化的水泥组合物密封漏失循环区域或环空。水泥组合物可具有本公开中先前描述的任何性质或组成。在一些实施方案中，方法可包括向井眼环空或套管-套管环空引入水泥组合物和使水泥组合物固化以密封井眼环空或套管-套管环空。在一些实施方案中，方法可包括向正经历套管-套管环空压力增大或因环空压力引起损坏的井眼部分引入水泥组合物以修复该井眼部分。

水泥组合物可用于在井眼中一系列不同的井下条件下密封环空或修复井眼。例如，在一些实施方案中，可通过改变水泥组合物中环氧树脂、固化剂、促凝剂或增重材料的浓度来改变水泥组合物的比重、粘度、力学性质、固化时间或其他性质以使水泥组合物适应不同的井下条件。

在一些情况下，水泥组合物可能与钻井流体不相容。因此，在一些实施方案中，方法可包括在引入水泥组合物之前引入隔离流体。例如，为了开始初步密封，可首先向管柱的内部容积中泵入隔离流体以置换钻井流体并在钻井流体和水泥组合物之间提供缓冲。也可在隔离流体之前或之后向管柱的内部容积引入各种洗涤流体或预冲洗流体。洗涤流体可用于从管柱和井眼壁的表面去除膜和残留物。然后可在间隔流体之后向管柱的内部容积中泵入固定量的水泥组合物。水泥组合物的所述固定量可以是填充环空如井眼环空、套管-套管环空或两者的量。可在隔离流体和水泥组合物之间使用井下塞，并可在水泥组合物之后插入井上塞。

在一些实施方案中，方法可还包括向井眼中引入驱替流体以将水泥组合物转移到井的环空中和固化水泥组合物。可在井上塞之后向管柱的内部容积中泵入驱替流体以迫使水泥组合物绕管柱的井下边缘到达管柱的井下端并进入到环空中。驱替流体也可称为冲洗流体。将驱替流体泵入到管柱的内部容积中直至所有水泥组合物均被置于环空内。可操作井下塞和井上塞的配合将水泥组合物保持在环空中。

然后可让水泥组合物固化以在管柱与井眼壁之间、在管柱与外管柱之间或者在管柱与井眼壁之间和管柱与外管柱之间形成屏障。当水泥组合物固化时，水泥组合物将与管柱的外表面和井眼壁或围绕管柱的外套管的内表面物理和化学结合，从而将管柱联接到井眼壁或外套管。这种流体封隔不允许流体运移通过水泥组合物到达井的内部或沿井身上行到地表。

除了初步密封外，还可使用水泥组合物进行修复密封。在修复密封中，可向井眼内的特定位置引入水泥组合物以修复井眼，如修复其中已在环空中形成微裂纹或其中增大的套管-套管环空压力已导致管柱损坏的井眼段。修复密封还可包括向井眼中注入水泥组合物以密封准备报废的井眼。在一些情况下，修复密封可包括“挤压”过程，其中贴靠待修复的井部分的内表面如最内管柱的内表面推挤水泥组合物。当贴靠管柱的内表面或井眼壁推挤水泥组合物时，水泥组合物的液体部分可能被“挤压”到微裂纹中，或在修复井眼壁的情况下被“挤压”到地层中。对于常规的水泥组合物，固体可能在管柱的内表面上形成层。

在钻井眼的同时，钻井操作可能会遇到漏失循环区域。在漏失循环区域中，钻井流体、水泥组合物或两者将从井眼流入地下地层中，导致钻井流体或水泥组合物从钻井过程漏失。在一些情况下，漏失循环可能由钻探穿过的地层的自然状态造成。例如，地下地层可能是自然破裂的或者可能是松散地层，如砾石、砂、豆石或其他松散材料。或者，在其他情况下，钻井流体或水泥组合物的流体静压可能大于地下地层的破裂梯度，这可能引起地层中孔隙的至少一些崩塌。如果地层中的孔隙足够地崩塌，则孔隙的尺寸可能变得足够大以接收来自井眼的流体而不是抵抗这些流体的流动。

可通过向漏失循环区域中的地层中引入材料来从井眼密封漏失循环区域而修复漏失循环区域。可将材料注入到地层中或挤压到地层中。常规的漏失循环材料(LCM)可包括桥接材料、纤维材料、片状材料、水泥如低固化时间水泥及具有不同粒径的其他材料。常规的漏失循环材料可包括碳酸钙、钻井水泥、纸、棉籽壳、坚果壳或其他类似材料。这些材料可通过在漏失循环区域处的地层上方形成固体的层来有效地修复许多漏失循环区域。然而，这些材料在低注入性区域中不能有效地用作LCM，因为这些常规LCM材料的较高粘度可能阻止这些材料注入到地层中或减小这些材料可被注入的深度。

低注入性区域为注入系数大于4000磅力每平方英寸分钟每桶(psi-min/bbl)或甚至大于6000psi-min/bbl的区域。如本公开中所使用，术语“桶”是指等于42美国加仑的计量单位。注入系数定义为以磅力每平方英寸(psi)为单位的注入压力除以以桶每分钟(bbl/min)为单位的注入速率的商。这些低注入性区域可包括但不限于包含从井眼到地下地层中非常狭窄的微裂纹的紧密裂缝和其中套管之间的环空距离很紧的区域。在低注入性区域中，地层中微裂纹的平均宽度或套管之间的环空距离可小于100微米，如小于50微米，或甚至小于10微米。

在这些低注入性区域中，水泥组合物或其他材料组合物中的固体颗粒可能沉降，从而造成堵塞，这可能阻止水泥或其他组合物注入到该区域中。例如，无环氧树脂体系的井眼水泥和用于修复漏失循环区域的其他常规材料包含将阻止井眼水泥或材料注入到低注入性区域中的固体浓度和粘度。低注入性区域还需要使用具有在与水泥混合时将允许更深的渗透和改善的井眼封隔的粘度的材料。

在还其他的实施方案中，一种修复烃生产井中的薄弱区域的方法可包括在烃生产井的薄弱区域中对至少一个管柱穿孔并通过该管柱向烃生产井的薄弱区域中注入水泥组合物。水泥组合物可包括任何本公开中先前描述的水泥组合物。方法可还包括固化水泥组合物。

本公开中描述的水泥组合物还可用在初步密封井眼的环空的方法中或用在修复或修复现有烃生产井的水泥护套的薄弱区域的方法中。可通过由插入到井眼中的一个或多个仪器对井眼进行物理测量而生成的测井记录来识别薄弱区域。在一些实施方案中，密封井眼的环空的方法可包括向定位于井眼中的管柱中引入间隔流体，所述间隔流体驱替设置于井眼中的钻井流体的至少一部分。方法还可包括向定位于井眼中的管柱中引入水泥组合物以驱替间隔流体的至少一部分。水泥组合物可包含任何本公开中先前描述的水泥组合物。方法还可包括向井眼中引入驱替流体以将水泥组合物转移到井的环空中和固化水泥组合物。

在一些实施方案中，方法可还包括将水泥组合物固化0.1小时至48小时。或者，在其他实施方案中，方法可包括将水泥组合物固化0.1小时至24小时、0.1小时至12小时、0.1小时至6小时、1小时至48小时、1小时至24小时、1小时至12小时、1小时至6小时、6小时至48小时、6小时至24小时、6小时至12小时、12小时至48小时、12小时至24小时、或24小时至48小时。在一些实施方案中，水泥组合物的固化时间可大于4小时。在一些实施方案中，水泥组合物的固化时间可小于48小时。

在一些实施方案中，方法可还包括识别烃生产井的水泥护套的薄弱区域。在一些实施方案中，可通过检查水泥胶结测井记录来识别水泥护套的薄弱区域。水泥胶结测井记录是指置于井眼环空或井眼的套管-套管环空中的水泥密封的完整性的文档并可使用声共振工具或其他工具来生成以评价环空中水泥组合物的胶结。另外，在一些实施方案中，方法可包括确定间隔流体、预冲洗流体或两者的体积和密度。方法可还包括确定待注入到薄弱区域中的水泥组合物的密度、体积或两者。

测试方法

粘度

水泥组合物的粘度可使用标准油田粘度计如Fann仪器公司制造的35型粘度计根据API水泥固井推荐规程(RP 10B)中提供的测试方法进行测量。粘度以剪切应力报告，单位为磅力每100平方英尺(lbf/100ft²)。也可使用该粘度计测量水泥组合物的剪切速率。

胶凝强度

胶凝强度是指在水泥组合物保持静态的限定时间之后在降低的剪切速率下测得的水泥组合物的剪切应力。组合物在降低的剪切速率下的剪切应力可使用在降低的每分钟转数(“rpm”)，如3rpm下运行的标准油田粘度计如35型粘度计根据测定水泥配方的静胶凝强度的API推荐规程(RP 10B-6/ISO10426-6:2008)中描述的测试方法进行测量。为了测量胶凝强度，首先通过使水泥组合物与粘度计的主轴接触并以600转每分钟(rpm)运转粘度计来搅拌水泥组合物。然后将粘度计关停一段时间(时间段)。对于10秒的胶凝强度，时间段为10秒，而对于10分钟的胶凝强度，时间段为10分钟。应理解，可使用测量胶凝强度的其他时间段作为胶凝强度测量的参考时间。在此时间段期间，组合物静止下来保持静态。在此时间段到期后，以降低的速度如例如3rpm重新开启粘度计以产生降低的剪切速率。然后获取粘度计读数。水泥组合物的胶凝强度以磅力每100平方英尺(lbf/100ft²)为单位报告。

流变性

水泥组合物的流变性可基于Bingham塑性流动行为来建模。特别地，水泥组合物在较小的剪切应力下可表现为刚体而在较大的剪切应力下可表现为粘性流体。水泥组合物的流变行为可通过在不同的剪切速率下测量组合物上的剪切应力来确定，这可通过使用在例如3rpm、6rpm、100rpm、200rpm、300rpm或600rpm下运转的35型粘度计测量组合物上的剪切应力、剪切速率或两者来实现。可从塑性粘度(PV)和屈服点(YP)评价水泥组合物的流变性，塑性粘度和屈服点是来自Bingham塑性流变模型的参数。PV与由于组合物的固体之间的机械相互作用而引起的组合物对流动的阻力有关并表示外推到无限剪切速率的组合物粘度。PV反映了水泥组合物中固体如增重材料的类型和浓度并优选较小的PV。水泥组合物的PV可通过使用35型粘度计在300转每分钟(rpm)和600rpm的主轴转速下测量组合物的剪切应力并根据随后提供的公式3从600rpm粘度测量值减去300rpm粘度测量值来估算。对水泥组合物算出的PV值在本公开中以厘泊(cP)为单位提供。

PV＝(600rpm下的粘度)-(300rpm下的粘度) EQU.3

在剪切应力小于水泥组合物的YP时，水泥组合物表现为刚体，而在剪切应力大于水泥组合物的YP时，水泥组合物以粘性流体流动。换句话说，YP表示从静态状态移动流体所需的应力的量。通过将Bingham塑性流变模型外推至剪切速率为零来确定YP。水泥组合物的YP可从来自EQU.3的PV，通过根据随后提供的公式4(EQU.4)从在300rpm下测得的剪切应力减去PV来估算。

YP＝(300rpm读数)-PV EQU.4

YP以每面积的力表达，如例如磅力每一百平方英尺(lbf/100ft²)。用于测量和确定水泥组合物的PV和YP的方法与通常常规地用于钻井流体的方法一致。

剪切粘结试验

剪切粘结试验确定使管子移动通过凝固水泥柱所需的力，凝固水泥为固化后的水泥组合物。该剪切粘结强度可用于确定凝固水泥柱可支撑的管子的长度。剪切粘结试验包括用水泥组合物填充两根管子之间的环空并让其凝固(固化)。在水泥组合物凝固后，将外管支撑在负荷压力机的底部压板上，同时由负荷压力机向中心管施加力。压力机上的负荷指示增加，直至管子与水泥组合物之间的粘结断开为止。将该载荷力换算为每单位面积的力并称为剪切粘结强度。

准备剪切粘结试验模具：剪切粘结试验模具包括底部管子对中设备、外套筒、内管和顶部对中设备。在组装时，剪切粘结模具在外套筒和内管之间限定环形空间。在组装用于测试的部件之前将剪切粘结试验模具的所有部件彻底清洁。应注意确保内管和外套筒在与水泥组合物接触的区域中没有任何脱模剂如油或油脂。清洁后，将底部管子对中设备安装在外套筒的底部中。可使用O-形圈来密封内管和外套筒。将内管安装在底部管子对中设备中并与外套筒对齐使得内管和外套筒同心。

填充试验模具：根据标准的美国石油协会(API)程序(或针对特种浆料的适当程序)制备并混合水泥组合物。然后将呈浆料形式的水泥组合物倒入内管与外管之间的环形空间中，同时用刮刀缓慢搅拌水泥组合物的浆料以使沉降的可能性最小化。然后用玻璃棒或刮刀搅动水泥组合物的浆料以除去任何截留的空气并将顶部对中设备置于浆料的顶部并与内管和外套筒接触以使内管相对于外套筒居中。底部对中设备和顶部对中设备配合而在水泥组合物固化或凝固的同时使内管相对于外套筒保持在中心。

固化水泥组合物：然后将填充了水泥组合物浆料的剪切粘结试验模具放置在固化介质中，该固化介质可以是水浴或压力固化腔室。然后根据合适的试验条件以与固化压缩强度试样相同的方式固化水泥组合物。在固化时间结束之前，一次一个从水浴中取出测试试样并尽可能快地进行以下操作：(1)从固化模具取走顶部对中设备；(2)从模具取走底部对中设备；(3)测定与内管接触的水泥组合物的高度；和(4)将测试试样放回到水浴中并在测试剪切粘结强度之前让温度稳定大约30分钟。在固化阶段结束时，应将试样保持在较低的固化温度下或170华氏度(℉)(77摄氏度(℃))至190℉(88℃)的温度下直至对试样进行了测试为止。不应让试样冷却至室温，因为冷却至室温可能引起试样和模具的热收缩，这可能改变试验结果。如果使用压力固化容器固化试样，则可将压力固化容器冷却到170℉(77℃)至190℉(88℃)的温度，并且如有必要，可从压力固化容器取走测试试样并放到相同温度的水浴中直至测试时间。

剪切粘结强度测试：调节压力机使得试样适配于压力机的顶部和底部压板之间。从水浴取走测试试样并迅速放置在装载压板之间使外套筒与底部装载压板接触而内管与上部装载压板接触。由压力机以均匀的速率(如在测试压缩强度时)向测试试样施加载荷力。当剪切粘结破坏时，内管向下移动通过凝固的水泥组合物并且荷载力开始减小。记录在管子移动且力开始减小之前达到的最大力并用来确定剪切粘结强度。

使用本公开中随后提供的公式5(EQU.5)确定水泥接触面积。

CCA＝CCH XπX D EQU.5

在EQU.5中，CCA为水泥接触面积，单位为平方英寸(in²)，CCH为管子上的水泥接触高度，单位为英寸(in)，D为管子的直径，单位为英寸(in)。EQU.5中的直径D通常为内管的外径，然而，如果在凝固的水泥或环氧树脂体系与外套筒之间发生了运动，则也可使用外套筒的内径来计算水泥接触面积。然后可根据本公开中随后提供的公式6(EQU.6)来计算剪切粘结强度。

在EQU.6中，SBS为剪切粘结强度，单位为磅每平方英尺(psi)，MF为施加到测试试样的最大力，单位为磅力(lbf)，CCA为从EQU.5计算的水泥接触面积，单位为平方英寸。

流体漏失试验

API流体漏失是测量水泥浆在环境温度和100psi压差下的静态滤失行为的一项测试。可根据API水泥固井推荐规程(RP 10B)中提供的试验方法来测量水泥组合物的流体漏失。

自由流体API试验

自由流体，也称为“游离水”，是指当水泥浆保持静态时从水泥浆分离出的流体的体积百分数。可根据API固井推荐规程(RP 10B)中提供的试验方法测量游离流体。

增稠时间试验

增稠时间是水泥浆保持流体状态并能够被泵送的时间的量度。为了评估增稠时间，通过绘制在预期的温度和压力条件下浆料的稠度随时间的变化来模拟井下条件。浆料的稠度以Bearden稠度单位(Be)量度，其为1至100的无量纲量。在大于50Be的水平下，泵送开始变得困难，而在100Be下，水泥浆是完全凝固的。

实施例

以下实施例示意了本公开的一个或多个特征。应理解，这些实施例并不旨在以任何方式限制本公开或所附权利要求的范围。在这些实施例中，评价了四种环氧树脂在本公开中描述的水泥组合物中的使用。表1提供了所用环氧树脂的交叉引用。

表1：环氧树脂的交叉引用

另外，在这些实施例中，评价了四种固化剂在本公开中描述的水泥组合物中的使用。表2提供了所用的固化剂。

表2：固化剂的交叉引用

实施例1：环氧树脂的流变性质

根据本公开中先前描述的试验方法评价树脂1至4的流变性质。在不添加固化剂、增重材料或其他添加剂的情况下对每种树脂分别测量四种环氧树脂的流变性质。表3中示出了对树脂1至4测得的流变性质。

表3：树脂1至4的流变性质

如表3中所示，树脂2、树脂3和树脂4表现出较小的流变性，如由树脂2、3和4在3rpm至600rpm范围内小于25lbf/100ft²的剪切应力值所示。相反，如由3rpm至600rpm范围内测得的增加的剪切应力值所示，树脂1表现出更大的流变性。树脂1还表现出大于树脂2、3和4的10秒和10分钟胶凝强度和屈服点的10秒和10分钟凝胶强度和屈服点。如表3中的结果所证实，可通过添加或替代以不同的环氧树脂来调节水泥组合物的性质。

实施例2：树脂4与TEPA固化剂

在实施例2中，将树脂4与不同量的固化剂TEPA(四亚乙基五胺)混合以评价包含树脂4和TEPA的水泥组合物从液相变为固相或半固相所需的固化时间。向三个容器中的每一个中加入在200华氏度(℉)(93.3摄氏度(℃))下的100克的量的树脂4。分别向三个容器中的每一个中的100克树脂4中加入3克、5.5克和6克的量的TEPA固化剂，并将每个容器的内容物充分混合。使用热辊加热混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表4中随后提供了相和硬度的观察结果。在整个这些实施例中，估计的固化时间以小时(hr)和分钟(min)为单位提供。

表4：对使用TEPA固化剂的树脂4在固化期间的观察结果

观察到，随着时间的流逝，每种混合物的颜色变深并且粘度变浓。样品2A-2C中的每一个最终都将环氧树脂体系固化成固体。如表4中所示，随着添加到树脂4的TEPA固化剂的量增加，固化树脂4和TEPA固化剂的混合物的固化时间缩短。具有3克TEPA的样品2A在8小时后为液体并在一周后固化成固体。具有6克TEPA的样品2B在4小时38分钟后固化成半固体状态。对于样品2C，TEPA的量略微减少至5.5克，这导致样品2C在8小时后保持液态。样品2C最终固化成固体环氧树脂体系。

实施例3：树脂4和IPDA固化剂

在实施例3中，将树脂4与不同量的IPDA(异氟尔酮二胺)固化剂混合以评价包含树脂4和IPDA的环氧树脂体系从液相变为固相或半固相所需的固化时间。向六个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂4。分别向六个容器中的每一个中的100克树脂4中加入5克、10克、11克、12克、13克和14克的量的IPDA固化剂，并将每个容器的内容物充分混合。使用热辊加热混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表4中随后提供了相和硬度的观察结果。

表5：使用IPDA固化剂的树脂4的固化时间观察结果

对于IPDA固化剂的量分别为10克和5克的样品3A和3B，观察到8小时后样品3A和3B的环氧树脂体系中产生颜色变化。然而，8小时后，样品3A和3B中IPDA固化剂的量没有产生可观察到的环氧树脂体系粘度差异。尽管样品3A和3B的颜色变化表明存在一定程度的固化，但样品3A和3B中IPDA固化剂的量在不到8小时的固化时间内不能充分固化环氧树脂体系。样品3A和3B最终在24小时的固化时间内固化成固体。

对于样品3C至3F，IPDA固化剂的量从样品3C中的11克逐渐增加至样品3F中的14克。具有11克IPDA固化剂每100克树脂的样品3C在8小时的固化时间后表现出环氧树脂体系可观察到的增稠。样品3D、3E和3F在8小时后也表现出环氧树脂体系的增稠。然而，样品3C至3F在8小时的固化时间后未充分固化成半固体环氧树脂体系。因此，对于包含树脂4和IPDA作为固化剂的环氧树脂体系，可能需要多于14克IPDA固化剂每100克树脂4才能在不到12小时内将环氧树脂体系固化成至少半固体组合物。

实施例4：树脂4和DETA固化剂

在实施例4中，将树脂4与不同量的DETA(二亚乙基三胺)固化剂混合以评价包含树脂4和DETA的环氧树脂体系从液相变为固相或半固相所需的固化时间。向六个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂4。分别向六个容器中的每一个中的100克树脂4中加入3克、5克、7克、7.5克、8克和9克的量的IPDA固化剂，并将每个容器的内容物充分混合。使用热辊加热混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表6中随后提供了相和硬度的观察结果。

表6：使用DETA固化剂的树脂4在固化期间的观察结果

分别具有3克和5克DETA的样品4A和4B在8小时的固化时间后观察到为液体。因此，样品4A(3克)和4B(5克)中DETA的量不足以使树脂4在不到或等于8小时的时间内固化成半固体或固体。观察到样品4A和4B在24小时的固化时间后固化成固体。对于样品4C-4F，添加到树脂4的DETA的量从7克逐渐增加至9克。具有7克DETA固化剂的样品4C观察到在6小时10分钟后固化成半固体组合物。分别具有7.5克、8克和9克DETA的样品4D-4F表现出随着DETA的量增加而缩短的产生半固体组合物的固化时间。因此，观察到在不添加促凝剂的情况下，包含树脂4和DETA作为固化剂的环氧树脂体系可具有大于5克每100克树脂4的DETA固化剂的量。例如，环氧树脂体系可包含树脂4和每100克树脂4大于或等于7克的DETA固化剂。随着DETA固化剂的量增加，固化时间缩短。

实施例5：树脂4和TETA

在实施例5中，将树脂4与不同量的TETA(三亚乙基四胺)固化剂混合以评价包含树脂4和TETA的环氧树脂体系从液相变为固相或半固相所需的固化时间。向五个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂4。分别向五个容器中的每一个中的100克树脂4中加入2克、3克、4克、5克和5.5克的量的TETA固化剂，并将每个容器的内容物充分混合。使用热辊加热混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表7中随后提供了相和硬度的观察结果。

表7：使用TETA固化剂的树脂4在固化期间的观察结果

对于样品5A-5D，每100克树脂4添加的TETA固化剂的量从2克增加至5克。在8小时的固化时间后样品5A-5D均为液体，但样品5A-5D中的每一个都表现出包含树脂4和TETA的环氧树脂体系可观察到的增稠。在超过12小时的固化时间后，观察到样品5A-5D固化成固体。样品5E包含5.5克TETA每100克树脂4并在5小时45分钟的固化时间后固化成半固体组合物。因此，观察到包含树脂4和TETA固化剂的环氧树脂体系可具有每100克树脂4大于5克的TETA或者每100克树脂4大于或等于5.5克的TETA，以在不添加促凝剂的情况下使环氧树脂体系在不到8小时的时间内固化成至少半固体组合物。

与实施例2、3和4中树脂4分别与TEPA、IPDA或DETA的组合相比，实施例5中树脂4与TETA固化剂的组合产生更快的环氧树脂固化速率和更短的固化时间。如先前所讨论，实施例5中树脂4与仅5.5克TETA的组合，在不到6小时的时间内就将环氧树脂体系固化成半固体组合物。相比之下，实施例2的环氧树脂体系，特别是包含树脂4和5.5克TEPA的实施例2C，在8小时的固化后仍为液体。对于实施例2的树脂4与TEPA固化剂的组合，6克TEPA每100克树脂4导致在不到8小时的时间内将树脂4固化成半固体组合物。

实施例6：树脂1和TEPA固化剂

在实施例6中，将树脂1与不同量的TEPA(四亚乙基五胺)固化剂混合以评价包含树脂1和TEPA的环氧树脂体系从液相变为固相或半固相所需的固化时间。向四个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂1。分别向四个容器中的每一个中的100克树脂1中加入1克、2克、3克和3.5克的量的TEPA固化剂，并将每个容器的内容物充分混合。使用热辊加热混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表8中随后提供了相和硬度的观察结果。

表8：使用TEPA固化剂的树脂1在固化期间的观察结果

对于TEPA固化剂的量分别为1克和2克的样品6A和6B，观察到分别在6小时和8小时后样品6A和6B的环氧树脂体系中产生颜色变化。虽然样品6A和6B的颜色变化表明存在树脂1一定程度的固化，但样品6A和6B中TEPA固化剂的量在8小时或更短的时间内未产生可观察到的粘度变化或将树脂1固化成半固体或固体组合物。观察到样品6A和6B在12小时的固化时间后固化成固体。

对于样品6C，TEPA的量增加至3克每100克树脂1，这在8小时的固化时间后产生颜色的变化以及树脂1的稠度(粘度)可观察到的增加。在样品6D中将TEPA的量增加至3.5克每100克树脂1导致在4小时的固化时间后将树脂1固化成半固体组合物。

实施例7：树脂1和DETA固化剂

在实施例7中，将树脂1与不同量的DETA(二亚乙基三胺)固化剂混合以评价包含树脂1和DETA的环氧树脂体系从液相变为固相或半固相所需的固化时间。向三个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂1。分别向三个容器中的每一个中的100克树脂1中加入3克、5克和7克的量的DETA固化剂，并将每个容器的内容物充分混合。使用热辊加热混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表9中随后提供了相和硬度的观察结果。

表9：使用DETA固化剂的树脂1在固化期间的观察结果

在样品7A中，观察到100克树脂1与3克DETA固化剂的组合在6小时20分钟后将树脂1固化成半固体组合物并在8小时的固化时间后固化成固体。随着将DETA固化剂的量在样品7B中增加至5克DETA每100克树脂1和在样品7C中增加至7克DETA每100克树脂1，树脂1固化成固体所需的固化时间缩短了。如样品7A的结果中所示，包含树脂1和DETA固化剂的环氧树脂体系在不包含促凝剂的情况下可能需要少于5克DETA或甚至低至3克DETA就能在不到12小时、或甚至不到8小时的固化时间内固化环氧树脂体系。

实施例8-11：树脂2和各种固化剂

在实施例8-11中，将树脂2与不同量的DETA(二亚乙基三胺)、TETA(三亚乙基四胺)、TEPA(四亚乙基五胺)、IPDA(异氟尔酮二胺)固化剂混合以评价各种环氧树脂体系从液相变为固相或半固相所需的固化时间。对于实施例8，向两个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂2。分别向两个容器中的每一个中的100克树脂2中加入7克和9克的量的DETA固化剂。对于实施例9，向三个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂2。分别向三个容器中的每一个中的100克树脂2中加入5.5克、6克和8克的量的TETA固化剂。对于实施例10，向两个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂2。分别向两个容器中的每一个中的100克树脂2中加入15克和20克的量的IPDA固化剂。对于实施例11，向两个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的100克的量的树脂2。分别向两个容器中的每一个中的100克树脂2中加入7克和10克的量的TEPA固化剂。

将实施例8-11的每个容器的内容物充分混合。使用热辊加热实施例8-11的混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。随着时间的推移，观察到实施例8-11的每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表10中随后提供了实施例8-11的相和硬度的观察结果。

表9：使用DETA(实施例8)、TETA(实施例9)、IPDA(实施例10)和TEPA(实施例11)的树脂2在固化期间的观察结果

在八小时之外的额外固化时间后，实施例8-11的组合物固化成固体环氧树脂体系。然而，与包含树脂1或树脂4的实施例1-7的环氧树脂体系相比，包含树脂2的实施例8-11的组合物包含更大的量的固化剂以固化成半固态。

实施例12：树脂1与树脂1和树脂4的混合物的比较

对于实施例12，将包含树脂1和TEPA固化剂的环氧树脂体系与包含树脂1和树脂4的混合物与TEPA固化剂的环氧树脂体系加以比较。对于样品12A，向容器中加入在200℉(93.3℃)下的100克树脂1。向容器中的100克树脂1中加入10克TEPA固化剂和24.63克增重剂。增重剂为氧化锰(Mn₃O₄)并加入以将样品12A的密度调节为80磅每立方英尺(pcf)的测量密度。对于样品12B，向容器中加入在200℉(93.3℃)下的80克树脂1和20克树脂4。向容器中的树脂1和树脂2的混合物中加入10克TEPA固化剂。加入一定量的Mn₃O₄增重剂以将样品12B的密度调节至80pcf。加到样品12B中的Mn₃O₄的总量为26.10克。

将样品12A和12B的混合物充分混合。使用热辊加热样品12A和12B的混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。测量样品12A和12B中的每一个从液体变为半固体所需经过的时间。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表10中随后提供了样品12A和12B固化成半固体材料的固化时间及相和硬度的观察结果。

表10：使用TEPA固化剂的树脂1与使用TEPA固化剂的树脂1和树脂4的混合物在固化期间的观察结果比较

如表10中所示，样品12A和样品12B都在不到40分钟的时间内固化成半固态。与仅包含树脂1的样品12A相比，在样品12B中将20克树脂1替换为20克树脂4略微降低固化速率，导致固化时间略微增加。因此，可通过在环氧树脂体系中组合一定量的树脂4与树脂1来调节固化时间。

实施例13：包含树脂1和树脂4的混合物与DETA固化剂的环氧树脂体系的固化时间

对于实施例13，用不同量的DETA固化剂评价包含树脂1和树脂2的各种混合物的环氧树脂体系。对于样品13A、13B和13C，向三个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的80克树脂1和20克树脂4。分别向三个容器中的每一个中加入7克、5克和3克的量的DETA固化剂。对于样品13D和13E，向两个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的50克树脂1和50克树脂4。分别向两个容器中的每一个中加入7克和5克的量的DETA固化剂。对于样品13F、13G和13H，向三个容器中的每一个中加入在200℉(93.3℃)下的30克树脂1和70克树脂4。分别向三个容器中的每一个中加入7克、5克和3克的量的DETA固化剂。

将样品13A-13H的混合物充分混合。使用热辊加热样品13A-13H的混合物以将混合物的温度保持在200℉(93.3℃)下。测量样品13A-13H中的每一个从液体变为半固体所需经过的时间，单位为分钟(min)。随着时间的推移，观察到每种混合物的颜色、相和硬度的变化。表11中随后提供了样品13A-13H固化成半固体材料的固化时间及相和硬度的观察结果。

表11：使用DETA固化剂的树脂1和树脂4的各种混合物在固化期间的观察结果

如表11中所示，随着树脂1对树脂4的重量比减小，固化时间增加。如先前所观察到的，固化时间随着固化剂量的增加而增加。样品13C、13E和13H具有大于4小时的从液体转变为半固体的固化时间。

对比例14：无环氧树脂体系的对比井眼水泥

在对比例14中，制备无环氧树脂体系的两个井眼水泥样品。对比井眼水泥包含波特兰水泥、石英、增重剂、膨胀添加剂、消泡剂、胶乳添加剂和胶乳稳定剂、降失水剂、水泥减摩剂、水泥缓凝剂和水。本公开中随后提供的表12中示出了对比例14的无环氧树脂体系的井眼水泥配方。样品14A和14B使用相同的配方制备。样品14A和14B的对比水泥为160磅每立方英尺(lbm/ft³)(2563千克每立方米(kg/m³)，其中1lbm/ft³等于119.8kg/m³)。

实施例15：包含环氧树脂体系的水泥组合物

在实施例15中，通过用环氧树脂体系替换对比例14的水泥的胶乳和胶乳稳定剂并调节配方以获得与对比例14的对比井眼水泥相当的密度来制备根据本公开的水泥组合物。实施例15的水泥组合物中的环氧树脂为双酚-A-表氯醇环氧树脂，固化剂为二乙基甲苯二胺(DETDA)。实施例15的水泥组合物的配方示于本公开中随后提供的表12中。

表12：对比例14的常规水泥组合物和实施例15的水泥组合物的配方。表12中的所有重量均以克(g)提供。

实施例16：评价环氧树脂体系的添加对水泥组合物的弹性、压缩强度和粘结强度的影响。

根据本公开中先前描述的剪切粘结试验评价对比例14的对比井眼水泥和实施例15的水泥组合物的压缩强度和粘结强度。本公开中随后在表13中提供了对比例14的水泥和实施例15的水泥组合物的压缩强度和剪切粘结强度的结果。

表13：对比例15的水泥和实施例16的水泥组合物的压缩强度和剪切粘结强度比较

如表13中所示，添加了环氧树脂体系的实施例15的水泥组合物(例如，样品15A和15B的平均值)表现出509psi的平均粘结强度，其显著大于对比例14(例如，样品14A和14B的平均值)为378psi的平均粘结强度。另外，与经受平均11,720psi的对比例14(例如，样品14A和14B)的对比井眼水泥相比，添加了环氧树脂体系的实施例15的水泥组合物(例如，样品15A和15B)能够承受更大的量的施加到水泥组合物的力(例如，平均15,465lbf)。因此，证实根据本公开的实施方案的具有环氧树脂体系的水泥组合物与对比井眼水泥相比表现出更高的压缩强度和剪切粘结强度。

还评价了对比例14的对比井眼水泥和实施例15的水泥组合物的体积模量。添加了环氧树脂体系的实施例15的水泥组合物(例如，样品15A和15B)表现出约1,184,000psi的体积模量，其小于对于对比例14的对比井眼水泥(例如，样品14A和14B)测得的为1,404,000psi的静态体积模量。较小的体积模量表明材料具有较大的弹性。因此，实施例16中已显示，与对比例14的井眼水泥相比，添加了环氧树脂体系的实施例15的水泥组合物表现出更大的弹性。

实施例17：具有环氧树脂体系且密度为140pcf的水泥组合物

在实施例17中，将具有环氧树脂体系的水泥组合物配制为具有140pcf的密度。随后在表14中提供了实施例17的水泥组合物的配方。

表14：密度为140pcf的水泥浆

实施例18：具有环氧树脂体系且密度为125pcf的水泥组合物

在实施例18中，将具有环氧树脂体系的水泥组合物配制为具有125pcf的密度。随后在表15中提供了实施例18的水泥组合物的配方。

表15：密度为125pcf的水泥浆

实施例19：实施例17和18的水泥组合物的评价

根据本公开中先前描述的试验方法评价实施例17和实施例18的水泥组合物的流变性质、流体漏失、自由流体性质、增稠时间和压缩强度。本公开中随后在表16中提供了这些结果。

表16：实施例17和18的水泥组合物的特性评价

如表16中所示，具有环氧树脂体系的实施例17的水泥组合物表现出分别为148和15的塑性粘度和屈服点。另外，具有环氧树脂体系的实施例18的水泥组合物表现出分别为192和26的塑性粘度和屈服点。对于实施例17和18两者，这些流变性质表明，具有环氧树脂体系的水泥组合物具有携带固体的能力，该固体不会在水泥中沉降。

同样如表16中所示，当在83℃、1000/6895psi/kPa和30分钟下测试时，具有环氧树脂体系的实施例17和18的水泥组合物分别表现出超过50cm³/min和40cm³/min的API流体漏失。如表16中所示，当在相同的条件下测试时，实施例17和18的自由流体％也都为0％。因此，结果表明，具有不同密度的两种水泥组合物具有相当的流体漏失和自由流体性质。因此，具有环氧树脂体系的水泥组合物即使在不同的密度下也提供一致的流体漏失控制结果。

表16中也提供了实施例17和18的增稠时间结果。对于具有较高密度的实施例17，在40Be和50Be下的增稠时间都为约6小时20分钟。另外，对于实施例18，在40Be下的增稠时间为约10小时而在50Be下的增稠时间为11小时。增稠时间的差异对应于密度的差异。这些结果再次表明，即使在不同的密度下，具有环氧树脂体系的水泥组合物也提供一致的性质，从而允许良好的控制和层位封隔。

最后，如表16中所示，具有环氧树脂体系的实施例17的水泥组合物表现出在50psi下24小时36分钟的压缩强度和在500psi下27小时5分钟的压缩强度。这些结果表明，在不同的压力下，具有环氧树脂体系的水泥组合物提供一致的压缩强度。

对比例20：对比环氧树脂体系

在对比例20中，使用包含环己烷二甲醇二缩水甘油醚的树脂、包含丁基缩水甘油醚的树脂和二乙基甲苯二胺(DETDA)作为固化剂的混合物来制备对比环氧树脂体系。表17中随后示出了对比例20的环氧树脂体系中每种组成成分的浓度。

表17：对比例20的环氧树脂体系

实施例21：环氧树脂体系

在实施例21中，使用包含双酚-A-表氯醇环氧树脂和丁基缩水甘油醚树脂及二乙基甲苯二胺(DETDA)作为固化剂的混合物制备本公开的环氧树脂体系。本公开中随后提供的表18中示出了实施例21的环氧树脂体系的配方。

表18：实施例21的环氧树脂体系

实施例22：环氧树脂体系的比较

根据本公开中先前描述的试验方法在室温下评价对比例20和实施例21的环氧树脂体系的流变性质。本公开中随后在表19中提供了结果。

表19：对比例20和实施例21的环氧树脂体系在室温下的流变性

如表19中所示，实施例21的环氧树脂体系的胶凝强度小于实施例20的不同环氧树脂体系的胶凝强度。实施例21的较低粘度可允许实施例21的包含环氧树脂体系的水泥组合物与对比例20的包含对比环氧树脂体系的井眼水泥相比更深地渗透到地层中并允许改善的井眼封隔。

对比例23：对比井眼水泥

在实施例23中，制备具有对比环氧树脂体系的对比井眼水泥。该对比水泥密度为145pcf并包含波特兰水泥、石英、膨胀添加剂、增重剂、赤铁矿、降失水剂、分散剂、缓凝剂、消泡剂、稳定剂和对比环氧树脂体系。本公开中随后提供的表20中示出了对比例20的具有对比环氧树脂体系的对比井眼水泥的配方。

表20：具有对比环氧树脂体系的对比例23的对比井眼水泥

实施例24：对比例23的井眼水泥与实施例17的水泥组合物的流变性质比较

根据本公开中先前描述的试验方法比较对比例23的井眼水泥与实施例17的水泥组合物以评价其流变性质。本公开中随后在表21中提供了对比例23和实施例17的流变性质。

表21：具有环氧树脂体系的水泥组合物的流变性

基于表21中提供的结果，对比例23的对比井眼水泥的流变性质低于实施例17的水泥组合物。对比例23的井眼水泥的YP(屈服点，其为流体携带固体的能力)为15，相比之下，实施例17的水泥组合物为11.17。在3rpm下大于6的胶凝强度表明固体不会在水泥中沉降。在3rpm下对比例23的井眼水泥的胶凝强度为8，但实施例17的水泥组合物具有为11的优异胶凝强度。因此，这表明固体不太可能在具有所公开的环氧树脂体系的水泥组合物如实施例17的水泥组合物中沉降，但当与水泥浆混合时此较高的胶凝强度还允许更深的渗透和改善的井眼封隔。

实施例25：环氧树脂体系的老化性质评价

在固化环氧树脂体系之后评价实施例21的环氧树脂体系的老化性质。对固化后实施例21的环氧树脂体系的样品称重并随后在大约121.11℃(250℉)下加热24小时。加热后再次对实施例21的环氧树脂体系的样品称重。表21中提供了这些结果。

表22：实施例21的环氧树脂体系的老化试验结果

如表22中所提供，实施例21的环氧树脂体系的样品的重量在加热前后均为39.08克。因为在加热后未观察到重量损失，故这表明了包含实施例21的环氧树脂体系的水泥组合物的理想老化性能。

本公开包括一个或多个非限制性方面。第一个方面可包括一种水泥组合物，其包含：密度在65pcf至180pcf的范围内的水泥浆，所述水泥浆包含水泥前体材料、石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰；和环氧树脂体系，所述环氧树脂体系包含：2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚、双酚-A-表氯醇环氧树脂或具有式(I)的化合物中的至少一种：(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O)(I)，其中R¹为具有4至24个碳原子的直链或支链烃基；和固化剂。

第二个方面可包括第一个方面，其中所述环氧树脂体系的粘度为1毫帕斯卡秒(mPa-s)至50,000mPa-s。

第三个方面可包括任何前述方面，其中当使用API水泥固井推荐规程(RP 10B)中提供的方法在室温下和在3转每分钟(rpm)的速度下测量时所述水泥组合物的胶凝强度值大于或等于1。

第四个方面可包括任何前述方面，任何前述权利要求的水泥组合物，其中使用API水泥固井推荐规程中提供的方法所述水泥组合物的胶凝强度大于或等于1。

第五个方面可包括任何前述方面，其中所述水泥组合物的密度在65pcf至180pcf的范围内。

第六个方面可包括任何前述方面，其中所述固化剂包含脂族胺固化剂。

第七个方面可包括任何前述方面，其中所述固化剂包含芳族胺固化剂。

第八个方面可包括任何前述方面，其中所述环氧树脂体系包含基于所述环氧树脂体系的重量计50重量％至97重量％的环氧树脂体系。

第九个方面可包括任何前述方面，其中所述环氧树脂体系包含基于所述环氧树脂体系的重量计2重量％至30重量％的固化剂。

第十个方面可包括任何前述方面，其还包含促凝剂。

第十一个方面可包括任何前述方面，其中所述环氧树脂体系还包含反应性稀释剂。

第十二个方面可包括任何前述方面，其中所述环氧树脂体系还包含多种固化剂。

第十三个方面可包括任何前述方面，其中所述环氧树脂体系还包含多种环氧树脂。

第十四个方面可包括任何前述方面，其中所述水泥组合物的固化时间小于或等于48小时。

第十五个方面可包括任何前述方面，其包含水泥前体材料的10重量％至30重量％的石英砂。

第十六个方面可包括任何前述方面，其包含水泥前体材料的5重量％至30重量％的石英粉。

第十七个方面可包括任何前述方面，其包含水泥前体材料的30重量％至50重量％的增重剂。

第十八个方面可包括任何前述方面，其包含水泥前体材料的30重量％至50重量％的四氧化三锰。

第十九个方面可包括任何前述方面，其包含基于水泥组合物的重量计1重量％至10重量％的环氧树脂体系。

第二十个方面可包括一种方法，其包括向漏失循环区域中引入水泥组合物，所述水泥组合物包含：密度在65pcf至180pcf的范围内的水泥浆，所述水泥浆包含石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰；和环氧树脂体系，所述环氧树脂体系包含：2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚、双酚-A-表氯醇环氧树脂或具有式(I)的化合物中的至少一种：(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O)(I)，其中R¹为具有4至24个碳原子的直链或支链烃基；和固化剂；和固化所述水泥组合物以形成经固化的水泥组合物，其中所述经固化的水泥组合物密封所述漏失循环区域。

第二十一个方面可包括第二十个方面，其中向漏失循环区域引入水泥组合物包括向漏失循环区域中注入水泥组合物。

第二十二个方面可包括第二十至第二十一个方面中的任何一个，其中所述漏失循环区域为狭窄的破裂梯度区域。

第二十三个方面可包括第二十至第二十二个方面中的任何一个，其还包括钻穿密封漏失循环区域的经固化的水泥组合物以继续钻探井眼。

第二十四个方面可包括第二十至第二十三个方面中的任何一个，其中通过设置在井眼内的钻柱向漏失循环区域引入间隔流体、水泥组合物或两者。

第二十五个方面可包括第二十至第二十四个方面中的任何一个，其还包括在水泥组合物之后向漏失循环区域中引入驱替流体以驱替水泥组合物。

第二十六个方面可包括第二十至第二十五个方面中的任何一个，其中所述水泥组合物的固化时间小于或等于48小时。

第二十七个方面可包括一种方法，其包括：向环空中引入水泥组合物，所述水泥组合物包含：密度在65pcf至180pcf的范围内的水泥浆，所述水泥浆包含石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰；和环氧树脂体系，所述环氧树脂体系包含：2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚、双酚-A-表氯醇环氧树脂或具有式(I)的化合物中的至少一种：(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O)(I)，其中R¹为具有4至24个碳原子的直链或支链烃基；和固化剂；和固化所述水泥组合物以形成经固化的水泥组合物，其中所述经固化的水泥组合物密封所述环空。

第二十八个方面可包括第二十七个方面，其中向环空中引入水泥组合物包括向正经历套管-套管环空压力增大的井眼部分中引入水泥组合物。

第二十九个方面可包括第二十七至第二十八个方面中的任何一个，其中向环空中引入水泥组合物包括向包含微裂纹的一段或多段环空中引入水泥组合物。

第三十个方面可包括第二十七至第二十九个方面中的任何一个，其中引入水泥组合物包括通过钻柱向井眼引入水泥组合物。

第三十一个方面可包括第二十七至第三十个方面中的任何一个，其中所述水泥组合物的固化时间小于或等于48小时。

第三十二个方面可包括一种修复烃生产井中的薄弱区域的方法，所述方法包括：在烃生产井的薄弱区域中对至少一个管柱穿孔；通过该管柱向烃生产井的薄弱区域中注入水泥组合物，所述水泥组合物包含：密度在65pcf至180pcf的范围内的水泥浆，所述水泥浆包含石英砂、石英粉、增重剂和四氧化三锰；和环氧树脂体系，所述环氧树脂体系包含：2,3-环氧丙基邻-甲苯基醚、具有12至14个碳原子的烷基缩水甘油醚、双酚-A-表氯醇环氧树脂或具有式(I)的化合物中的至少一种：(OC₂H₃)-CH₂-O-R¹-O-CH₂-(C₂H₃O)(I)，其中R¹为具有4至24个碳原子的直链或支链烃基；和固化剂；和固化所述水泥组合物。

第三十三个方面可包括第三十二个方面，其还包括识别烃生产井的水泥护套的薄弱区域。

应指出，以下权利要求中的一项或多项使用术语“其中”或“在其中”作为过渡表述。就限定本技术的目的而言，应指出，该术语在权利要求中作为开放式过渡表述引入，用于引入对结构的一系列特征的叙述并应以与更常用的开放式前导用语“包含”相同的方式理解。就限定本技术的目的而言，过渡表述“由……组成”可在权利要求中作为封闭的前导用语引入，其将权利要求的范围限制于所叙述的组分或步骤及任何天然存在的杂质。就限定本技术的目的而言，过渡表述“基本上由……组成”可在权利要求中引入以限制一个或多个权利要求的范围于所叙述的要素、组分、材料或方法步骤以及不会实质性影响所要求保护的主题的新颖特性的任何未叙述的要素、组分、材料或方法步骤。过渡表述“由……组成”和“基本上由……组成”可理解为开放式过渡表述如“包含”和“包括”的子集，使得开放式表述的任何使用来引入一系列要素、组分、材料或步骤的叙述应理解为也使用封闭术语“由……组成”和“基本上由……组成”来公开所述一系列要素、组分、材料或步骤的叙述。例如，对“包含”组分A、B和C的组合物的叙述应理解为也公开了“由组分A、B和C组成”的组合物以及“基本上由组分A、B和C组成”的组合物。本申请中表达的任何定量值可视为包括与过渡表述“包含”或“包括”相一致的开放式实施方案以及与过渡表述“由……组成”和“基本上由……组成”相一致的封闭或部分封闭式实施方案。

如本说明书和附随的权利要求书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代，上下文另有明确指出除外。动词“包含”及其变化形式应理解为以非排他性方式提及要素、组分或步骤。所提及的要素、组分或步骤可与未明确提及的其他要素、组分或步骤一起存在，与未明确提及的其他要素、组分或步骤一起采用，或者与未明确提及的其他要素、组分或步骤组合。

应理解，赋予某性质的任何两个定量值可构成该性质的范围，并且本公开中涵盖由给定性质的所有述及的定量值形成的范围的所有组合。已参考具体实施方案详细描述了本公开的主题。应理解，对一个实施方案的组分或特征的任何详细描述并不一定意味着该组分或特征对于该特定实施方案或任何其他实施方案是必不可少的。此外，对于本领域技术人员应显而易见的是，可在不偏离所要求保护的主题的精神和范围的情况下对所描述的实施方案作各种修改和变型。