注水泥就是在套管和井壁间的环形区域注入水泥浆的过程。水泥浆硬化后形成水泥环,其作用主要是封隔地层、支撑套管。但是,由于水泥环脆性较大、变形能力和力学性能都较差,当受到外加载荷的作用时,容易在内部或表面产生微裂纹和间隙等现象,这种现象会导致水泥环的完整性被破坏,失去层间封隔的作用,引发油、气、水窜流问题。因此,研究采用韧性好、强度高的水性环氧树脂直接代替水泥浆进行固井或作为外加剂改善油井水泥石性能,对提高固井质量具有重要价值。研究获得了一种适用于固井的水性环氧树脂乳液固井液,其固井应用性能实验和材料测试分析结果表明:1)在50℃和70℃温度下,固井液流动度均大于18cm,稠化时间分别为74min和128min,70℃下固化的28d抗压和抗拉强度较空白水泥石提高了 276.3%和117.9%;2)SEM微观测试表明水性环氧树脂的基体比空白水泥石的基体更加致密,FTIR、XRD结果表明环氧树脂固化后产物不受养护龄期的影响,热重结果表明环氧树脂的使用满足井下的高温条件。实验结果显示,该水性环氧树脂固井液可用于固井。将研究获得的水性环氧树脂作为外掺料,研究了不同水性环氧树脂掺量的树脂水泥浆的性能。实验结果表明:1)在50℃和70℃下,树脂水泥浆的流动度均大于18cm,力学性能均优于空白水泥石,掺量为10%的树脂水泥石在70℃下28d的抗压、抗拉强度较净浆提高了142.2%和124.8%;2)XRD、FTIR、TG等结果表明环氧树脂的加入会延迟水泥的水化,但对水泥水化产物的种类没有影响,压汞测试结果表明树脂水泥石的孔隙率较空白水泥石降低了14.04%,掺加水性环氧树脂能明显改善油井水泥石的孔结构;SEM测试表明环氧树脂在水泥石基体中的存在方式包括了与水化产物结合形成三维网状结构、聚合物薄膜填补孔隙和树脂颗粒填补孔隙改善水泥孔结构。将油井水泥作为密度调节材料,研究了油井水泥加入环氧树脂固井液后,固井液的性能。结果表明:1)在50℃和70℃下,掺入油井水泥的环氧树脂固井液的流动度均大于18cm,掺有10%油井水泥的环氧树脂固井液在70℃下28d的抗压、抗拉强度较空白水泥石提高了30.3%和137.5%;2)XRD、FTIR、TG结果表明油井水泥的加入不影响环氧树脂的固化,环氧树脂也不影响水泥的水化产物,SEM测试表明环氧树脂固化后形成的聚合物薄膜会覆盖在水泥颗粒表面,当水泥水化产物内部产生微裂纹时,裂纹传播至表面聚合物薄膜处会发生偏转效应,从而消耗更多的能量。