JPH038749A - 坑井用セメントスラリー組成物及び坑井用セメンチング工法 - Google Patents
坑井用セメントスラリー組成物及び坑井用セメンチング工法Info
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- JPH038749A JPH038749A JP14041889A JP14041889A JPH038749A JP H038749 A JPH038749 A JP H038749A JP 14041889 A JP14041889 A JP 14041889A JP 14041889 A JP14041889 A JP 14041889A JP H038749 A JPH038749 A JP H038749A
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- cement slurry
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
a、 産業上の利用分野
本発明は、坑井における高圧地層ガスの通路化を防止し
、接着性を高める坑井用セメントスラリー組成物、及び
該組成物を用いる坑井用セメンチング工法に関する。
、接着性を高める坑井用セメントスラリー組成物、及び
該組成物を用いる坑井用セメンチング工法に関する。
b、 従来の技術
石油、天然ガス、地熱井、1i:山、土木等の坑井掘削
の工程においては、ケーシングセメンチング。
の工程においては、ケーシングセメンチング。
スクイズセメンチング、ライナーセメンチング、さらに
は埋立セメント材料などの工法が、必要に応じて行われ
ている。
は埋立セメント材料などの工法が、必要に応じて行われ
ている。
これらのセメンチング工法は、坑井の掘削工程において
、各生産層をお互いに分離するとともに、それらを水層
からも隔離して、坑井内で各地層間に流体移動が起こる
のを防止し、また淡水層、崩壊層を遮蔽するために、所
定の深度までケーシングパイプを降下して、地表からケ
ーシングパイプを通じて、ケーシングパイプと坑壁との
間の空隙部(環状部)にセメントスラリーを送入し、空
隙部をセメントスラリーで充填し、固化せしめ、裸坑を
保護して、その後の掘削を安全にかつ容易にするための
、最も重要な作業である。
、各生産層をお互いに分離するとともに、それらを水層
からも隔離して、坑井内で各地層間に流体移動が起こる
のを防止し、また淡水層、崩壊層を遮蔽するために、所
定の深度までケーシングパイプを降下して、地表からケ
ーシングパイプを通じて、ケーシングパイプと坑壁との
間の空隙部(環状部)にセメントスラリーを送入し、空
隙部をセメントスラリーで充填し、固化せしめ、裸坑を
保護して、その後の掘削を安全にかつ容易にするための
、最も重要な作業である。
セメンチング工法において、セメンチング効果を上げる
ためには、それぞれの坑井条件に適合したセメントスラ
リーを使用しなければならない。
ためには、それぞれの坑井条件に適合したセメントスラ
リーを使用しなければならない。
しかし、この坑井のセメント材料に際し、高圧ガスの地
層部において、セメントスラリーが固化する過程で高圧
ガスによるガス通路化現象が起こり、その後の坑井掘削
を困難にしている場合が多い。
層部において、セメントスラリーが固化する過程で高圧
ガスによるガス通路化現象が起こり、その後の坑井掘削
を困難にしている場合が多い。
このガス通路化現象は、セメントスラリーが液体から固
体に変化する時期に、もはや清水柱圧力をガス層部に完
全に伝達せず、地層高圧ガス帯のセメント硬化体の孔隙
圧力が地層ガス圧力以下に降下したとき、高圧地層ガス
がセメント硬化体の内部に侵入又はセメント硬化体と地
層との間を流れることによって、その高圧ガスの通路を
形成し、−旦形成された通路はそのままの状態で、セメ
ント硬化体が完全に固化するために起こる現象である。
体に変化する時期に、もはや清水柱圧力をガス層部に完
全に伝達せず、地層高圧ガス帯のセメント硬化体の孔隙
圧力が地層ガス圧力以下に降下したとき、高圧地層ガス
がセメント硬化体の内部に侵入又はセメント硬化体と地
層との間を流れることによって、その高圧ガスの通路を
形成し、−旦形成された通路はそのままの状態で、セメ
ント硬化体が完全に固化するために起こる現象である。
このガス通路が存在すると、ケーシングの固定化ができ
ず、仕上げの中止や生産障害等を起し、またセメントの
脆化が促進されるなど、安全性や補修作業実施の経済性
に問題を生ずる。従って、このガス通路化現象を防止す
ることは、坑井を安全かつ経済的に掘削するための重要
な問題である。
ず、仕上げの中止や生産障害等を起し、またセメントの
脆化が促進されるなど、安全性や補修作業実施の経済性
に問題を生ずる。従って、このガス通路化現象を防止す
ることは、坑井を安全かつ経済的に掘削するための重要
な問題である。
従来のセメンチング工法にあっても、高圧ガスによるガ
ス通路化現象を防止するための対策は、いろいろと試み
られてきた。しかし、これらの試みは完全に失敗に帰す
るか、部分的な成功にのみとどまっていた。
ス通路化現象を防止するための対策は、いろいろと試み
られてきた。しかし、これらの試みは完全に失敗に帰す
るか、部分的な成功にのみとどまっていた。
すなわち、ガス通路化現象を防止するための従来の対策
は、 ■ 掘削流体とセメントスラリーとの良好な置換を行う
、 ■ 機械的なアニユラスシールでガスの流れを止める、 ■ ステージングする、 ■ より短いセメント柱を用いる、あるいはセメントス
ラリーの脱水調整を改善する、■ セメントスラリーの
比重を増加する、というようなものであり、セメントス
ラリーの物理的な改良及び施工技術の改善に関するもの
が、主なものであった。
は、 ■ 掘削流体とセメントスラリーとの良好な置換を行う
、 ■ 機械的なアニユラスシールでガスの流れを止める、 ■ ステージングする、 ■ より短いセメント柱を用いる、あるいはセメントス
ラリーの脱水調整を改善する、■ セメントスラリーの
比重を増加する、というようなものであり、セメントス
ラリーの物理的な改良及び施工技術の改善に関するもの
が、主なものであった。
すなわちセメントスラリーの化学的性質にまで改良を加
えた積極的な対策は、従来はとんど行われていなかった
。
えた積極的な対策は、従来はとんど行われていなかった
。
C1本発明が解決しようとする課題
特に、油井、天然ガス井、地熱井などにおいては、その
坑底部における温度や圧力などの条件によって、セメン
トスラリーの性状に大きな変化を起こしてはならないし
、このセメントスラリーに添加する添加剤などの特性や
効果についても、その効果の変化が起こらないことが望
まれる。
坑底部における温度や圧力などの条件によって、セメン
トスラリーの性状に大きな変化を起こしてはならないし
、このセメントスラリーに添加する添加剤などの特性や
効果についても、その効果の変化が起こらないことが望
まれる。
さらに、セメントスラリーの流動特性を良好に維持し、
遊離性水の形成と脱水を防止し、固化後に必要な圧縮強
度と接着強度を維持しなければ、セメンチングは成功し
ない。
遊離性水の形成と脱水を防止し、固化後に必要な圧縮強
度と接着強度を維持しなければ、セメンチングは成功し
ない。
このセメンチングに際して、高圧ガスの通路化を防止し
、より安全に掘削するための方法としては、セメントス
ラリーの粘性及びゲルストレングスを増大せしめる、高
分子モノマーを添加して、高圧ガスによる通路化が生じ
る前に、重合反応を起こさせてセメントスラリーの粘性
及びゲルストレングスを増大し、固化が始まる時朋を早
めたり、セメントスラリーを固化する過程で膨張せしめ
る、などの方法が考えられる。
、より安全に掘削するための方法としては、セメントス
ラリーの粘性及びゲルストレングスを増大せしめる、高
分子モノマーを添加して、高圧ガスによる通路化が生じ
る前に、重合反応を起こさせてセメントスラリーの粘性
及びゲルストレングスを増大し、固化が始まる時朋を早
めたり、セメントスラリーを固化する過程で膨張せしめ
る、などの方法が考えられる。
しかし、従来のセメントスラリー組成では、上記の如き
方法に対処することは、期待できない。
方法に対処することは、期待できない。
すなわち、従来のセメントを主剤にしたセメントスラリ
ーによっても、通常のセメンチングにおいては、望まし
いスラリー性状を維持することができるが、高圧ガスの
地層部におけるセメンチングにおいて、ガス通路化を防
止することは極めて困難である。
ーによっても、通常のセメンチングにおいては、望まし
いスラリー性状を維持することができるが、高圧ガスの
地層部におけるセメンチングにおいて、ガス通路化を防
止することは極めて困難である。
d、 !5I!題を解決するための手段このように従
来のセメントスラリー組成によっては、ガス通路化現象
を防止しセメンチングを効果的に成功せしめることがで
きない。
来のセメントスラリー組成によっては、ガス通路化現象
を防止しセメンチングを効果的に成功せしめることがで
きない。
ガス通路化現象の防止の手段として、いろいろな方法が
考えられるが、本発明者らは次の点に着目して研究を行
ってきた。
考えられるが、本発明者らは次の点に着目して研究を行
ってきた。
すなわち、
■ セメンチング用セメントスラリーに増粘剤を加える
ことにより、スラリーの粘性を増大せしめて、高圧ガス
の通路化を防止する。
ことにより、スラリーの粘性を増大せしめて、高圧ガス
の通路化を防止する。
■ 高分子上ツマ−を加えて、高圧ガスがガス通路化現
象を起こす前に重合せしめて固化過程のスラリーの粘性
を増大せしめてガスの通路化を防止する。
象を起こす前に重合せしめて固化過程のスラリーの粘性
を増大せしめてガスの通路化を防止する。
■ チキソトロピー性セメントスラリーを用いることに
より、ガス通路化現象が起こる前にセメンチング効果を
向上せしめる。
より、ガス通路化現象が起こる前にセメンチング効果を
向上せしめる。
■ セメントと坑壁及びケーシングパイプとの接着性を
向上せしめたり、固化後のセメント脆化を防止するため
に、添加剤を加える。
向上せしめたり、固化後のセメント脆化を防止するため
に、添加剤を加える。
そして、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、従来のも
のよりガス通路化現象防止効果に優れ、接着性、耐摩耗
性、耐酸性及び耐熱性の優れた坑井用セメンチンゲスラ
リ−及びこのセメントスラリーを用いた坑井用セメンチ
ング工法を発明するに至ったものである。
のよりガス通路化現象防止効果に優れ、接着性、耐摩耗
性、耐酸性及び耐熱性の優れた坑井用セメンチンゲスラ
リ−及びこのセメントスラリーを用いた坑井用セメンチ
ング工法を発明するに至ったものである。
本発明によるセメンチングは、無機系セメント材料に特
定の合成ラテックス組成物を加えたセメントスラリーを
使用することにより、効果的なセメンチングとガス通路
化現象の防止を達成したものである。
定の合成ラテックス組成物を加えたセメントスラリーを
使用することにより、効果的なセメンチングとガス通路
化現象の防止を達成したものである。
すなわち、本発明の坑井用セメントスラリー組成物は、
セメント材料、メタクリル酸メチルとブタジェンゴムか
ら成る合成ラテックス組成物、界面活性剤2分散剤、消
泡剤、水及び/又はその他の添加剤から成ることを特徴
とするものである。
セメント材料、メタクリル酸メチルとブタジェンゴムか
ら成る合成ラテックス組成物、界面活性剤2分散剤、消
泡剤、水及び/又はその他の添加剤から成ることを特徴
とするものである。
また、本発明の坑井用セメンチング工法は、坑井の掘削
において、地層とケーシングバイブとの空隙部をセメン
ト材料で固めるためのセメントスラリーとして、上記坑
井川セメントスラリー組成物を用いることを特徴とする
ものである。
において、地層とケーシングバイブとの空隙部をセメン
ト材料で固めるためのセメントスラリーとして、上記坑
井川セメントスラリー組成物を用いることを特徴とする
ものである。
次に、本発明の坑井用セメントスラリー組成物に含有さ
れる各成分について、具体的に説明する。
れる各成分について、具体的に説明する。
(1) セメント材料
セメント材料は、ポルトランド系セメント、混合セメン
ト、高温度用セメント或はシリカ及び石こう等を混合し
た水硬性セメントであり、従来坑井等に用いられている
セメントであれば、どんなものでも用いることができる
。
ト、高温度用セメント或はシリカ及び石こう等を混合し
た水硬性セメントであり、従来坑井等に用いられている
セメントであれば、どんなものでも用いることができる
。
本明細書において水硬性セメントとは、−Sに、カルシ
ウム、アルミニウム、鉄、マグネシウム及び/又は硫黄
などの化合物からなり、水と反応して固形化するセメン
トである。
ウム、アルミニウム、鉄、マグネシウム及び/又は硫黄
などの化合物からなり、水と反応して固形化するセメン
トである。
水硬性セメントに属するセメントとしては、普通ポルト
ランドセメント、高温度用セメント、速硬性又は超速硬
性セメント、アルミナセメント。
ランドセメント、高温度用セメント、速硬性又は超速硬
性セメント、アルミナセメント。
高炉セメント、さらにはフライアッシュ又はポゾラン灰
を倉荷するポルトランドセメント等が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。
を倉荷するポルトランドセメント等が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。
これらのセメントは、坑井内の温度や圧力によって、選
択されるものである。例えば、坑井内の温度や圧力が高
い場合には、高温度用セメントが用いられる。また、坑
井内の条件に適合せしめるために、セメントの選択のみ
でなく、他の添加剤を適宜添加することにり、セメンチ
ンゲスラリ−を調合し、坑井条件に適合せしめてセメン
チングをする。
択されるものである。例えば、坑井内の温度や圧力が高
い場合には、高温度用セメントが用いられる。また、坑
井内の条件に適合せしめるために、セメントの選択のみ
でなく、他の添加剤を適宜添加することにり、セメンチ
ンゲスラリ−を調合し、坑井条件に適合せしめてセメン
チングをする。
(2) 合成ラテックス組成物
合成ラテックス組成物は、ガス通路化現象の防止だけを
目的とするのではなく、セメンチンゲスラリ−の性状を
よりよい状態に維持するとともに硬化後の物理的性状を
改善する効果を有するものである。本発明の合成ラテッ
クス組成物は、メタクリル酸メチルとブタジェンゴムと
からなるものである。
目的とするのではなく、セメンチンゲスラリ−の性状を
よりよい状態に維持するとともに硬化後の物理的性状を
改善する効果を有するものである。本発明の合成ラテッ
クス組成物は、メタクリル酸メチルとブタジェンゴムと
からなるものである。
メタクリル酸メチルとブタジェンとの比が30ニア0〜
70 : 30の合成ラテックスは、特に優れたガス通
路化現象の防止効果がある。さらにセメントの接着性、
耐摩耗性及び耐酸性を向上せしめる効果もある。
70 : 30の合成ラテックスは、特に優れたガス通
路化現象の防止効果がある。さらにセメントの接着性、
耐摩耗性及び耐酸性を向上せしめる効果もある。
ブタジェンの量が70重量部より多いと、セメントスラ
リーの凝固を早め、目的深度に達する前にセメントスラ
リーが凝固してしまい、メタクリル酸メチルが70重量
部より多いと、セメントスラリーの凝結性を弱め、圧縮
強度と皮膜性を低下させ、いずれの場合もガス通路化現
象の防止を達成することはできない、また、ガス通路化
現象を防止できないばかりでなく、坑井のケーシングパ
イプなどのセメンチングの不成功の原因ともなる。
リーの凝固を早め、目的深度に達する前にセメントスラ
リーが凝固してしまい、メタクリル酸メチルが70重量
部より多いと、セメントスラリーの凝結性を弱め、圧縮
強度と皮膜性を低下させ、いずれの場合もガス通路化現
象の防止を達成することはできない、また、ガス通路化
現象を防止できないばかりでなく、坑井のケーシングパ
イプなどのセメンチングの不成功の原因ともなる。
なお、本発明の合成ラテックス組成物の中でセメントに
相溶性のないものには、上記の効果を期待することはで
きない。
相溶性のないものには、上記の効果を期待することはで
きない。
(3) 界面活性剤
界面活性剤は、合成ラテックスの安定剤の役割を果たす
ものである。
ものである。
アニオン系界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキル硫
酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アル
キルナフタレンスルフォン酸塩。
酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アル
キルナフタレンスルフォン酸塩。
アルキルスルホコハク酸塩1 アルキルジフェニルエー
テルジスルフオン酸塩、アルキルリン酸塩。
テルジスルフオン酸塩、アルキルリン酸塩。
ポリオキシエチレンアルキル又はアルキルアリル硫酸エ
ステル塩、その他のアニオン系界面活性剤ナフタレンス
ルフオン酸ホルマリン縮合物、特殊ポリカルボン酸型高
分子界面活性剤又はポリオキシエチレンアルキルリン酸
エステルなどを用いることができる。
ステル塩、その他のアニオン系界面活性剤ナフタレンス
ルフオン酸ホルマリン縮合物、特殊ポリカルボン酸型高
分子界面活性剤又はポリオキシエチレンアルキルリン酸
エステルなどを用いることができる。
また、ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルア
リルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、オキシエチ
レンとオキシプロピレンのブロックコポリマー、ソルビ
タン脂肪酸エステル。
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルア
リルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、オキシエチ
レンとオキシプロピレンのブロックコポリマー、ソルビ
タン脂肪酸エステル。
ポリオキシエチレンソルビクン脂肪酸エステル。
ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル。
グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸
エステルそしてポリオキシエチレンアルキルアミンなど
を用いることができる。
エステルそしてポリオキシエチレンアルキルアミンなど
を用いることができる。
本発明においては、これらのアニオン系界面活性剤又は
ノニオン系界面活性剤から選ばれた1種又は2種以上か
ら成る界面活性剤を用いることができる。
ノニオン系界面活性剤から選ばれた1種又は2種以上か
ら成る界面活性剤を用いることができる。
また、上記界面活性剤の中で、)ILBがlO〜40、
好ましくは30〜40であるものは、ガス通路化現象防
止をより効果的に遂行することができる。
好ましくは30〜40であるものは、ガス通路化現象防
止をより効果的に遂行することができる。
(4) 分散剤
分散剤としては、セメントスラリー及び合成ラテックス
の流動性の安定改善剤として、スルホン基を有するフェ
ノール及び/又はナフタリンのホルマリン縮合物から成
る化合物を用いることができる。
の流動性の安定改善剤として、スルホン基を有するフェ
ノール及び/又はナフタリンのホルマリン縮合物から成
る化合物を用いることができる。
また、この分散剤は、合成ラテックスの皮膜形成機能を
高める作用をも合わせ持っている。
高める作用をも合わせ持っている。
すなわち、本発明に効果的に使用できる分散剤は、スル
ホン化されたナフタリン樹脂 フェノール及びホルムア
ルデヒドの縮合物のスルホン化物、若しくはこれらの縮
合体で変成されたメラミンホルムアルデヒド樹脂のスル
ホン化物などのような、陰イオンの高分子電解質である
。
ホン化されたナフタリン樹脂 フェノール及びホルムア
ルデヒドの縮合物のスルホン化物、若しくはこれらの縮
合体で変成されたメラミンホルムアルデヒド樹脂のスル
ホン化物などのような、陰イオンの高分子電解質である
。
(5)消泡剤
消泡剤としては、セメントスラリー組成物の消泡効果剤
として、高級アルコール系としてオクチルアルコール、
シクロヘキサノール等、シリコン系としてメチルシロキ
サン等、そしてその他のものとしてエチレングリコール
等、さらに高級脂肪酸金属石けん等がある。
として、高級アルコール系としてオクチルアルコール、
シクロヘキサノール等、シリコン系としてメチルシロキ
サン等、そしてその他のものとしてエチレングリコール
等、さらに高級脂肪酸金属石けん等がある。
本発明においては、これらの消泡剤から選択された1種
又は2種以上から成る単品又は混合品を用いることがで
きる。
又は2種以上から成る単品又は混合品を用いることがで
きる。
(6) その他の添加剤
その他の添加剤は、坑井の状況に応じてセメントスラリ
ーの特性を得るために添加するものである。
ーの特性を得るために添加するものである。
すなわち、その他の添加剤として、膨張剤、セメント速
硬剤、セメント遅硬剤、低比重添加剤高比重添加剤、セ
メント脱水減少剤、セメント強度安定剤、珪石又は逸泥
防止剤などの郡から選ばれた1種又は2種以上を、坑井
内の条件に応じて添加することにより、最良の性状を持
った坑井用セメンチンゲスラリ−組成物に調整する。
硬剤、セメント遅硬剤、低比重添加剤高比重添加剤、セ
メント脱水減少剤、セメント強度安定剤、珪石又は逸泥
防止剤などの郡から選ばれた1種又は2種以上を、坑井
内の条件に応じて添加することにより、最良の性状を持
った坑井用セメンチンゲスラリ−組成物に調整する。
これらその他の添加剤の具体例と添加量について表−1
に示す。
に示す。
表
その他の添加剤のうち、特に膨張剤の効果に付いて述べ
る。
る。
膨張剤はいろいろあるが、坑井用セメント強度に適した
ものとしては、ケーシングパイプと坑壁との間の空隙部
(環状部)で、セメントスラリーを硬化過程で膨張せし
め、ケーシングバイブ又は坑壁とセメント硬化体との接
着を向上せしめると同時に、ガス通路化現象を防止する
効果のあるものが望まれる。
ものとしては、ケーシングパイプと坑壁との間の空隙部
(環状部)で、セメントスラリーを硬化過程で膨張せし
め、ケーシングバイブ又は坑壁とセメント硬化体との接
着を向上せしめると同時に、ガス通路化現象を防止する
効果のあるものが望まれる。
坑井において使用される膨張剤としては、カルシウムサ
ルホネート系膨張剤と石灰系膨張剤の2種類が代表的な
ものである。カルシウムサルホネート系膨張剤は、カル
シウムサルホネート(3CaO・3^1 、on −
Ca504)と石こう(CaSOa)及び酸化カルシウ
ム(Cab)から成り、水と混合すると反応して膨張性
のエトリンガイトを生成して膨張するものである0石灰
系膨張剤は、酸化カルシウムを主成分とし、水と反応し
て生成する水酸化カルシウムの膨張を利用するものであ
る。
ルホネート系膨張剤と石灰系膨張剤の2種類が代表的な
ものである。カルシウムサルホネート系膨張剤は、カル
シウムサルホネート(3CaO・3^1 、on −
Ca504)と石こう(CaSOa)及び酸化カルシウ
ム(Cab)から成り、水と混合すると反応して膨張性
のエトリンガイトを生成して膨張するものである0石灰
系膨張剤は、酸化カルシウムを主成分とし、水と反応し
て生成する水酸化カルシウムの膨張を利用するものであ
る。
さらに、坑底温度が100°C以上になると、セメント
強度の低下などの障害が生じてくる。この強度劣化を防
止するために、珪石わ)を添加することもできる。珪石
粉の添加によって、セメント硬化体の強度が向上する。
強度の低下などの障害が生じてくる。この強度劣化を防
止するために、珪石わ)を添加することもできる。珪石
粉の添加によって、セメント硬化体の強度が向上する。
e、 作用
セメントのみから成るセメントスラリーを用いた場合に
は、固化の過程において、セメントスラリー中のセメン
ト粒子間の水相部を高圧ガスが通過し、そのガス通過部
がガス通路部として固化形成されて残り、ガスリークを
引き起こす。
は、固化の過程において、セメントスラリー中のセメン
ト粒子間の水相部を高圧ガスが通過し、そのガス通過部
がガス通路部として固化形成されて残り、ガスリークを
引き起こす。
これに対して、本発明の坑井用セメントスラリーによる
と、高圧ガス層の地層部において、セメントスラリーが
固化する過程において、セメントの永和相とポリマー相
との形成が同時に進行し、三次元の網状構造をもつ一体
化したマトリックス相、すなわち、共マトリックス相が
形成される。
と、高圧ガス層の地層部において、セメントスラリーが
固化する過程において、セメントの永和相とポリマー相
との形成が同時に進行し、三次元の網状構造をもつ一体
化したマトリックス相、すなわち、共マトリックス相が
形成される。
このため、セメント粒子或は骨材は強固に結合され、ガ
ス通路化現象が防止される。
ス通路化現象が防止される。
すなわち、本発明においては合成ラテックスを用いてい
るため、ポリマー相は連続したポリマー皮膜を形成し、
セメント水和物の空隙を充填し、かつ、合成ラテックス
及びセメント粒子が相互に強固な接合をする。
るため、ポリマー相は連続したポリマー皮膜を形成し、
セメント水和物の空隙を充填し、かつ、合成ラテックス
及びセメント粒子が相互に強固な接合をする。
f、 実施例
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。
〔実施例1]
ジュースミキサーに、メタクリル酸メチル・フタジエン
ゴムラテックス63;37(以下IFBRJという。)
の固形分100重量部に対して、界面活性剤(ポリオキ
シェチレンノニフェニルエーテル硫酸ソーダ塩)を固形
分換算で4重量部添加混合して得た固形分濃度46.5
%の懸濁液(以下IJBRQ。
ゴムラテックス63;37(以下IFBRJという。)
の固形分100重量部に対して、界面活性剤(ポリオキ
シェチレンノニフェニルエーテル硫酸ソーダ塩)を固形
分換算で4重量部添加混合して得た固形分濃度46.5
%の懸濁液(以下IJBRQ。
濁液」という。)、水1分散剤(TO−55、チルナイ
ト社製)、消泡剤(胤15、チルナイト社製)、及び坑
井用クラスGセメント(宇部興産社製)を、表−2に示
す組成で攪拌混合して、セメントスラリーを作り各特性
試験に供した。
ト社製)、消泡剤(胤15、チルナイト社製)、及び坑
井用クラスGセメント(宇部興産社製)を、表−2に示
す組成で攪拌混合して、セメントスラリーを作り各特性
試験に供した。
さらに、界面活性剤又は分散剤を含まない場合のセメン
トスラリーについて、特性測定を行った。
トスラリーについて、特性測定を行った。
それぞれの組成を表−2、測定値を表−3に示す。
表
上記表−3中、
(1) コンシスチンシーとは、セメントスラリーを
大気圧コンシストメーター(米国チャンドラ−社の製品
)にて、27°Cにて20分攪拌を行い、撹拌直後と2
0分後のコンシスチンシーを付随するポテンシオメータ
−で測定したものである。
大気圧コンシストメーター(米国チャンドラ−社の製品
)にて、27°Cにて20分攪拌を行い、撹拌直後と2
0分後のコンシスチンシーを付随するポテンシオメータ
−で測定したものである。
(2)^シ:見掛は粘性、Pv:プラスチンク粘性、Y
v:イールドハリュウ (3)n’、に’ 値について n′及びに′は、流動特性を表す値である。
v:イールドハリュウ (3)n’、に’ 値について n′及びに′は、流動特性を表す値である。
n′は流動挙動値(flow behavior 1n
dex) 、K ’は、粘性値(consistenc
y 1ndex) として表される値である。n′及
びに′を求めるには、縦軸にせん断力、横軸にせん断速
度を両面対数方眼紙上にとり、各測定値をプロットする
。このプロットは直線となり、この直線延長線と縦軸(
せん断力)との交わる点が、求めるに′値である。この
に′値が小さい方が流動性は良好である。
dex) 、K ’は、粘性値(consistenc
y 1ndex) として表される値である。n′及
びに′を求めるには、縦軸にせん断力、横軸にせん断速
度を両面対数方眼紙上にとり、各測定値をプロットする
。このプロットは直線となり、この直線延長線と縦軸(
せん断力)との交わる点が、求めるに′値である。この
に′値が小さい方が流動性は良好である。
(4) 遊離水の測定は、供試セメントスラリーをコ
ンシストメーターで27°Cにて20分間撹拌し、その
後ミキサーで充分均一に撹拌し、これを250dメスシ
リンダーに入れ27°Cにて2時間放置したのち、上部
に生ずる遊離水の量を測定することにより行なう。
ンシストメーターで27°Cにて20分間撹拌し、その
後ミキサーで充分均一に撹拌し、これを250dメスシ
リンダーに入れ27°Cにて2時間放置したのち、上部
に生ずる遊離水の量を測定することにより行なう。
〔実施例2]
実施例1において得たセメントスラリーを、底部をゴム
で栓をした、内径φ=4.93cmx長さ14 cr。
で栓をした、内径φ=4.93cmx長さ14 cr。
の鉄パイプ内に、長さ10 cnになるように注入し、
これを3点作る。この3点を50°Cの大気圧の恒温水
槽中に浸して養生を行い、1日目、3日目及び7日目に
、それぞれ1点づつ取り出して、圧縮強度試験機を応用
した押抜き試験機により、鉄バイブ内に接着されたセメ
ント硬化体を押抜き、その時の力を測定し、接着強度と
した。
これを3点作る。この3点を50°Cの大気圧の恒温水
槽中に浸して養生を行い、1日目、3日目及び7日目に
、それぞれ1点づつ取り出して、圧縮強度試験機を応用
した押抜き試験機により、鉄バイブ内に接着されたセメ
ント硬化体を押抜き、その時の力を測定し、接着強度と
した。
測定値を表−4に示す。
表
C実施例3〕
表−2に示したセメントスラリーCを用いて、さらにカ
ルシウムスルホネート系膨張剤10重世部を添加し、実
施例2に準じて接着強度を測定した。
ルシウムスルホネート系膨張剤10重世部を添加し、実
施例2に準じて接着強度を測定した。
その測定値を表−5に示す。
表 −5
表−6
(単位;重量部)
[実施例4]
実施例1のセメントスラリーA−Fに、高純度珪石粉及
び遅硬剤(リグニンスルホン酸ソーダ塩)を表−6の如
く添加し、これらについて、坑井のセメンチングに重要
な特性としての(6)シノクニングタイム、(7)脱水
特性を測定した。
び遅硬剤(リグニンスルホン酸ソーダ塩)を表−6の如
く添加し、これらについて、坑井のセメンチングに重要
な特性としての(6)シノクニングタイム、(7)脱水
特性を測定した。
セメントスラリー組成を表−6に、各特性の測定値を表
−7に示す。
−7に示す。
表−7
上記表−7中、
(6) シックニングタイムとは、セメントスラリー
が掘削弁の坑底温度及び圧力下において、vIj環可能
な流体として維持することができる時間を表している。
が掘削弁の坑底温度及び圧力下において、vIj環可能
な流体として維持することができる時間を表している。
このシックニングタイムは、シックニングタイムテスタ
ー(米国チャンドラ−社製)により、坑底条件をシュミ
レートし、その時間を測定することによって求めた。
ー(米国チャンドラ−社製)により、坑底条件をシュミ
レートし、その時間を測定することによって求めた。
なお、遅硬剤は、セメンチング作業時間に応して添加量
を調整し、適正なセメンチング作業時間に設定した。
を調整し、適正なセメンチング作業時間に設定した。
(7) 脱水とは、浸透性の地層においてかかる圧力
下でセメントスラリーから水分が、地層内へ侵入し、セ
メントスラリー中の水分がなくなることである。この脱
水量が多いと、流動性に悪影響を及ぼすことはもちろん
、セメントの脆化、圧縮強度の低下を起こし、セメンチ
ングの不成功の原因ともなる。測定は、脱水量試験機に
より、所定の温度、 ?0ksc下の条件で30分間に
脱水される量を計量することによった。
下でセメントスラリーから水分が、地層内へ侵入し、セ
メントスラリー中の水分がなくなることである。この脱
水量が多いと、流動性に悪影響を及ぼすことはもちろん
、セメントの脆化、圧縮強度の低下を起こし、セメンチ
ングの不成功の原因ともなる。測定は、脱水量試験機に
より、所定の温度、 ?0ksc下の条件で30分間に
脱水される量を計量することによった。
(実施例5)
表−8に示すセメントスラリーA〜0について、第1図
に示すガス通路化模擬試験装置を用いてガス通路化防止
効果を測定した。
に示すガス通路化模擬試験装置を用いてガス通路化防止
効果を測定した。
第1図に示すガス通路化模擬試験装置は、セメントスラ
リーが実際に坑井で遭遇する状況をシュミレートした設
計となっている。試験セル1の内部にセメントスラリー
2を注入したのち、試験セル1の上部から模擬清水圧力
(40kcs) までピストン3により加圧するが、こ
のとき矢印六方向から入れる窒素ガスの圧力はガス圧力
調整器4により調整する。試験セルlの底部には、高圧
ガス層を想定して矢印B方向から注入する窒素ガスによ
り、2Qkscに加圧するために、ガス圧力調整器5.
ガス流量計6及びウォータトランプ7が具備されている
。さらにこの試験セル1は、所定の設定温度に加熱する
が、その温度はセルlに取り付けられている温度計8に
よって測定するや 試験セル1の上部のピストン部9は、浸透性地層を想定
した設計になっており、試験セル1の内部のセメントス
ラリー2からの脱水量や排出されるガス流量がモニター
できるように、ウオークトラップ10とガス流量計11
が具備されており、脱水量とガス流量を測定したのち、
ガスは矢印C方向に排出される。
リーが実際に坑井で遭遇する状況をシュミレートした設
計となっている。試験セル1の内部にセメントスラリー
2を注入したのち、試験セル1の上部から模擬清水圧力
(40kcs) までピストン3により加圧するが、こ
のとき矢印六方向から入れる窒素ガスの圧力はガス圧力
調整器4により調整する。試験セルlの底部には、高圧
ガス層を想定して矢印B方向から注入する窒素ガスによ
り、2Qkscに加圧するために、ガス圧力調整器5.
ガス流量計6及びウォータトランプ7が具備されている
。さらにこの試験セル1は、所定の設定温度に加熱する
が、その温度はセルlに取り付けられている温度計8に
よって測定するや 試験セル1の上部のピストン部9は、浸透性地層を想定
した設計になっており、試験セル1の内部のセメントス
ラリー2からの脱水量や排出されるガス流量がモニター
できるように、ウオークトラップ10とガス流量計11
が具備されており、脱水量とガス流量を測定したのち、
ガスは矢印C方向に排出される。
試験セルlの中央部には、セメントスラリー2が液体状
から固体へと変化していく過程における、セメントスラ
リー2の孔隙圧力の変化を測定するための圧力変換器1
2が具備されており、この圧力変換器12で測定した孔
隙圧力の変化と、ガス流量計11により測定した排出ガ
スのガス流量から、ガス通路化防止効果を測定すること
ができる。
から固体へと変化していく過程における、セメントスラ
リー2の孔隙圧力の変化を測定するための圧力変換器1
2が具備されており、この圧力変換器12で測定した孔
隙圧力の変化と、ガス流量計11により測定した排出ガ
スのガス流量から、ガス通路化防止効果を測定すること
ができる。
その測定値を表−9に示す。
表
9
セメントスラリーC,Lの組成を表−10に、圧縮強度
を表−11に示す。
を表−11に示す。
[実施例6]
坑底温度を100”c、150°C,200°Cと想定
して、IOのセメントスラリーを、オートクレーブ内2
インチ×2インチ×2インチの大きさに、硬養生四日、
3日、7日)し、珪石粉(高重度石粉)の添加効果を圧
縮強度から判定して比較な。
して、IOのセメントスラリーを、オートクレーブ内2
インチ×2インチ×2インチの大きさに、硬養生四日、
3日、7日)し、珪石粉(高重度石粉)の添加効果を圧
縮強度から判定して比較な。
乙、 発明の効果
本発明の坑井用セメントスラリー組成物は、ガス通路化
現象の防止効果に優れ、かつ、接着性耐摩耗性、耐酸性
及び耐熱性に優れたセメントラリ−である。
現象の防止効果に優れ、かつ、接着性耐摩耗性、耐酸性
及び耐熱性に優れたセメントラリ−である。
また、本発明の坑井用セメンチング工法によば、ガス通
路化現象を起こすことなく、セメンングを行なうことが
でき渇。
路化現象を起こすことなく、セメンングを行なうことが
でき渇。
第1図は、実施例5において用いたガス通気模擬試験装
置の概念図である。 第1図 ■・・・試験セル、 2・・・セメントスラリ3
・・・ピストン、 4.5・・・ガス圧力調整器、 6.11・・・ガス流量計、 7.10・・・ウォータトラップ、 8・・・温度計、 9・・・ピストン部、12
・・・圧力変換器。
置の概念図である。 第1図 ■・・・試験セル、 2・・・セメントスラリ3
・・・ピストン、 4.5・・・ガス圧力調整器、 6.11・・・ガス流量計、 7.10・・・ウォータトラップ、 8・・・温度計、 9・・・ピストン部、12
・・・圧力変換器。
Claims (13)
- (1)セメント材料、メタクリル酸メチルとブタジエン
ゴムから成る合成ラテックス組成物、界面活性剤、分散
剤、消泡剤、水及び/又はその他の添加剤から成ること
を特徴とする坑井用セメントスラリー組成物。 - (2)セメント材料が、水硬性セメントであることを特
徴とする請求項(1)記載のセメントスラリー組成物。 - (3)メタクリル酸メチル及びブタジエンゴムから成る
合成ラテックス組成物が、メタクリル酸メチル70〜3
0重量部と、ブタジエンゴム30〜70重量部とを含む
ことを特徴とする請求項(1)記載のセメントスラリー
組成物。 - (4)界面活性剤が、アニオン系又はノニオン系界面活
性剤であることを特徴とする請求項(1)記載のセメン
トスラリー組成物。 - (5)合成ラテックスの固形分100重量部に対して、
界面活性剤を固形分換算で、1〜15重量部添加したこ
とを特徴とする請求項(1)記載のセメントスラリー組
成物。 - (6)分散剤として、スルホン基を有するフェノール及
び/又はナフタリンのホルマリン縮合物から成る化合物
を用いることを特徴とする請求項(1)記載のセメント
スラリー組成物。 - (7)合成ラテックスの固形分100重量部に対して、
分散剤を固形分換算で、1〜40重量部添加したことを
特徴とする請求項(1)記載のセメントスラリー組成物
。 - (8)消泡剤として、高級アルコール系、シリコン系、
グリコール系及び/又は脂肪酸金属石けんから選ばれた
1種又は2種以上を用いることを特徴とする請求項(1
)記載のセメントスラリー組成物。 - (9)セメント材料100重量部に対して、消泡剤を固
形分換算で0.01〜1.0重量部添加したことを特徴
とする請求項(1)記載のセメントスラリー組成物。 - (10)その他の添加剤として、膨張剤、セメント速硬
剤、セメント遅硬剤、低比重添加剤、高比重添加剤、セ
メント脱水減少剤、セメント強度安定剤、珪石粉及び逸
泥防止剤の郡から選ばれた1種又は2種以上を坑井内の
条件に応じて、セメント材料100重量部に対して0〜
100重量部の範囲内で、添加したことを特徴とする請
求項(1)記載のセメントスラリー組成物。 - (11)セメント材料100重量部に対して、合成ラテ
ックスを固形分換算で、2〜25重量部、さらに高純度
の珪石粉末を5〜70重量部添加したことを特徴とする
請求項(1)記載のセメントスラリー組成物。 - (12)セメント材料100重量部に対して合成ラテッ
クスを固形分換算で、2〜25重量部添加したことを特
徴とする請求項(1)記載のセメントスラリー組成物。 - (13)坑弁の掘削において、地層とケーシングパイプ
との空隙部をセメント材料で固めるためのセメントスラ
リー組成物として、請求項(1)記載のセメントスラリ
ー組成物を用いることを特徴とする坑井用セメンチング
工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14041889A JPH0660045B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 坑井用セメントスラリー組成物及び坑井用セメンチング工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14041889A JPH0660045B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 坑井用セメントスラリー組成物及び坑井用セメンチング工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038749A true JPH038749A (ja) | 1991-01-16 |
| JPH0660045B2 JPH0660045B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=15268257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14041889A Expired - Lifetime JPH0660045B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 坑井用セメントスラリー組成物及び坑井用セメンチング工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660045B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH685874A5 (de) * | 1993-10-21 | 1995-10-31 | Kibag | Zusatzmittel fuer Beton und Moertel |
| WO2000034199A1 (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-15 | Sofitech N.V. | Cementing compositions and application thereof to cementing oil wells or the like |
| JP2003313059A (ja) * | 2002-04-23 | 2003-11-06 | Daiichi Kasei Sangyo Kk | 気泡モルタル用起泡剤 |
| WO2002090285A3 (de) * | 2001-05-04 | 2003-11-27 | Mig Material Innovative Gmbh | Entlüfter für hydraulisch abbindende massen |
| US7240732B2 (en) * | 2003-10-31 | 2007-07-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Dispersant compositions for cement compositions and related methods |
| JP2009522188A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-06-11 | ハルリブルトン エネルギ セルビセス インコーポレーテッド | 粒子状カルボキシル化エラストマーを含むセメント組成物及び関連方法 |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP14041889A patent/JPH0660045B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH685874A5 (de) * | 1993-10-21 | 1995-10-31 | Kibag | Zusatzmittel fuer Beton und Moertel |
| WO2000034199A1 (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-15 | Sofitech N.V. | Cementing compositions and application thereof to cementing oil wells or the like |
| FR2787105A1 (fr) * | 1998-12-10 | 2000-06-16 | Schlumberger Cie Dowell | Compositions de cimentation et application de ces compositions pour la cimentation des puits petroliers ou analogues |
| WO2002090285A3 (de) * | 2001-05-04 | 2003-11-27 | Mig Material Innovative Gmbh | Entlüfter für hydraulisch abbindende massen |
| JP2003313059A (ja) * | 2002-04-23 | 2003-11-06 | Daiichi Kasei Sangyo Kk | 気泡モルタル用起泡剤 |
| US7240732B2 (en) * | 2003-10-31 | 2007-07-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Dispersant compositions for cement compositions and related methods |
| JP2009522188A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-06-11 | ハルリブルトン エネルギ セルビセス インコーポレーテッド | 粒子状カルボキシル化エラストマーを含むセメント組成物及び関連方法 |
| JP2015013802A (ja) * | 2005-12-29 | 2015-01-22 | ハルリブルトン エネルギ セルビセス インコーポレーテッド | 粒子状カルボキシル化エラストマーを含むセメント組成物及び関連方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0660045B2 (ja) | 1994-08-10 |
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