JPS6090860A - 高温度用低比重セメントの品質劣化を防止する方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高温・高圧下の施工条件において。

施工性および強さ発現性の優れた高温度用低比重セメン
トを長期貯蔵したときにおこる品質の劣化を防止する方
法に関するものである。さらに詳しくは、長期貯蔵した
高温度用低比重セメントを。

地熱井または油井のような高温・高圧下の施工条件にお
いて使用したときに、施工性と強さ発現性が何ら低下す
ることなくすぐれた品質を示すような高温度用低比重セ
メントを得るため９発生する品質の劣化を防止する方法
に関するものである。

地熱井または油井の掘削において、挿入された長尺の鋼
管（ケーシングバイブ）と坑壁との間にはセメントを充
填するが、地熱井または油井の内部は極めて高温・高圧
の条件下にあり、この種のセメントに対しては、特に高
度の品質が要求されている。すなわちセメントのスラリ
ーを施工個所に満遍なく充填させるために、高温・高圧
下において所定時間流動性を示すことが要求され、また
加工後鋼管を固定するのに十分な強さを速やかに発現し
なければ々ら々いことである（例えば施工後２４時間経
過後の圧縮強さが”＋５Ｋｇｊ／ｃＩＡ以上）。

を 一方、高温の蒸気や油が貯溜する地層は、一般に脆弱で
あシ、坑壁の崩壊またはセメントスラリーの地層への逸
泥がおこり易く、これを防止するためにセメントスラリ
ーの比重が１．６〜１．１のような低比重のセメントが
要求されている。

従来、セメントスラリーの比重が１．６〜１．１である
高温度用低比重セメントのセメンチング材料としては、
アメリカ石油協会規定のセメントをべ−スに比重調節材
、ベントナイトこのほか必要に応じて高炉スラグ、珪酸
質物質、消石灰などを加えたものが用いられ、また所定
の流動性を付与するだめの分散剤および凝結硬化遅延剤
などを添加している。

そしてこれらの構成成分からなる高温度用低比重セメン
トに水を加えたスラリーが、所定時間すぐれた流動性を
示し、また強さ発現性もきわめてすぐれていることはす
でに知られているところである。

しかし、これらすぐれた流動性と強さ発現性を示す高温
度用低比重セメントも製造後の貯蔵期間が長くなればな
るほど品質の劣化が徐々に進み。

高温度用の低比重セメントとして使用にたえなくなるこ
とがしばしば発生していた。そしてこの長期貯蔵による
流動性の低下や強さ発現性の低下はいまだに解決される
ことなく、有効な対策が見い出されていないのが実状で
ある。

この発明者らは、上記の問題点を解決するため鋭意研究
を行なった結果、ペースセメント、比重調節材およびベ
ントナイトを含有する高温度用低比重セメントに、アル
カリ金属塩を内側基準でｃｉ、ｏ　ｓ　、−１，ｓ重量
％添加することによりこの問題を解決することを見い出
し、この発明を完成した。

この発明において用いるペースセメントは、アメリカ石
油協会規定に定める各種セメントであれば十分使用する
ことができる。

またべ／トナイト、高炉スラグ、珪酸質物質。

消石灰なグは・、すでに用いられているものでよく。

その粒径も通常の粒度範囲内のものであれば、なんら差
支えない。

比重調節材もすでに用いられているものでよく。

例えばパーライト、フライアッシュ、けいそう土。

ミクロシリカなどの軽量物質およびアルミノシリケート
、ホウケイ酸ソーダ、アルミナ、カーボンなどの中空粒
子すなわちアルミノシリケートガラスバルーン（軽量フ
ライアッシュ、シラスバルーンなど）、ホウケイ酸塩ガ
ラスバルーン、アルミナバブルおよびカーボンスフェア
などが好ましい。

その粒度も２．５１１１１以下のものが好ましい。

なお分散剤、凝結硬化遅延剤なども通常使用されている
ものであれば使用できる。

また高温度用低比重セメントを構成するペースセメント
などの各種成分の割合、また添加剤の添加量もすでに行
なわれている範囲で差支えない。

この発明において使用するアルカリ金属塩としては、ナ
トリウム、カリウムの炭酸塩、炭酸水素塩および燐酸水
素塩が好適で、これら添加するアルカリ塩は１通常用い
られている純度のものでよい。添加量も高温度用低比重
セメントに対して内削で０．０５〜１．５重量％が好ま
しい。０．０５重量％より少ないときは、長期貯蔵中の
品質劣化がいちじるしく、高温度用低比重セメントスラ
リー中の比重調節材が浮上分離し、硬化が不均一となる
か全く硬化しなくなって強度が発現せず、また凝結時間
が著しく長くなシ使用に堪えなくなる。

１．５重量％よシ多いときは、高温度用セメントスラリ
ーの凝結時間が非常に短かくなシ、所要時間すぐれた流
動性を維持することがむづかしくなる、これらアルカリ
金属塩の添加は、高温度用低比重セメントを製造すると
きに行なってもよく、あるいは、このセメントを使用（
スラリー調製時）する前に行なってもよい。

この発明によって得られた高温度用低比重セメントは、
従来使用されている高温度用低比重セメントに比べて長
期（例えば製造後の貯蔵期間が６ケ月以上）貯蔵したと
きでも、これに水を加え。

セメントスラリーとして高温・高圧の施工条件において
使用しても流動性および強さ発現性は何ら低下すること
なくすぐれた品質を維持する利点を有している。

次にこの発明の実施例および比較例を示す。

この実施例および比較例において使用するペースセメン
トは２表１に示す化合物の組成および粉末度を有するも
のを用い、それを表２に示す配合割合で高温度用低比重
セメントを調製し、使用した。

凝結試験は、アメリカ石油協会規定のシックニングタイ
ムテスターを用い、セメントスラリーの昇温・昇圧を開
始してから、スラリーの粘度が１００ポイズになるまで
の所要時間（凝結時間という）を測定した。またこの間
スラリー粘度の経時変化の形状から流動性を判断した。

流動性は。

通常初期から３〜６時間低粘度を維持した後急激に粘度
が上昇して１００ボイズとなるのが好ましい。

また圧縮強さ試験は、セメントのスラリーをアメリカ石
油協会規定のキユアリングチャンバー内で２４時間高温
・高圧養生（２５０’Ｃ，２１０に９す／−）を行ない
、得られた硬化体の圧縮強さを測定した。

実施例１〜４ 調製した各種の高温度用低比重セメントに対し。

炭酸水素ナトリウムを内側基準で０．３重量％添加した
のちビニール袋に入れて密封し、室温で貯蔵した。６ケ
月経過後開封し、これらの高温度用低比重セメントに凝
結硬化遅延剤としてβ−ナフタリンスルフオン酸ナトリ
ウムホルマリン縮合物とグルコン酸ナトリウムとを重量
比で５：１に調整した混合物を外側基準で表３に示した
量を添加し。

更に水を外側基準で５４重量％加え、比重１．２の高温
度用低比重セメントスラリーを調製したのち。

坑井温度２５０°Ｃにおけるセメンチングを想定した凝
結試験（流動性および凝結時間）および圧縮強さを測定
した。

結果を表６に示す。

比較例１〜４ 実施例１〜４において炭酸水素ナトリウムを添加しなか
ったほかは、実施例１〜４と同じ条件で実験を行なった
。結果を第３表に示す。

表２．低比重セメントの配合割合（重量％）注１）みか
け比重０．６３（大気圧下）の軽量フライアッシュ実施
例５〜１５および比較例５〜１６ 実施例２において、炭酸水素ナトリウムを表４に示すア
ルカリ金属塩の種類および量にかえたほかは実施例２と
同じ条件で実験を行なった。

結果を表４に示す。またアルカリ金属塩を添加しない比
較例２も記載した。

表　４ 表３および表４から明らかなように、アルカリ金属塩を
高温度用低比重セメントに対し、内削で０．０５〜１．
５重量％添加することにより、６ケ月経過後も所定時間
すぐれた流動性を紐持し、また圧縮強さの低下もみられ
ない。アルカリ金属塩の添加範囲のはづれた比較例では
、凝結時間が異常に長く々ったり、圧縮強さの低下が著
しくなったり、またスラリー中の比重調節材が浮−ヒ分
離して硬化が不均一となったシ、硬化しないことがわか
る。

特許出願人　宇部興産株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベースセメント、比重調節材およびベントナイトを含有
   する高温度用低比重セメントに、アルカリ金属塩を内側
   基準で０．０５〜１．５重量％添加することを特徴とす
   る高温度用低比重セメントの品質劣化を防止する方法。