JPS6355554B2 - - Google Patents

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JPS6355554B2
JPS6355554B2 JP59128972A JP12897284A JPS6355554B2 JP S6355554 B2 JPS6355554 B2 JP S6355554B2 JP 59128972 A JP59128972 A JP 59128972A JP 12897284 A JP12897284 A JP 12897284A JP S6355554 B2 JPS6355554 B2 JP S6355554B2
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JP
Japan
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compound
compounds
acid
mud
lignin
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JP59128972A
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JPS619487A (ja
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Yoshiji Saito
Masaru Nakamura
Toyoshi Iida
Jitoku Pponda
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Japan Metals and Chemical Co Ltd
Original Assignee
Japan Metals and Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6355554B2 publication Critical patent/JPS6355554B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14Clay-containing compositions
    • C09K8/18Clay-containing compositions characterised by the organic compounds
    • C09K8/20Natural organic compounds or derivatives thereof, e.g. polysaccharides or lignin derivatives
    • C09K8/203Wood derivatives, e.g. lignosulfonate, tannin, tall oil, sulfite liquor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は地熱、天然ガス、石油等の坑井掘削作
業に用いる水−粘土系の泥水調整剤である。 〔従来技術〕 従来我国では地熱井や石油井を掘削する場合、
水−粘土系泥水調整剤(以下調泥剤という)とし
て鉄クロムリグニンスルフオン酸塩とクロムフミ
ン酸の複合物が主として使用されており、優れた
効果を発揮している。 〔本発明が解決しようとする課題〕 しかし、前記調泥剤はクロムを含有しているた
め、環境衛生等の公害問題から、漸次使用を規制
する傾向にある。そのため、前記高性能なクロム
系調泥剤に代えて環境衛生上無害な調泥剤の開発
が強く要望されている。 従来クロムを含まない水−粘土系調泥剤には、
フミン酸ソーダ・カリ塩と天然化石樹脂との混合
物、フミン酸及びリグニンスルホン酸ソーダと
Zr化合物又はZr化合物とFe化合物との錯化物等
がある。しかし、前記の各種調泥剤は耐熱性及び
分散解膠力が小さく、高温、高ソリツド化その他
各種成分の汚染によつて粘性が高まりゲル化する
傾向にあり、掘削作業上難点がある。 本発明はクロムを使用しない水−粘土系の調泥
剤で、かつ広い温度領域での掘削作業に適してお
り、また各種汚染によつてもゲル化傾向の大きく
ない環境衛生上無害な水−粘土系調泥剤を提供す
ることにある。 〔課題を解決するための手段〕 本出願の第1の発明はニトロフミン酸とZr化
合物、Ni化合物及びFe化合物との錯化合物であ
つて、金属換算としてZr1.3〜2.5%、Ni0.8〜1.5
%、Fe0.8〜1.5%で、かつ金属換算合計で3.0〜
5.5%である泥水調整剤であり、また第2の発明
はニトロフミン酸及びリグニンとZr化合物、Ni
化合物及びFe化合物との錯化合物であつて、金
属換算としてZr1.3〜2.5%、Ni0.8〜1.5%、Fe0.8
〜1.5%で、かつ金属換算合計3.0〜5.5%である泥
水調整剤である。 〔作用、効果〕 本発明がニトロフミン酸又はニトロフミン酸と
リグニンに対し、Zr化合物、Ni化合物及びFe化
合物の3種を使用する理由は次のようである。 即ち、ベースポリマーであるニトロフミン酸、
リグニンは分子中の各種の反応基(大部分は酸性
基であるカルボキシル基、フエノール性水酸基で
あるがこれに限られない)が様々な位置に存在し
ているため、これら各種の反応基に対し、可及的
に多くの金属化合物が反応してキレート結合を形
成することが分子全体の安定化と粘土粒子との結
合力は増大するものと考えられるが、分子構造中
様々な位置に存在する各種反応基に特定の1種の
金属化合物のみが均等に配位し、強いキレート結
合を形成することはベースポリマーの構造上困難
である。 従つて、本発明はベースポリマーであるニトロ
フミン酸、リグニンに対し、Zr化合物、Ni化合
物及びFe化合物の三種を混合させて、ベースポ
リマー分子中の様々な位置にある各種反応基に対
し均等に、しかも可及的多くの反応基に金属化合
物のキレート結合を形成させたものである。 茲にニトロフミン酸とは亜鉛を硝酸で酸化分解
して得られる無定形酸性有機酸であつて、前記フ
ミン酸よりもカルボキシル基、フエノール性水酸
基、アルコール性水酸基等の活性基を多く含むも
ので、フミン酸とは水とアセトンとの量比1:4
からなる混合溶媒に対する溶解性の相違によつて
容易に識別できる。即ち、フミン酸はその20%以
下、通常は10%以下が前記混合溶媒に溶解するだ
けであるのに対し、ニトロフミン酸ではその40%
以上、通常50〜70%が溶解する。 また、本発明でいうリグニンとは、リグニンス
ルフオン酸、リグニンスルフオン酸塩のほかチオ
リグニン、チオリグニン塩が含まれる。 また、Zr化合物、Ni化合物及びFe化合物は
夫々の金属の硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、ハロゲン
化物、水酸化物等で、これらの化合物は水溶液中
でニトロフミン酸、リグニン等と容易に反応して
錯化合物を形成する。 本発明の調泥剤の製造法を例示すれば、ニトロ
フミン酸又はリグニン或いはこれらの混合物に、
Zr化合物及びFe化合物を添加し、任意の温度で
撹拌混合した後、NaOH又はKOH等のアルカリ
でPH8〜10.5に調整し、任意の温度好ましくは70
〜90℃で反応することによつて簡単に製造でき、
またこれを使用するときは適宜乾燥して粉末とす
るか又は溶液状のまま直接掘削作業を供すること
ができる。本発明者等はベースポリマーであるニ
トロフミン酸又はニトロフミン酸とリグニンと
Zr化合物、Ni化合物及びFe化合物との最適割合
を求めるため、次のような実験を行つた。 実施例 1 Zr化合物として硫酸ジルコニウム4水塩、Ni
化合物としての硫酸ニツケル6水塩及びFe化合
物として硫酸第一鉄7水塩を各種割合で配合した
調泥剤を製造した。 また、前記各種調泥剤をAPI規格(アメリカ
ン・ペトロリウム・インステイテユート規格)
RP13Bに従つてペントナイト8%の膨潤液400ml
と調泥剤12g(3%)とで作泥し、ローラーオー
ブンを用いて120℃、16時間エージングした後、
30℃に冷却する。 前述のようにして作泥したもの及び16時間エー
ジング処理したものにつき、夫々泥水の見掛け粘
度(AVcp)、降伏値(YV、lb/100ft2)ゲルス
トレングス10秒値(GS0、lb/100ft2)及びゲル
ストレングス10分値(GS10、lb/100ft2)を測定
した処、第1表の通りである。尚、この実験では
ベースポリマーとしてニトロフミン酸とリグニン
スルフオン酸ソーダ(2:1)を使用した。
【表】 第1表の結果から、Zr量が1%ではエージン
グ後のAV値は何れも20cp以上であり必ずしも良
好ではないが、Zr1.5%以上では、前記AV値は
20cp以下である事が認められる。 実施例 2 つぎに、実験例1と同様のベースポリマーに対
し、Zr化合物、Ni化合物及びFe化合物合計の金
属換算値を4%とし、さらにZr化合物を金属換
算で1.4〜3.0%でNi化合物及びFe化合物を混合反
応させたものについて試験した処、第2表の通り
である。
【表】
【表】 第2表の結果から、Zr化合物の配合量は金属
換算で1.4〜2.2%、Ni化合物及びFe化合物は金属
換算で夫々0.8〜1.5%程度が好ましく、特に金属
換算でZr1.8%、Fe及びNiが夫々1.0%前後が特に
良好な結果であることが認められる。 実施例 3 つぎに、ベースポリマーに配合するZr化合物、
Ni化合物及びFe化合物の金属換算が1.8:1.2:1
とした場合における金属化合物合計量の変化の影
響を試験した処、第3表の通りである。
〔実施例〕
水300mlにニトロフミン酸33gとリグニンスル
ホン酸ソーダ(十條製紙株式会社製、商品名リグ
ナコンクNP100A)67gを混合し、60℃で30分間
充分に撹拌した後、硫酸ジルコニウム4水塩7.1
g(Zr換算1.8g)、硫酸ニツケル6水塩5.4g
(Ni換算1.2g)及び硫酸第1鉄7水塩5.0g(Fe
換算1.0g)を添加し70℃で15分間撹拌した。 つぎに水酸化ナトリウム20%水溶液で、PH9.5
に調整し、80℃で30分間撹拌した後オーブンで
105℃に乾燥した(これをサンプルAとする)。 つぎに前記サンプルAを調泥剤とし、AP1規格
RP13Bに従い、第4表に示す試験泥水配合で作
泥し、16時間エージングテストを行つた。
【表】 尚、作泥はミキサーに2日間膨潤させた8%濃
度のベントナイト懸濁液を入れ、撹拌直後にサン
プルAを添加し、3分間撹拌後20%水酸化ナトリ
ウム水溶液でPH10.0に調整した。また、汚染テス
ト用ベントナイト粉ないしはセメント、焼石膏、
バライト、NaCl、夏岩粉末は調泥剤を添加して
から1分後に添加した。結果は第5表の通りであ
る。尚比較のため、第5表に鉄クロムリグニンス
ルホン酸ソーダとクロムフミン酸ソーダの複合物
(これをサンプルXとする)及びニトロフミン酸
ジルコニウムとリグニンスルホン酸ジルコニウム
の複合物(これをYとする)の結果を併記する。
【表】
【表】
【表】
【表】 尚、第5表中WLは撹拌後の脱水量(ml)、ま
たFCはフイルターケーキの厚さ(mm)である。 第5表から明らかな如く、本発明は初期分散
性、耐熱性に優れており、高温度下での掘削に適
した耐熱性を有しており、また構造粘性も改善さ
れているのが認められる。 また、Aを含む泥水はセメント、夏岩、石膏、
塩分等の各種汚染に対する安定性に優れており、
さらに第5表中のNo.7から明らかな如くバライド
を添加した高比重泥水では、X、Yと比較して
WLが少なく、かつFCが薄く泥壁形成性が良好
であることを示している。この事は本発明が地熱
井やガス井は勿論、石油井掘剤用泥水の分散解膠
剤として特に優れていることを示すものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ニトロフミン酸とZr化合物、Ni化合物及び
    Fe化合物との錯化合物であつて、金属換算とし
    てZr1.3〜2.5%、Ni0.8〜1.5%、Fe0.8〜1.5%で、
    かつ前記金属換算合計で3.0〜5.5%であることを
    特徴とする泥水調整剤。 2 ニトロフミン酸及びリグニンと、Zr化合物、
    Ni化合物及びFe化合物であつて、金属換算とし
    てZr1.3〜2.5%、Ni0.8〜1.5%、Fe0.8〜1.5%で、
    かつ金属換算合計で3.0〜5.5%であることを特徴
    とする泥水調整剤。
JP59128972A 1984-06-22 1984-06-22 泥水調整剤 Granted JPS619487A (ja)

Priority Applications (3)

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JP59128972A JPS619487A (ja) 1984-06-22 1984-06-22 泥水調整剤
US06/678,840 US4594169A (en) 1984-06-22 1984-12-06 Drilling fluid additives
CA000469851A CA1226730A (en) 1984-06-22 1984-12-11 Drilling fluid additives

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