JP2015013802A - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
知られている他の密度低下添加材などの、それらの密度を低下させる他の手段を含んでよい。当業者は、本開示の利点と共に、特定の用途についての本セメント組成物の適正な密度を理解するであろう。
acrylonitrile butadiene rubbers)(「HNBR」)、メタクリル酸メチルブタジエンスチレン(「MBS」)ゴム、カルボキシル化エチレン-プロピレン-ジエンモノマーゴム、カルボキシル化スチレン-アクリニトリルゴム(stylene-acrynitrile rubbers)(「SAN」)、カルボキシル化エチレンプロピレンジエンゴム(「EPDM」)、アクリルグラフト化(acrylic grafted)シリコーンゴム、及びこれらの組合せが含まれるが、それらに限定されない。カルボキシル化材料でグラフトされている適切な水素化アクリロニトリルブタジエンゴム(「HNBR」)の一例は、商標名THERBAN(登録商標)XTのもとにLanxess Corporation(Leverkusen、ドイツ)から入手可能である。カルボキシル化材料でグラフトされている適切なニトリルブタジエンゴム(「NBR」)の一例は、商標名NIPOL(登録商標)NBR 1072 CGXのもとにZeon Chemicals, L.P.(Louisville、Kentucky(ケンタッキー)州)から入手可能である。カルボキシル化材料でグラフトされている適切なブタジエン系ゴムの例は、商標名METABLEN(登録商標)C及びEのもとに三菱レーヨン株式会社(東京、日本)から入手可能である。カルボキシル化材料でグラフトされているアクリルゴムの一例は、商標名METABLEN(登録商標)Wのもとに三菱レーヨン株式会社(東京、日本)から入手可能である。カルボキシル化材料でグラフトされている適切なシリコーン系エラストマーの一例は、商標名METABLEN(登録商標)SのもとにMitsubishi Rayon America Inc.(New York、New York(ニューヨーク)州)から入手可能である。マレイン酸でグラフトされている適切なスチレンブタジエン粒子状エラストマーの一例は、Eliokem Corporationから実験的製品(Eliokem XPR-100)として入手可能である。
圧力下において190°Fで72時間硬化させ、実施例1で記述した通りに機械的性質を試験した。 試料No.3(比較用)は、セメント、35%bwocの量の水、及び、4%bwocの量のスチレンブタジエンコポリマー型エラストマー(FDP 665)を含んでいた。 試料No.4は、セメント、34.2%bwocの量の水、4%bwocの量のスチレンブタジエンコポリマー型エラストマー(FDP 665)、及び、1%bwocの量の、水性エマルション中のエチレンアクリルコポリマー型エラストマー(3M CorporationからのV-19219)を含んでいた。
Claims (42)
- セメント組成物であって: 水; セメント;及び、 カルボキシ基を含む粒子状エラストマーを含む、前記セメント組成物。
- 前記カルボキシ基が、式COOR(式中、Rは、水素、金属、アンモニウム基、第四級アンモニウム基、アシル基、アルキル基、酸無水物基又はこれらの組合せである)を有する、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、前記カルボキシ基を生成するカルボン酸誘導体により改質されている、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記カルボン酸誘導体がアミドである、請求項3記載のセメント組成物。
- 前記カルボキシ基が、前記粒子状エラストマーの約0.01重量%〜約20重量%の範囲にある量で前記粒子状エラストマー中に存在する、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記カルボキシ基が、オレフィンモノマーと、該カルボキシ基を含むモノマーとの共重合により、前記粒子状エラストマー中に導入された、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、エチレンアクリル酸コモノマー、スチレン及びアクリル酸エステルを含むコポリマー、エチレン及びアクリル酸エステルを含むコポリマー、並びにこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1種のエラストマーを含む、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、カルボキシル化材料でグラフトされている疎水性エラストマーを含むグラフト粒子状エラストマーである、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、エラストマー主鎖及びグラフトカルボキシ基を含むグラフト粒子状エラストマーである、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、マレイン酸化ポリブタジエン、マレイン酸化スチレンブタジエンゴム、マレイン酸化アクリロニトリル-スチレン-ブタジエンゴム、マレイン酸化ニトリル-ブタジエンゴム、マレイン酸化水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンスチレンゴム、カルボキシル化エチレン-プロピレン-ジエンモノマーゴム、カルボキシル化スチレン-アクリニトリル(acrynitrile)ゴム、カルボキシル化エチレンプロピレンジエンゴム、アクリルグラフト化シリコーンゴム、及びこれらの組合せからなる群から選択されるグラフト粒子状エラストマーを含む、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーがコア-シェル形態を有しており、該粒子状エラストマーが、エラストマーコア、及び、前記カルボキシ基を含むシェルを備えている、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、前記セメント組成物中に存在する全固形分の約0.5重量%〜約25重量%の範囲にある量で、該セメント組成物中に存在する、請求項1記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、約5ミクロン〜約1,500ミクロンの範囲にあるメジアン径を有する、請求項1記載のセメント組成物。
- 疎水性粒子状エラストマーをさらに含む、請求項1記載のセメント組成物。
- スチレンブタジエンランダムコポリマー、スチレンブタジエンブロックコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、エチレン-プロピレン-ジエン-モノマーコポリマー、スチレン-アクリルコポリマー、アクリロニトリルブタジエンゴムポリマー、メタクリル酸メチルブタジエンスチレンゴム、スチレン-アクリニトリルゴム、及びこれらの組合せからなる群から選択される疎水性粒子状エラストマーをさらに含む、請求項1記載のセメント組成物。
- セメント組成物であって: 水; セメント; カルボキシ基を含む粒子状エラストマー;及び、 疎水性粒子状エラストマーを含む、前記セメント組成物。
- 前記カルボキシ基が、オレフィンモノマーと、該カルボキシ基を含むモノマーとの共重合により、前記粒子状エラストマー中に導入された、請求項16記載のセメント組成物。
- 前記粒子状エラストマーが、カルボキシル化材料でグラフトされている疎水性エラストマーを含むグラフト粒子状エラストマーである、請求項16記載のセメント組成物。
- 前記疎水性粒子状エラストマーが、スチレンブタジエンランダムコポリマー、スチレンブタジエンブロックコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、エチレン-プロピレン-ジエン-モノマーコポリマー、スチレン-アクリルコポリマー、アクリロニトリルブタジエンゴムポリマー、メタクリル酸メチルブタジエンスチレンゴム、スチレン-アクリニトリルゴム、及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項16記載のセメント組成物。
- 前記疎水性粒子状エラストマーが、約20:1〜約1:10の範囲にある、疎水性粒子状エラストマー対粒子状エラストマーの重量比で存在する、請求項16記載のセメント組成物。
- セメンチング方法であって: 水、セメント、及び、カルボキシ基を含む粒子状エラストマーを含むセメント組成物を提供すること;並びに 前記セメント組成物を硬化させることを含む、前記方法。
- 前記カルボキシ基が、式COOR(式中、Rは、水素、金属、アンモニウム基、第四級アンモニウム基、アシル基、アルキル基、酸無水物基又はこれらの組合せである)を有する、請求項21記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、前記カルボキシ基を生成するカルボン酸誘導体により改質されている、請求項21記載の方法。
- 前記カルボキシ基が、前記粒子状エラストマーの約0.01重量%〜約20重量%の範囲にある量で前記粒子状エラストマー中に存在する、請求項21記載の方法。
- 前記カルボキシ基が、オレフィンモノマーと、カルボキシ基を含むモノマーとの共重合により、前記粒子状エラストマー中に導入された、請求項21記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、エチレンアクリル酸コモノマー、スチレン及びアクリル酸エステルを含むコポリマー、エチレン及びアクリル酸エステルを含むコポリマー、並びにこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1種のエラストマーを含む、請求項21記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、カルボキシル化材料でグラフトされている疎水性エラストマーを含むグラフト粒子状エラストマーである、請求項21記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、マレイン酸化ポリブタジエン、マレイン酸化スチレンブタジエンゴム、マレイン酸化アクリロニトリル-スチレン-ブタジエンゴム、マレイン酸化ニトリルブタジエンゴム、マレイン酸化水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンスチレンゴム、カルボキシル化エチレン-プロピレン-ジエンモノマーゴム、カルボキシル化スチレン-アクリニトリルゴム、カルボキシル化エチレンプロピレンジエンゴム、アクリルグラフト化シリコーンゴム、及びこれらの組合せからなる群から選択されるグラフト粒子状エラストマーを含む、請求項21記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、前記セメント組成物中に存在する全固形分の約0.5重量%〜約25重量%の範囲にある量で、該セメント組成物中に存在する、請求項21記載の方法。
- 前記セメント組成物が、疎水性粒子状エラストマーをさらに含む、請求項21記載の方法。
- 前記セメント組成物が、スチレンブタジエンランダムコポリマー、スチレンブタジエンブロックコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、エチレン-プロピレン-ジエン-モノマーコポリマー、スチレン-アクリルコポリマー、アクリロニトリルブタジエンゴムポリマー、メタクリル酸メチルブタジエンスチレンゴム、スチレン-アクリニトリルゴム、及びこれらの組合せからなる群から選択される疎水性粒子状エラストマーをさらに含む、請求項21記載の方法。
- セメンチング方法であって: 水、セメント、及び、カルボキシ基を含む粒子状エラストマーを含むセメント組成物を提供すること; 前記セメント組成物を地下の地層に導入すること;並びに その中で前記セメント組成物を硬化させることを含む、前記方法。
- 前記粒子状エラストマーが、前記カルボキシ基を生成するカルボン酸誘導体により改質されている、請求項32記載の方法。
- 前記カルボキシ基が、オレフィンモノマーと、カルボキシ基を含むモノマーとの共重合により、前記粒子状エラストマー中に導入された、請求項32記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、エチレンアクリル酸コモノマー、スチレン及びアクリル酸エステルを含むコポリマー、エチレン及びアクリル酸エステルを含むコポリマー、並びにこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1種のエラストマーを含む、請求項32記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、カルボキシル化材料でグラフトされている疎水性エラストマーを含むグラフト粒子状エラストマーである、請求項32記載の方法。
- 前記粒子状エラストマーが、マレイン酸化ポリブタジエン、マレイン酸化スチレンブタジエンゴム、マレイン酸化アクリロニトリル-スチレン-ブタジエンゴム、マレイン酸化ニトリル-ブタジエンゴム、マレイン酸化水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンスチレンゴム、カルボキシル化エチレン-プロピレン-ジエンモノマーゴム、カルボキシル化スチレン-アクリニトリルゴム、カルボキシル化エチレンプロピレンジエンゴム、アクリルグラフト化シリコーンゴム、及びこれらの組合せからなる群から選択されるグラフト粒子状エラストマーを含む、請求項32記載の方法。
- 前記セメント組成物が、疎水性粒子状エラストマーをさらに含む、請求項32記載の方法。
- 前記セメント組成物が、前記地下の地層を貫通する坑井ボアの壁と、該坑井ボア内に配置されているパイプストリングとの間の環状空間内に導入される、請求項32記載の方法。
- セメント組成物の機械的性質を向上させる方法であって: 前記セメント組成物が水、セメント、及び、カルボキシ基を含む粒子状エラストマーを含むように、前記カルボキシ基を含む粒子状エラストマーを前記セメント組成物中に含有させること; 前記セメント組成物を地下の地層に導入すること;並びに その中で前記セメント組成物を硬化させることを含む、前記方法。
- セメント組成物と、ケーシング及び/又は地下の地層との間の接着性を向上させる方法であって: 前記セメント組成物が水、セメント、及び、カルボキシ基を含む粒子状エラストマーを含むように、前記カルボキシ基を含む粒子状エラストマーを前記セメント組成物中に含有させること; 前記セメント組成物を前記地下の地層に導入すること;並びに その中で前記セメント組成物を硬化させることを含む、前記方法。
- 前記セメント組成物が、前記地
下の地層を貫通する坑井ボアの壁と、該坑井ボア内に配置されているパイプストリングとの間の環状空間内に導入される、請求項41記載の方法。
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