JP2015193529A - cement composition - Google Patents

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Yuki Taguchi
由紀 田口
雅浩 佐藤
Masahiro Sato
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cement composition exhibiting sufficient cure delay property, even under high temperature.SOLUTION: The cement composition includes a polymer having a carboxylic acid function (basic function) whose thermal decomposition temperature is equal to or more than 250°C, and cement.

Description

本発明は、カルボン酸(塩)基を有する重合体を含むセメント組成物に関する。 The present invention relates to a cement composition containing a polymer having a carboxylic acid (salt) group.

油田やガス田等の坑井掘削においては、掘削後速やかに坑井内にケーシングパイプと呼ばれる鋼管を挿入して坑井を保護している。坑壁の崩壊を防止するため、複数の地層間で地層流体の移動が起こらないようにするため、あるいはケーシングパイプを確実に固定する必要性から、ケーシングパイプの外側と孔壁との間の間隙にセメントを充填する方法が広く採用されている。
ここで、油田やガス田等の坑井は、深度が数千mにも達する為、土木・建設用と違って、高温高圧下での使用が前提となる。セメントスラリーはポンプで坑井内に送入している間は十分な流動性を保っている必要がある為、硬化遅延剤等が配合されている。
In well drilling such as oil and gas fields, a steel pipe called a casing pipe is inserted into the well immediately after drilling to protect the well. The gap between the outside of the casing pipe and the hole wall is necessary to prevent the collapse of the pit wall, to prevent the formation fluid from moving between multiple formations, or to ensure that the casing pipe is securely fixed. The method of filling cement with is widely adopted.
Here, because wells such as oil and gas fields can reach several thousand meters deep, they are premised on use under high temperature and high pressure, unlike civil engineering and construction. Since the cement slurry needs to maintain sufficient fluidity while being fed into the well by a pump, a curing retarder or the like is blended.

例えば特許文献1には、リグニン系遅延剤を含む油井用セメント組成物が開示されている。また、特許文献2には、特定のリン酸エステル系重合体を含有するソイルセメント用添加剤が開示されている。更に、特許文献3には、アルミナセメントを含む油井若しくはガス井用セメント組成物が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an oil well cement composition containing a lignin retarder. Patent Document 2 discloses an additive for soil cement containing a specific phosphate ester polymer. Further, Patent Document 3 discloses an oil well or gas well cement composition containing alumina cement.

特開2008−214537号公報JP 2008-214537 A 特開2007−169547号公報JP 2007-169547 A 米国特許第5488991号明細書US Pat. No. 5,488,991

上記のとおり、硬化遅延剤を含む油井用セメント組成物が種々提案されているものの、例えばリグニン系遅延剤に含まれるリグニン化合物は耐熱性が十分ではなく、高温下では硬化遅延性が十分に発現できないという問題があった。その他の硬化遅延剤も、高温下で硬化遅延性が十分に発現できるものではなかった。
よって、本発明は、高温下でも十分な硬化遅延性を発現するセメント組成物を提供することを目的とする。
As described above, various oil well cement compositions containing cure retarders have been proposed, but for example, lignin compounds contained in lignin retarders do not have sufficient heat resistance and sufficiently exhibit cure retardance at high temperatures. There was a problem that I could not. Other curing retarders were also not able to sufficiently exhibit curing retardance at high temperatures.
Therefore, an object of this invention is to provide the cement composition which expresses sufficient hardening retardance also under high temperature.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、セメント組成物が所定の重合体を含むことにより、高温下でも十分な硬化遅延性が得られることを見出し、これらの知見に基づき本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the cement composition contains a predetermined polymer, so that sufficient curing retardation can be obtained even at high temperatures, and the present invention has been completed based on these findings. did.

すなわち本発明は、熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体、及び、セメントを含むことを特徴とするセメント組成物である。
また本発明は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含む重合体、及び、セメントを含む、セメント組成物であってもよい。
That is, the present invention is a cement composition comprising a polymer having a carboxylic acid (salt) group having a thermal decomposition temperature of 250 ° C. or more and a cement.
The present invention also provides a polymer comprising a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt), a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group, and a cement composition containing cement. It may be a thing.

本発明のセメント組成物は、高温下でも良好な硬化遅延性を有する。よって、油田やガス田等の坑井のセメンチングに良好に使用することができる。 The cement composition of the present invention has good cure retardance even at high temperatures. Therefore, it can be favorably used for cementing wells such as oil fields and gas fields.

重合体(1)のTG−DTA測定のチャートである。It is a chart of TG-DTA measurement of a polymer (1). 重合体(1)、(5)、比較重合体(1)、及びリグニンスルホン酸をそれぞれ添加したセメント組成物の硬化挙動を等温熱量計で評価したチャートである。It is the chart which evaluated the hardening behavior of the cement composition which added polymer (1), (5), comparative polymer (1), and ligninsulfonic acid with the isothermal calorimeter, respectively.

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

以下においては、先ず、本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体について記載する。次いで、本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体を用いた本発明の硬化遅延剤、本発明のセメント組成物について説明する。 In the following, first, a polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the present invention will be described. Next, the curing retarder of the present invention using the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the present invention and the cement composition of the present invention will be described.

(カルボン酸(塩)基を有する重合体)
本発明のセメント組成物は、カルボン酸(塩)基を有する重合体を含む。
本発明において、カルボン酸(塩)基を有する重合体とは、分子内に1以上のカルボン酸(塩)基を含む重合体をいうが、カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位を含むことが好ましい。
(Polymer having carboxylic acid (salt) group)
The cement composition of the present invention includes a polymer having a carboxylic acid (salt) group.
In the present invention, the polymer having a carboxylic acid (salt) group refers to a polymer having one or more carboxylic acid (salt) groups in the molecule, but is derived from a monomer having a carboxylic acid (salt) group. It is preferable to include a structural unit.

上記「カルボン酸(塩)基」とは、カルボン酸基及びカルボン酸塩基から選択される少なくとも1種を表し、カルボン酸塩基とは、カルボン酸の金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等をいう。上記金属塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の塩;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩;鉄、銅等の遷移金属の塩;等が例示される。上記有機アミン塩としては、1級〜4級のアミンの塩であるが、メチルアミン、トリメチルアミン等のアルキルアミンの塩;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン等のアルカノールアミンの塩;モルホリンやピペリジン等の環状アミンの塩;等が例示される。 The “carboxylic acid (salt) group” represents at least one selected from a carboxylic acid group and a carboxylic acid group, and the carboxylic acid group refers to a metal salt, ammonium salt, organic amine salt, or the like of a carboxylic acid. . Examples of the metal salt include salts of alkali metals such as sodium and potassium; salts of alkaline earth metals such as calcium and magnesium; salts of transition metals such as iron and copper; Examples of the organic amine salt include primary to quaternary amine salts, such as methylamine, trimethylamine and other alkylamine salts; monoethanolamine, diethanolamine, dipropanolamine and other alkanolamine salts; morpholine and piperidine. And the like, and the like.

上記「カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、カルボン酸(塩)基を含む単量体が重合して形成される構造単位を表し、通常は、カルボン酸(塩)基を含む単量体に含まれる1又は2以上の炭素−炭素二重結合が、炭素−炭素一重結合に変化した構造の構造単位である。例えば、カルボン酸(塩)基を含む単量体がアクリル酸(CH=CHCOOH)である場合、カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位は、−CH−CH(COOH)−、で表すことができる。
なお、「カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位と同じ構造であれば、カルボン酸(塩)基を含む単量体を重合する以外の方法で得られた構造単位も、「カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」に含まれる。
The above-mentioned “structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group” represents a structural unit formed by polymerization of a monomer containing a carboxylic acid (salt) group. (Salt) A structural unit having a structure in which one or two or more carbon-carbon double bonds contained in a monomer containing a group are changed to carbon-carbon single bonds. For example, when the monomer containing a carboxylic acid (salt) group is acrylic acid (CH 2 ═CHCOOH), the structural unit derived from the monomer containing a carboxylic acid (salt) group is —CH 2 —CH ( COOH)-.
The “structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group” is a carboxylic acid (salt) as long as it has the same structure as the structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group. ) A structural unit obtained by a method other than polymerizing a monomer containing a group is also included in the “structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group”.

上記「カルボン酸(塩)基を含む単量体」とは、分子内に少なくとも1つのカルボン酸(塩)基と、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合とを含む化合物である。カルボン酸(塩)基を含む単量体としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−ヒドロキシアクリル酸、α−ヒドロキシメチルアクリル酸及びその誘導体等の、不飽和モノカルボン酸及びこれらの塩等;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メチレングルタル酸等の不飽和ジカルボン酸及びこれらの塩(一塩であっても二塩であっても良い)等;が例示される。上記カルボン酸(塩)基を含む単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。
これらの中でも、セメント組成物の硬化遅延性が向上することから、カルボン酸(塩)基を含む単量体は、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの塩から選ばれる1種又は2種以上を含むことが好ましい。具体的には、カルボン酸(塩)基を有する重合体に含まれるカルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位100モル%に対して、アクリル酸に由来する構造単位、アクリル酸塩に由来する構造単位、メタクリル酸に由来する構造単位、メタクリル酸塩に由来する構造単位の合計が、80〜100モル%であることが好ましく、90〜100モル%であることがより好ましく、95〜100モル%であることがさらに好ましい。
The “monomer containing a carboxylic acid (salt) group” is a compound containing in the molecule at least one carboxylic acid (salt) group and at least one carbon-carbon double bond. Specific examples of the monomer containing a carboxylic acid (salt) group include unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, α-hydroxyacrylic acid, α-hydroxymethylacrylic acid and derivatives thereof. Examples thereof include acids and salts thereof; unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, and methylene glutaric acid, and salts thereof (which may be mono- or di-salts); . The monomer containing the carboxylic acid (salt) group may be used alone or in combination of two or more.
Among these, since the retarding property of the cement composition is improved, the monomer containing a carboxylic acid (salt) group contains one or more selected from acrylic acid, methacrylic acid and salts thereof. It is preferable. Specifically, a structural unit derived from acrylic acid, acrylic, with respect to 100 mol% of a structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group contained in a polymer having a carboxylic acid (salt) group. The total of structural units derived from acid salts, structural units derived from methacrylic acid, and structural units derived from methacrylic acid salts is preferably 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%. More preferably, it is 95-100 mol%.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、共重合体であることが好ましい。例えば、カルボン酸(塩)基を有する重合体は、本発明のセメント組成物の高温下での硬化遅延性が良好になる傾向にあることから、スルホン酸(塩)基を有することが好ましく、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位を含むことがより好ましい。このように、本発明は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを有する重合体を含む、セメント組成物であってもよい。上記スルホン酸(塩)基とは、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を表す。なお、スルホン酸塩基における塩は、上記カルボン酸塩基における塩と同様である。なお、本発明のセメント組成物の高温下での硬化遅延性が良好になるのは、スルホン酸(塩)基が、セメントに吸着した重合体が失活するのを阻害することに由来すると考えられる。 The polymer having a carboxylic acid (salt) group is preferably a copolymer. For example, a polymer having a carboxylic acid (salt) group preferably has a sulfonic acid (salt) group, since the cement composition of the present invention tends to have a good cure retardance at high temperatures. More preferably, it contains a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group. Thus, the present invention provides a cement composition comprising a polymer having a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt) and a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group. It may be. The sulfonic acid (salt) group represents a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group. The salt in the sulfonate group is the same as the salt in the carboxylic acid group. The reason why the cement composition of the present invention has good cure retardance at high temperatures is attributed to the fact that the sulfonic acid (salt) group inhibits the polymer adsorbed on the cement from being deactivated. It is done.

上記「スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、スルホン酸(塩)基を含む単量体が重合して形成される構造単位を表し、通常は、スルホン酸(塩)基を含む単量体に含まれる1又は2以上の炭素−炭素二重結合が、炭素−炭素一重結合に変化した構造の構造単位である。例えば、スルホン酸(塩)基を含む単量体が3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム(CH=CHCHOCHCH(OH)CHSONa)である場合、スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位は、−CH−CH(CHOCHCH(OH)CHSONa)−、で表すことができる。
なお、「スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位と同じ構造であれば、スルホン酸(塩)基を含む単量体を重合する以外の方法で得られた構造単位も、「スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」に含まれる。
The above-mentioned “structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group” means a structural unit formed by polymerization of a monomer containing a sulfonic acid (salt) group. (Salt) A structural unit having a structure in which one or two or more carbon-carbon double bonds contained in a monomer containing a group are changed to carbon-carbon single bonds. For example, when the monomer containing a sulfonic acid (salt) group is sodium 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonate (CH 2 ═CHCH 2 OCH 2 CH (OH) CH 2 SO 3 Na), sulfonic acid ( structural unit derived from a monomer comprising a salt) groups, -CH 2 -CH (CH 2 OCH 2 CH (OH) CH 2 SO 3 Na) -, it can be represented by.
The “structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group” is a sulfonic acid (salt) as long as it has the same structure as the structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group. ) A structural unit obtained by a method other than polymerizing a monomer containing a group is also included in the “structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group”.

上記「スルホン酸(塩)基を含む単量体」とは、分子内に少なくとも1つのスルホン酸(塩)基と、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合とを含む化合物である。スルホン酸(塩)基を含む単量体としては、具体的には、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−スルホエチル(メタ)アクリル酸及びこれらの塩、下記式(1); The “monomer containing a sulfonic acid (salt) group” is a compound containing in the molecule at least one sulfonic acid (salt) group and at least one carbon-carbon double bond. Specific examples of the monomer containing a sulfonic acid (salt) group include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) allylsulfonic acid, isoprenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2 -Sulfoethyl (meth) acrylic acid and salts thereof, the following formula (1);

Figure 2015193529
Figure 2015193529

(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH、CHCHのいずれかの構造を表す。X、Yは、水酸基又はSOM基を表し、SOM基において、Mは、水素原子、Li、Na、Kを表す。但し、X、Yの少なくともいずれか一方が、SOM基を表す。)で表される単量体等が例示される。上記スルホン酸(塩)基を含む単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。 (In the formula, R 1, .R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, a direct bond, .X representing the structure of any of CH 2, CH 2 CH 2, Y is a hydroxyl group or SO 3 M group In the SO 3 M group, M represents a hydrogen atom, Li, Na, or K, provided that at least one of X and Y represents a SO 3 M group. Is exemplified. The monomer containing the sulfonic acid (salt) group may be used alone or in combination of two or more.

なお、上記式(1)におけるRは、CHであることが好ましい。また、上記式(1)におけるX及びYのうちいずれかがSOM基であり、もう片方が水酸基であることが好ましい。より好ましくは、Xが、水酸基であり、YがSOM基である。上記式(1)で表される化合物として、具体的には、3−(メタ)アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)、3−(メタ)アリルオキシ−1−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)が挙げられ、更に好ましくは、3−(メタ)アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)である。 Incidentally, R 2 in the formula (1) is preferably a CH 2. Moreover, it is preferable that either X or Y in the formula (1) is a SO 3 M group, and the other is a hydroxyl group. More preferably, X is a hydroxyl group and Y is a SO 3 M group. Specific examples of the compound represented by the above formula (1) include 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid (salt) and 3- (meth) allyloxy-1-hydroxypropanesulfonic acid (salt). More preferred is 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid (salt).

これらの中でも、セメント組成物の硬化遅延性が向上することから、スルホン酸(塩)基を含む単量体は、水酸基、エーテル基、及び、アミド基の少なくとも1種を有することが好ましく、例えば、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、及びそれらの塩から選ばれる1種又は2種以上を含むことがより好ましい。具体的には、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体に含まれるスルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位100モル%に対して、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホン酸に由来する構造単位、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸の塩に由来する構造単位、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸に由来する構造単位、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の塩に由来する構造単位の合計が、80〜100モル%であることが好ましく、90〜100モル%であることがより好ましく、95〜100モル%であることがさらに好ましい。 Among these, the monomer containing a sulfonic acid (salt) group preferably has at least one of a hydroxyl group, an ether group, and an amide group because the curing retardation of the cement composition is improved. It is more preferable to contain 1 type, or 2 or more types chosen from 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and salts thereof. Specifically, 3-allyloxy-2-hydroxy- with respect to 100 mol% of the structural unit derived from the monomer containing a sulfonic acid (salt) group contained in the polymer having the carboxylic acid (salt) group. Structural unit derived from 1-propanesulfonic acid, structural unit derived from salt of 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, structural unit derived from 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-acrylamide-2 -The total of the structural units derived from the salt of methylpropanesulfonic acid is preferably 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%, and further preferably 95 to 100 mol%. .

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、セメント組成物の硬化遅延性や、該重合体の耐熱分解性がさらに向上する傾向にあるから、分子内に次亜リン酸(塩)基及び/又は亜リン酸(塩)基を含むことが好ましい。次亜リン酸(塩)基は、例えば次亜リン酸ナトリウム基であれば、−PH(=O)(ONa)、又は−P(=O)(ONa)−、で表すことができ、亜リン酸(塩)基は、例えば亜リン酸ナトリウム基であれば、−P(=O)(ONa)で表すことができる。次亜リン酸(塩)基は、例えば重合時に連鎖移動剤として次亜リン酸(塩)を使用することにより、亜リン酸(塩)基は、例えば重合時に連鎖移動剤として亜リン酸(塩)を使用することにより、重合体の分子内に導入することができる。また、次亜リン酸(塩)基や亜リン酸(塩)基は、31P−NMR等により定量することができる。 Since the polymer having a carboxylic acid (salt) group tends to further improve the curing retardation of the cement composition and the thermal decomposition resistance of the polymer, hypophosphorous acid (salt) groups and It preferably contains a phosphorous acid (salt) group. The hypophosphorous acid (salt) group can be represented by, for example, -PH (= O) (ONa) or -P (= O) (ONa)-, for a sodium hypophosphite group. If the phosphoric acid (salt) group is, for example, a sodium phosphite group, it can be represented by -P (= O) (ONa) 2 . The hypophosphorous acid (salt) group is obtained by using, for example, hypophosphorous acid (salt) as a chain transfer agent at the time of polymerization. Salt) can be introduced into the polymer molecule. Hypophosphorous acid (salt) group and phosphorous acid (salt) group can be quantified by 31 P-NMR or the like.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、カルボン酸(塩)基を有する単量体やスルホン酸(塩)基を有する単量体以外の単量体(以下、「その他の単量体」という)に由来する構造単位を含んでいても良い。上記「その他の単量体に由来する構造単位」とは、その他の単量体が重合して形成される構造単位を表し、通常は、その他の単量体に含まれる1又は2以上の炭素−炭素二重結合が、炭素−炭素一重結合に変化した構造の構造単位である。 The polymer having a carboxylic acid (salt) group is a monomer other than a monomer having a carboxylic acid (salt) group or a monomer having a sulfonic acid (salt) group (hereinafter referred to as “other monomers”). And a structural unit derived from “)”. The above-mentioned “structural unit derived from other monomer” represents a structural unit formed by polymerization of another monomer, and usually one or more carbons contained in the other monomer. -A structural unit having a structure in which a carbon double bond is changed to a carbon-carbon single bond.

上記その他の単量体としては、具体的には、3−(メタ)アリルオキシ−1,2−ジヒドロキシプロパン、(メタ)アリルアルコール、イソプレノール、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等の不飽和アルコール系単量体;上記不飽和アルコール系単量体にアルキレンオキシドを付加した構造を有するポリアルキレングリコール系単量体;ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジアリルジメチルアミン、及びこれらの4級化物や塩等のアミノ基含有単量体;N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルオキサゾリドン等のN−ビニル単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等のアクリルアミド系単量体;スチレン、インデン、ビニルアニリン等のビニルアリール単量体;イソブチレン、オクテン等のアルケン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニル類;が挙げられる。上記その他の単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。 Specific examples of the other monomers include unsaturated alcohols such as 3- (meth) allyloxy-1,2-dihydroxypropane, (meth) allyl alcohol, isoprenol, and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate. Monomers; polyalkylene glycol monomers having a structure in which an alkylene oxide is added to the unsaturated alcohol monomers; vinyl pyridine, vinyl imidazole, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diallyldimethylamine, and these Amino group-containing monomers such as quaternized products and salts of N-vinyl monomers such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinyloxazolidone; methyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Butyl, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate (Meth) acrylic esters such as; acrylamide monomers such as (meth) acrylamide and N, N-dimethylacrylamide; vinylaryl monomers such as styrene, indene and vinylaniline; alkenes such as isobutylene and octene; And vinyl carboxylates such as vinyl acetate and vinyl propionate. These other monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、カルボン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位、及びその他の単量体に由来する構造単位(これらをあわせて「単量体に由来する構造単位」ともいう)の合計100モル%に対して、カルボン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が50モル%以上であることが好ましく、55モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることがさらに好ましく、65モル%以上であることがさらにより好ましく、70モル%以上であることが特に好ましい。また、該カルボン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることがより好ましい。
上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、単量体に由来する構造単位の合計100モル%に対して、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。また、該スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が50モル%以下であることが好ましく、45モル%以下であることがより好ましく、40モル%以下であることがさらに好ましく、35モル%以下であることがさらにより好ましく、30モル%以下であることが特に好ましい。
上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、単量体に由来する構造単位の合計100モル%に対して、その他の単量体に由来する構造単位が0〜20モル%であることが好ましく、0〜15モル%であることがより好ましく、0〜10モル%であることがさらに好ましい。
上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、単量体に由来する構造単位の合計100質量%に対して、その他の単量体に由来する構造単位が、0〜10質量%であることが特に好ましい。
単量体に由来する構造単位が上記範囲であることにより、共重合体の耐熱性が良好となり、本発明のセメント組成物の硬化遅延性が向上する傾向にある。
なお、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体100質量%に含まれる、単量体に由来する構造単位の合計の質量は、90〜100質量%(但し、カルボン酸塩基、スルホン酸塩基、その他の酸基の塩は、それぞれ対応するカルボン酸基、スルホン酸基、その他の酸基として計算する。)であることが好ましい。
The polymer having a carboxylic acid (salt) group includes a structural unit derived from a monomer having a carboxylic acid (salt) group, a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group, and other A structure derived from a monomer having a carboxylic acid (salt) group with respect to a total of 100 mol% of structural units derived from monomers (also referred to as “structural units derived from monomers”) The unit is preferably 50 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, still more preferably 60 mol% or more, still more preferably 65 mol% or more, and 70 mol% or more. It is particularly preferred that The structural unit derived from the monomer having a carboxylic acid (salt) group is preferably 95 mol% or less, and more preferably 90 mol% or less.
The polymer having a carboxylic acid (salt) group has 5 mol% of structural units derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group with respect to a total of 100 mol% of structural units derived from the monomer. Preferably, it is preferably 10 mol% or more. The structural unit derived from the monomer having a sulfonic acid (salt) group is preferably 50 mol% or less, more preferably 45 mol% or less, and further preferably 40 mol% or less. Preferably, it is still more preferably 35 mol% or less, and particularly preferably 30 mol% or less.
The polymer having a carboxylic acid (salt) group may contain 0 to 20 mol% of structural units derived from other monomers with respect to a total of 100 mol% of structural units derived from monomers. Preferably, it is 0 to 15 mol%, more preferably 0 to 10 mol%.
The polymer having the carboxylic acid (salt) group has 0 to 10% by mass of structural units derived from other monomers with respect to 100% by mass of the total structural units derived from monomers. Is particularly preferred.
When the structural unit derived from the monomer is in the above range, the heat resistance of the copolymer is improved, and the retarding property of the cement composition of the present invention tends to be improved.
The total mass of structural units derived from the monomers contained in 100% by mass of the polymer having a carboxylic acid (salt) group is 90 to 100% by mass (provided that the carboxylate group, the sulfonate group, The other acid group salts are preferably calculated as corresponding carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, and other acid groups, respectively.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体が共重合体である場合、該共重合体の各構成単位は、ブロック状であっても、ランダム状であっても、規則的に存在していても構わない。 When the polymer having a carboxylic acid (salt) group is a copolymer, each constituent unit of the copolymer is regularly present, whether in a block form or a random form. It doesn't matter.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、重量平均分子量が500以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましく、5000以上であることが更に好ましい。また、該重量平均分子量は、1000000以下であることが好ましく、500000以下であることがより好ましく、400000以下であることが更に好ましく、300000以下であることが一層好ましく、200000以下であることが特に好ましい。上記範囲であることにより、本発明のセメント組成物の硬化遅延性が向上する傾向にある。なお、上記重量平均分子量は後述する測定方法により測定することができる。 The polymer having a carboxylic acid (salt) group preferably has a weight average molecular weight of 500 or more, more preferably 1000 or more, and still more preferably 5000 or more. The weight average molecular weight is preferably 1000000 or less, more preferably 500000 or less, still more preferably 400000 or less, still more preferably 300000 or less, and particularly preferably 200000 or less. preferable. By being in the above range, the retarding property of the cement composition of the present invention tends to be improved. In addition, the said weight average molecular weight can be measured with the measuring method mentioned later.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.5以上、30以下であることが好ましく、1.6以上、20以下であることがより好ましい。該重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)は、硬化遅延性をより優れたものとする観点からは、9以下であることが更に好ましい。なお、上記Mw/Mnは後述する測定方法により測定することができる。 The polymer having a carboxylic acid (salt) group preferably has a weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of 1.5 or more and 30 or less, and preferably 1.6 or more and 20 or less. More preferred. The weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) is more preferably 9 or less from the viewpoint of further improving the retarding property. In addition, said Mw / Mn can be measured with the measuring method mentioned later.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、熱分解温度(熱分解開始温度)が250℃以上であることが好ましい形態の1つである。より好ましくは、250〜600℃であり、更に好ましくは250〜500℃である。上記範囲であることにより、ガス田等の坑井のセメンチングや地熱地盤の土木工事等に好適に使用することができる。なお、上記熱分解温度は、後述する方法で測定することができる。 The polymer having a carboxylic acid (salt) group is one of the preferred forms that have a thermal decomposition temperature (thermal decomposition start temperature) of 250 ° C. or higher. More preferably, it is 250-600 degreeC, More preferably, it is 250-500 degreeC. By being the said range, it can be used conveniently for the cementing of wells, such as a gas field, and the civil engineering of a geothermal ground. In addition, the said thermal decomposition temperature can be measured by the method mentioned later.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、カルボン酸(塩)基を有する単量体と、必要に応じて、スルホン酸(塩)基を有する単量体及び/又はその他の単量体を重合する工程を含んで製造することが好ましい。上記工程において、カルボン酸(塩)基を有する単量体とスルホン酸(塩)基を有する単量体とその他の単量体(これらをあわせて単に「単量体」ともいう)との合計の使用量100モル%に対して、カルボン酸(塩)基を有する単量体の使用量を50モル%以上とすることが好ましく、55モル%以上とすることがより好ましく、60モル%以上とすることがさらに好ましく、65モル%以上とすることがさらにより好ましく、70モル%以上とすることが特に好ましい。また、該カルボン酸(塩)基を有する単量体の使用量を95モル%以下とすることが好ましく、90モル%以下とすることがより好ましい。また、カルボン酸(塩)基を含む単量体の使用量100モル%に対して、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの塩の合計の使用量が、80〜100モル%であることが好ましく、90〜100モル%であることがより好ましく、95〜100モル%であることがさらに好ましい。 The polymer having a carboxylic acid (salt) group includes a monomer having a carboxylic acid (salt) group and, if necessary, a monomer having a sulfonic acid (salt) group and / or other monomers. It is preferable to produce by including a step of polymerizing. In the above step, the total of the monomer having a carboxylic acid (salt) group, the monomer having a sulfonic acid (salt) group, and another monomer (these are also simply referred to as “monomer”) The amount of the monomer having a carboxylic acid (salt) group is preferably 50 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, and 60 mol% or more with respect to 100 mol% of More preferably, it is more preferable to set it as 65 mol% or more, and it is especially preferable to set it as 70 mol% or more. The amount of the monomer having a carboxylic acid (salt) group is preferably 95 mol% or less, more preferably 90 mol% or less. Moreover, it is preferable that the total usage amount of acrylic acid, methacrylic acid and these salts is 80 to 100 mol% with respect to the usage amount of 100 mol% of the monomer containing a carboxylic acid (salt) group, More preferably, it is 90-100 mol%, and it is further more preferable that it is 95-100 mol%.

上記工程におけるスルホン酸(塩)基を有する単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100モル%に対して、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。また、該スルホン酸(塩)基を有する単量体の使用量は、50モル%以下であることが好ましく、45モル%以下であることがより好ましく、40モル%以下であることがさらに好ましく、35モル%以下であることがさらにより好ましく、30モル%以下であることが特に好ましい。
また、スルホン酸(塩)基を含む単量体の使用量100モル%に対して、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸及びそれらの塩の合計の使用量が、80〜100モル%であることが好ましく、90〜100モル%であることがより好ましく、95〜100モル%であることがさらに好ましい。
The amount of the monomer having a sulfonic acid (salt) group in the above step is preferably 5 mol% or more, preferably 10 mol% or more, based on 100 mol% of the total amount of monomers used. It is more preferable. The amount of the monomer having a sulfonic acid (salt) group is preferably 50 mol% or less, more preferably 45 mol% or less, and further preferably 40 mol% or less. Is more preferably 35 mol% or less, and particularly preferably 30 mol% or less.
Further, the total amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid and salts thereof with respect to 100 mol% of the monomer containing a sulfonic acid (salt) group Is preferably 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%, and still more preferably 95 to 100 mol%.

上記工程におけるその他の単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100モル%に対して、0〜20モル%であることが好ましく、0〜15モル%であることがより好ましく、0〜10モル%であることがさらに好ましい。
上記工程におけるその他の単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100質量%に対して、0〜10質量%であることが特に好ましい。
The amount of other monomers used in the above process is preferably 0 to 20 mol%, more preferably 0 to 15 mol%, based on 100 mol% of the total amount of monomers used. 0 to 10 mol% is more preferable.
The amount of other monomers used in the above process is particularly preferably 0 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of monomers used.

上記重合する工程における重合は、従来公知の種々の方法、例えば、溶液重合法、バルク重合、懸濁重合法、逆相懸濁重合法、或いは注型重合法、薄膜重合法、噴霧重合法等を採用することができる。特に限定されるものではないが、溶液重合が好ましい。また、上記重合工程は、回分式でも連続式でも行うことができる。 The polymerization in the polymerization step is performed by various conventionally known methods such as solution polymerization method, bulk polymerization, suspension polymerization method, reverse phase suspension polymerization method, cast polymerization method, thin film polymerization method, spray polymerization method, etc. Can be adopted. Although not particularly limited, solution polymerization is preferred. The polymerization step can be carried out either batchwise or continuously.

上記重合する工程において、重合を行なう際には、重合開始剤を用いることが好ましい。上記重合開始剤としては、例えば、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]水和物、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−メチルプロパン)二塩酸塩等のアゾ系化合物;過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物等が好適である。これらの重合開始剤のうち、過酸化水素、過硫酸塩が好ましく、過硫酸塩が最も好ましい。これらの重合開始剤は、単独で使用されてもよく、2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
上記重合開始剤の使用量としては、単量体の使用量1モルに対して、0.1g以上、20g以下であることが好ましく、0.2g以上、18g以下であることがより好ましい。
In the polymerization step, a polymerization initiator is preferably used when the polymerization is performed. Examples of the polymerization initiator include hydrogen peroxide; persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate), 2,2′- Azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2′-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] hydrate , 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,2′-azobis (1-imino-1-pyrrolidino-2-methylpropane) dihydrochloride, etc. An organic peroxide such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, peracetic acid, di-t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide and the like is preferable. Of these polymerization initiators, hydrogen peroxide and persulfate are preferable, and persulfate is most preferable. These polymerization initiators may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.1 g or more and 20 g or less, more preferably 0.2 g or more and 18 g or less with respect to 1 mol of the monomer used.

上記重合する工程においては、必要に応じて連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤としては、具体的には、メルカプトエタノール、チオグリコール酸、メルカプトプロピオン酸、n−ドデシルメルカプタン等の、チオール系連鎖移動剤;四塩化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等の、ハロゲン化物;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む);亜リン酸、亜リン酸ナトリウム等の亜リン酸(塩);亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の亜硫酸(塩);亜硫酸水素ナトリウム(重亜硫酸ナトリウム)、亜硫酸水素カリウム等の重亜硫酸(塩);亜ジチオン酸ナトリウム等の亜ジチオン酸(塩);ピロ亜硫酸カリウム等のピロ亜硫酸(塩);などが挙げられる。上記連鎖移動剤は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。上記のとおり、次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む)及び/又は亜リン酸(塩)を使用することが好ましい。
連鎖移動剤の使用量としては、単量体の使用量1モルに対して、0g以上、20g以下であることが好ましく、0g以上、15g以下であることがより好ましい。
In the polymerization step, a chain transfer agent may be used as necessary. Specific examples of chain transfer agents include thiol chain transfer agents such as mercaptoethanol, thioglycolic acid, mercaptopropionic acid, and n-dodecyl mercaptan; halogens such as carbon tetrachloride, methylene chloride, bromoform, and bromotrichloroethane. Secondary alcohols such as isopropanol and glycerin; hypophosphorous acid (salts) such as hypophosphorous acid and sodium hypophosphite (including hydrates thereof); phosphorous acid and sodium phosphite Phosphorous acid (salt) such as sodium sulfite (salt) such as potassium sulfite; Sodium bisulfite (sodium bisulfite), bisulfite (salt) such as potassium hydrogen sulfite; Dithionic acid such as sodium dithionite (Salt); pyrosulfurous acid (salt) such as potassium pyrosulfite; The chain transfer agent may be used alone or in the form of a mixture of two or more. As described above, it is preferable to use hypophosphorous acid (salt) (including these hydrates) and / or phosphorous acid (salt).
The amount of the chain transfer agent used is preferably 0 g or more and 20 g or less, and more preferably 0 g or more and 15 g or less, with respect to 1 mol of the monomer used.

上記重合工程は、反応促進等を目的として、重金属イオンを使用しても良い。本発明で重金属イオンとは、比重が4g/cm以上の金属のイオンを意味する。重金属イオンを使用することで、重合開始剤の使用量を低減することが可能となる。上記重金属イオンは、イオンの形態として含まれるものであれば特に限定されないが、重金属化合物を溶解してなる溶液を用いる方法を用いると、取り扱い性に優れるため好適である。上記重金属化合物としては、モール塩(Fe(NH(SO・6HO)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化マンガン等が例示される。
上記重金属イオンの使用量としては、重合反応液全量に対して、0ppm以上、100ppm以下であることが好ましく、0ppm以上、50ppm以下であることがより好ましい。
In the polymerization step, heavy metal ions may be used for the purpose of promoting the reaction. In the present invention, the heavy metal ion means a metal ion having a specific gravity of 4 g / cm 3 or more. By using heavy metal ions, the amount of polymerization initiator used can be reduced. The heavy metal ions are not particularly limited as long as they are included in the form of ions. However, it is preferable to use a method using a solution in which a heavy metal compound is dissolved because the handleability is excellent. Examples of the heavy metal compound include molle salt (Fe (NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 · 6H 2 O), ferrous sulfate / pentahydrate, ferrous chloride, ferric chloride, manganese chloride, and the like. Illustrated.
The amount of the heavy metal ion used is preferably 0 ppm or more and 100 ppm or less, and more preferably 0 ppm or more and 50 ppm or less with respect to the total amount of the polymerization reaction solution.

上記重合工程は、溶媒を使用することが好ましい。溶媒としては、水を含むことが好ましく、溶媒全量に対して、水を50質量%以上、100質量%以下含むことがより好ましく、80質量%以上、100質量%以下含むことがさらに好ましい。上記重合工程で使用可能な溶媒としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等の低級ケトン類;ジメチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアルデヒド等のアミド類が挙げられる。これらの溶媒は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で試用されてもよい。
溶媒の使用量としては、単量体100質量%に対して40〜300質量%が好ましい。より好ましくは、45質量%以上であり、更に好ましくは、50質量%以上である。また、より好ましくは、270質量%以下であり、更に好ましくは、250質量%以下である。溶媒の使用量が40質量%未満であると、得られる重合体の分子量が高くなるおそれがあり、300質量%を超えると、得られる重合体の濃度が低くなり、保管等のコストが高額になるおそれがある。
The polymerization step preferably uses a solvent. The solvent preferably contains water, more preferably contains 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the solvent. Solvents usable in the polymerization step include water; lower alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; lower ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and diethyl ketone; ethers such as dimethyl ether and dioxane; amides such as dimethylformaldehyde. Kind. These solvents may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
As a usage-amount of a solvent, 40-300 mass% is preferable with respect to 100 mass% of monomers. More preferably, it is 45 mass% or more, More preferably, it is 50 mass% or more. Moreover, More preferably, it is 270 mass% or less, More preferably, it is 250 mass% or less. If the amount of the solvent used is less than 40% by mass, the molecular weight of the resulting polymer may increase. If it exceeds 300% by mass, the concentration of the obtained polymer will be low, and the cost for storage and the like will be high. There is a risk.

上記重合工程における重合は、通常、0℃以上で行われることが好ましく、また、150℃以下で行われることが好ましい。より好ましくは、40℃以上であり、更に好ましくは、60℃以上であり、特に好ましくは、80℃以上である。また、より好ましくは、120℃以下であり、更に好ましくは、110℃以下である。
上記重合温度は、重合反応において、常にほぼ一定に保持する必要はなく、例えば、室温から重合を開始し、適当な昇温時間又は昇温速度で設定温度まで昇温し、その後、設定温度を保持するようにしてもよいし、単量体成分や開始剤等の滴下方法に応じて、重合反応中に経時的に温度変動(昇温又は降温)させてもよい。
The polymerization in the polymerization step is usually preferably performed at 0 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or lower. More preferably, it is 40 degreeC or more, More preferably, it is 60 degreeC or more, Most preferably, it is 80 degreeC or more. Moreover, More preferably, it is 120 degrees C or less, More preferably, it is 110 degrees C or less.
The polymerization temperature does not necessarily need to be kept almost constant in the polymerization reaction. For example, the polymerization is started from room temperature, the temperature is raised to a set temperature with an appropriate temperature increase time or rate, and then the set temperature is increased. You may make it hold | maintain and you may carry out temperature fluctuation (temperature rise or temperature fall) with time during a polymerization reaction according to dripping methods, such as a monomer component and an initiator.

上記重合工程における重合時間は特に制限されないが、好ましくは30〜420分であり、より好ましくは45〜390分であり、さらに好ましくは60〜360分であり、最も好ましくは90〜300分である。なお、本発明において、「重合時間」とは、特に断らない限り、単量体を添加している時間を表す。 The polymerization time in the polymerization step is not particularly limited, but is preferably 30 to 420 minutes, more preferably 45 to 390 minutes, still more preferably 60 to 360 minutes, and most preferably 90 to 300 minutes. . In the present invention, “polymerization time” represents the time during which a monomer is added unless otherwise specified.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体の酸基の一部又は全部が中和されている場合には、上記重合工程において、単量体を未中和のまま、若しくは所定の中和率より低い中和率で重合して、重合後に所定の中和度まで中和しても良く、単量体を中和しながら重合してもよく、予め単量体を中和してから重合しても良い。 When some or all of the acid groups of the polymer having a carboxylic acid (salt) group are neutralized, in the polymerization step, the monomer remains unneutralized or a predetermined neutralization rate Polymerization is performed at a lower neutralization rate, and may be neutralized to a predetermined degree of neutralization after polymerization, or may be performed while neutralizing the monomer. You may do it.

上記重合工程における反応系内の圧力としては、常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下の何れであってもよいが、得られる重合体の分子量の点で、常圧下、又は、反応系内を密閉し、加圧下で行うのが好ましい。また、加圧装置や減圧装置、耐圧性の反応容器や配管等の設備の点で、常圧(大気圧)下で行うのが好ましい。反応系内の雰囲気としては、空気雰囲気でもよいが、不活性雰囲気であっても良く、例えば、重合開始前に系内を窒素等の不活性ガスで置換しても良い。 The pressure in the reaction system in the polymerization step may be any of normal pressure (atmospheric pressure), reduced pressure, and increased pressure, but in terms of molecular weight of the resulting polymer, the reaction may be performed under normal pressure or reaction. It is preferable to carry out under pressure while the system is sealed. Moreover, it is preferable to carry out under a normal pressure (atmospheric pressure) at the point of equipment, such as a pressurization apparatus, a pressure reduction apparatus, a pressure-resistant reaction container, and piping. The atmosphere in the reaction system may be an air atmosphere or an inert atmosphere. For example, the inside of the system may be replaced with an inert gas such as nitrogen before the start of polymerization.

上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、任意であるが、上記重合工程以外の工程を含んで製造しても構わない。上記重合工程以外の工程としては、例えば、熟成工程、中和工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。 The polymer having the carboxylic acid (salt) group is optional, but may be produced by including steps other than the polymerization step. Examples of the process other than the polymerization process include an aging process, a neutralization process, a deactivation process of a polymerization initiator and a chain transfer agent, a dilution process, a drying process, a concentration process, and a purification process.

上記中和工程は、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体が固体の場合には、水等の溶剤に溶解し、該溶液に、アルカリ化合物を添加することにより行うことが好ましい。アルカリ化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等の有機アミン等が例示される。 When the polymer having a carboxylic acid (salt) group is solid, the neutralization step is preferably performed by dissolving in a solvent such as water and adding an alkali compound to the solution. Examples of the alkali compound include hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide; carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and sodium bicarbonate; organic amines such as monoethanolamine and diethanolamine. .

(本発明の硬化遅延剤)
上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、セメント(組成物)の硬化遅延剤として使用することができる。上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は良好な耐熱分解性を示すことから、油井若しくはガス井用セメント組成物用の硬化遅延剤として好ましく使用することができる。
すなわち、本発明は、例えば、熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体を含むセメント硬化遅延剤でもある。
上記重合体は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含むことが好ましい。
また本発明は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含む重合体を含むセメント硬化遅延剤であってもよい。
(Curing retarder of the present invention)
The polymer having a carboxylic acid (salt) group can be used as a curing retarder for cement (composition). Since the polymer having a carboxylic acid (salt) group exhibits good thermal decomposition resistance, it can be preferably used as a curing retarder for an oil well or gas well cement composition.
That is, this invention is also a cement hardening retarder containing the polymer which has a carboxylic acid (salt) group whose thermal decomposition temperature is 250 degreeC or more, for example.
The polymer preferably includes a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt) and a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group.
The present invention is also a cement curing retarder comprising a polymer comprising a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt) and a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group. Also good.

本発明の硬化遅延剤は、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体を必須として含み、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体のみを含んでいても良い。
上記カルボン酸(塩)基を有する重合体の好ましい形態は、上述した通りである。
本発明の硬化遅延剤は、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体を例えば1質量%以上、100質量%以下含むことが好ましい。
本発明の硬化遅延剤は、溶剤を含んでもよい。溶剤の含有量は、0質量%以上、99質量%以下であることが好ましい。
The curing retarder of the present invention essentially contains the polymer having the carboxylic acid (salt) group, and may contain only the polymer having the carboxylic acid (salt) group.
The preferred form of the polymer having a carboxylic acid (salt) group is as described above.
The curing retarder of the present invention preferably contains, for example, 1% by mass to 100% by mass of the polymer having a carboxylic acid (salt) group.
The curing retarder of the present invention may contain a solvent. The content of the solvent is preferably 0% by mass or more and 99% by mass or less.

本発明の硬化遅延剤は、耐熱分解性や高温下での硬化遅延性がより向上することから、次亜リン酸(塩)及び/又は亜リン酸(塩)を含んでいても良い。次亜リン酸(塩)及び/又は亜リン酸(塩)の含有量は、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体に対して0.1質量%以上、10質量%以下であることが好ましい。
本発明の硬化遅延剤は、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体以外の公知の硬化遅延性を有する化合物を含んでいても良い。
The curing retarder of the present invention may further contain hypophosphorous acid (salt) and / or phosphorous acid (salt) since the thermal decomposability and curing retardance at high temperatures are further improved. The content of hypophosphorous acid (salt) and / or phosphorous acid (salt) is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less based on the polymer having the carboxylic acid (salt) group. preferable.
The curing retarder of the present invention may contain a compound having a known curing retardation other than the polymer having the carboxylic acid (salt) group.

(本発明のセメント組成物)
[セメント]
本発明のセメント組成物は、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体と共に、セメントを含む。上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、各種セメントに対して、良好な硬化遅延性を示すので、上記セメントに制限はなく、例えば、ポルトランドセメント(普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩及びそれぞれの低アルカリ形)、各種混合セメント(高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント)、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント(1クリンカー速硬性セメント、2クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント)、グラウト用セメント、油井用セメント(Oil Well Cement)、低発熱セメント(低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント)、超高強度セメント、セメント系固化材、エコセメント(都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたセメント)が好適であり、更に、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体や石膏を添加してもよい。また、骨材としては、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等以外に、珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質等の耐火骨材が使用可能である。
本発明のセメント組成物を、特に油井若しくはガス井用に使用する場合には、通常油井用セメントを使用することが好ましい。油井用セメントとしては、API(American Petroleum Institute)の規格「APISPEC 10A Specification for Cements and Materials for Well」のクラスAセメント〜クラスHセメントのいずれも使用できるが、中でも、クラスGセメント及びクラスHセメントが、成分調整が容易であることからより好ましい。クラスGセメントとしては、例えば、宇部三菱セメント株式会社製 油井セメントOWC−Gが挙げられる。
(Cement composition of the present invention)
[cement]
The cement composition of the present invention contains cement together with the polymer having the carboxylic acid (salt) group. The polymer having a carboxylic acid (salt) group exhibits good curing retardancy with respect to various cements, and thus the cement is not limited. For example, Portland cement (ordinary, early strength, very early strength, medium strength) Heat, sulfate resistant and low alkali type of each, various mixed cement (blast furnace cement, silica cement, fly ash cement), white Portland cement, alumina cement, super fast cement (1 clinker fast cement, 2 clinker fast cement) , Magnesium phosphate cement), grout cement, oil well cement (oil well cement), low exothermic cement (low exothermic blast furnace cement, fly ash mixed low exothermic blast furnace cement, high cement containing belite), ultra high strength cement , Cement-based solidification material, eco-cement (city waste burning Ash, cement manufactured using one or more types of sewage sludge incineration ash as raw materials), and fine powders such as blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, limestone powder, etc. Body and gypsum may be added. In addition to gravel, crushed stone, granulated slag, recycled aggregate, etc., the aggregates are siliceous, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromic, magnesia. Refractory aggregate such as can be used.
When the cement composition of the present invention is used particularly for oil wells or gas wells, it is usually preferable to use oil well cement. As the oil well cement, any of Class A cement to Class H cement of API (American Petroleum Institute) standard “APISPEC 10A Specification for Materials and Wells for Well” can be used. It is more preferable because the component adjustment is easy. Examples of the class G cement include oil well cement OWC-G manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd.

[その他の成分]
本発明のセメント組成物は、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体とセメントの他、所望により任意の成分を含んでいても良い。
例えば、リグニンスルホン酸、メラミンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ポリアルキレングリコール鎖と酸基とを有する減水剤;(メタ)アクリル酸アルキル等の各種ビニル単量体の共重合物等の高分子エマルジョン;グルコン酸等の、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体以外の遅延剤;塩化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム等の可溶性カルシウム塩、塩化鉄、塩化マグネシウム等の塩化物、硫酸塩、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸塩、チオ硫酸塩、ギ酸及びギ酸カルシウム等のギ酸塩、アルカノールアミン、アルミナセメント、カルシウムアルミネートシリケート等の早強剤・促進剤;燈油、流動パラフィン等の鉱油系消泡剤;動植物油、ごま油、ひまし油、これらのアルキレンオキシド付加物等の油脂系消泡剤;オレイン酸、ステアリン酸、これらのアルキレンオキシド付加物等の脂肪酸系消泡剤;グリセリンモノリシノレート、アルケニルコハク酸誘導体、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールトリオレエート、天然ワックス等の脂肪酸エステル系消泡剤;オキシエチレンオキシプロピレン共重合体、高級アルコールや高級アミンにエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドが1モル又は2モル以上付加した化合物等のオキシアルキレン系消泡剤;オクチルアルコール、ヘキサデシルアルコール、アセチレンアルコール、グリコール類等のアルコール系消泡剤;アクリレートポリアミン等のアミド系消泡剤;リン酸トリブチル、ナトリウムオクチルホスフェート等のリン酸エステル系消泡剤;アルミニウムステアレート、カルシウムオレエート等の金属石鹸系消泡剤;ジメチルシリコーン油、シリコーンペースト、シリコーンエマルジョン、有機変性ポリシロキサン(ジメチルポリシロキサン等のポリオルガノシロキサン)、フルオロシリコーン油等のシリコーン系消泡剤;樹脂石鹸、飽和又は不飽和脂肪酸、ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、ラウリルサルフェート、ABS(アルキルベンゼンスルホン酸)、LAS(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸)、アルカンスルホネート、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル硫酸エステル又はその塩、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテルリン酸エステル又はその塩、蛋白質材料、アルケニルスルホコハク酸、α−オレフィンスルホネート等のAE剤;その他の界面活性剤;脂肪酸(塩)、脂肪酸エステル、油脂、シリコン、パラフィン、アスファルト、ワックス等の防水剤;亜硝酸塩、リン酸塩、酸化亜鉛等の防錆剤;ポリオキシアルキルエーテル等のひび割れ低減剤;エトリンガイト系、石炭系等の膨張剤;その他、セメント湿潤剤、増粘剤、分離低減剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、セルフレベリング剤、着色剤、防カビ剤等が例示される。
[Other ingredients]
The cement composition of the present invention may contain an optional component as desired in addition to the polymer having a carboxylic acid (salt) group and cement.
For example, water reducing agent having lignin sulfonic acid, melamine sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, polyalkylene glycol chain and acid group; polymer emulsion such as copolymer of various vinyl monomers such as alkyl (meth) acrylate; Retarding agents other than the above-mentioned polymer having a carboxylic acid (salt) group such as gluconic acid; soluble calcium salts such as calcium chloride, calcium nitrite, calcium nitrate, calcium bromide, calcium iodide, iron chloride, magnesium chloride, etc. Fasteners / accelerators such as chloride, sulfate, potassium hydroxide, sodium hydroxide, carbonate, thiosulfate, formate such as formic acid and calcium formate, alkanolamine, alumina cement, calcium aluminate silicate; Mineral oil-based antifoaming agents such as coconut oil and liquid paraffin; animal and vegetable oils, sesame oil, castor oil, these Fatty antifoaming agents such as alkylene oxide adducts; oleic acid, stearic acid, fatty acid antifoaming agents such as these alkylene oxide adducts; glycerin monoricinolate, alkenyl succinic acid derivatives, sorbitol monolaurate, sorbitol trioleate Fatty acid ester antifoaming agents such as natural wax; oxyethylene oxypropylene copolymers, oxyalkylene antifoaming agents such as compounds obtained by adding 1 mol or 2 mol or more of ethylene oxide and / or propylene oxide to higher alcohols and higher amines ; Alcohol defoamers such as octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylene alcohol, glycols; Amide defoamers such as acrylate polyamines; Phosphate defoamers such as tributyl phosphate and sodium octyl phosphate ; Metal soap antifoaming agents such as aluminum stearate and calcium oleate; Silicone antifoaming agents such as dimethyl silicone oil, silicone paste, silicone emulsion, organically modified polysiloxane (polyorganosiloxane such as dimethylpolysiloxane) and fluorosilicone oil Foaming agent; resin soap, saturated or unsaturated fatty acid, sodium hydroxystearate, lauryl sulfate, ABS (alkyl benzene sulfonic acid), LAS (linear alkyl benzene sulfonic acid), alkane sulfonate, polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether, polyoxy Ethylene alkyl (phenyl) ether sulfate or its salt, polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether phosphate or its salt, protein material, alkenyl sulfoco AE agents such as succinic acid and α-olefin sulfonate; other surfactants; waterproofing agents such as fatty acids (salts), fatty acid esters, fats and oils, silicon, paraffin, asphalt, wax; nitrites, phosphates, zinc oxide, etc. Antirust agent for cracking; Crack reducing agent such as polyoxyalkyl ether; Expansion agent such as ettringite and coal; Others, cement wetting agent, thickener, separation reducing agent, flocculant, drying shrinkage reducing agent, strength enhancer Examples thereof include a self-leveling agent, a coloring agent, and an antifungal agent.

本発明のセメント組成物は、上記のとおり、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体とセメントとを必須成分として含む。
優れた硬化遅延効果を発現することから、本発明のセメント組成物における、上記カルボン酸(塩)基を有する重合体は、セメント100質量%に対して、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜8質量%であることがより好ましい。
本発明のセメント組成物は、本発明のセメント組成物100質量%に対し、セメントを90〜99.99質量%含むことが好ましく、92〜99.95質量%含むことがより好ましい。
本発明のセメント組成物における、上記その他の成分の含有量は、本発明のセメント組成物100質量%に対し、0〜9.99質量%であることが好ましい。
As described above, the cement composition of the present invention contains the polymer having the carboxylic acid (salt) group and cement as essential components.
The polymer having a carboxylic acid (salt) group in the cement composition of the present invention is 0.01 to 10% by mass with respect to 100% by mass of cement because it exhibits an excellent curing delay effect. Is preferable, and it is more preferable that it is 0.05-8 mass%.
The cement composition of the present invention preferably contains 90 to 99.99 mass%, more preferably 92 to 99.95 mass% of cement with respect to 100 mass% of the cement composition of the present invention.
The content of the other components in the cement composition of the present invention is preferably 0 to 9.99% by mass with respect to 100% by mass of the cement composition of the present invention.

本発明のセメント組成物は、良好な硬化遅延性を発現するものであるが、後述する二次水和ピーク時間が、15〜50時間であることが好ましく、15〜40時間であることがより好ましく、15〜30時間であることがさらに好ましい。上記範囲であれば、高温高圧下においても、十分な硬化遅延性を発現可能となる。 The cement composition of the present invention expresses good curing delay, but the secondary hydration peak time described below is preferably 15 to 50 hours, more preferably 15 to 40 hours. Preferably, it is 15 to 30 hours. If it is the said range, sufficient retarding property can be expressed even under high temperature and high pressure.

本発明のセメント組成物は、上記のとおり、油井、ガス井の掘削用途に使用することが可能であるが、その他、土木・建築用、歯科用、地熱井の掘削用等に使用することが可能である。
本発明のセメント組成物は、油井若しくはガス井用のセメンチング用組成物として使用する場合、任意の方法で使用して良いが、例えば、二栓式セメンチング、インナーストリングセメンチング、多段式セメンチング、ライナーセメンチング等の公知の方法や、必要に応じてそれらを変形した方法を採用することができる。
本発明のセメント組成物は、油井若しくはガス井用のセメンチング用組成物として使用する場合、坑井内に挿入したケーシングパイプの外側の地層との間隙にセメントを充填してケーシングパイプを固定する為のプライマリセメンチングや、その後の補修を目的とした補修セメンチング等に使用することができる。本発明のセメント組成物を例えばプライマリセメンチングに使用する場合は、複数の地層間で地層流体の移動が起こらないようにすることができる。また、ケーシングパイプを充分に固定することができる。
本発明のセメント組成物を使用する際に、水の使用量は任意であるが、例えば油井若しくはガス井用のセメンチング用組成物として使用する場合、水セメント比(W/C比)を30〜150%程度とすることが好ましい。本発明のセメント組成物と水を含み、水セメント比が30〜150%のセメントスラリーは、油井若しくはガス井用のセメンチングに好適に使用することが可能である。
As described above, the cement composition of the present invention can be used for oil well and gas well drilling applications, but can also be used for civil engineering / architecture, dental use, geothermal well drilling, and the like. Is possible.
The cement composition of the present invention may be used in any method when used as a cementing composition for oil wells or gas wells. For example, two-plug cementing, inner string cementing, multistage cementing, liner cementing It is possible to adopt a known method such as the above or a method obtained by modifying them as necessary.
When the cement composition of the present invention is used as a cementing composition for oil wells or gas wells, the cement composition is used to fix the casing pipe by filling the gap with the outer layer of the casing pipe inserted into the well. It can be used for primary cementing and repair cementing for the purpose of subsequent repairs. When the cement composition of the present invention is used for primary cementing, for example, it is possible to prevent the formation fluid from moving between a plurality of formations. Further, the casing pipe can be sufficiently fixed.
When using the cement composition of the present invention, the amount of water used is arbitrary. For example, when used as a cementing composition for oil wells or gas wells, the water cement ratio (W / C ratio) is 30 to 30. About 150% is preferable. A cement slurry containing the cement composition of the present invention and water and having a water-cement ratio of 30 to 150% can be suitably used for cementing for oil wells or gas wells.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<重量平均分子量及び数平均分子量の測定>
重合体の重量平均分子量及び数平均分子量の測定は、下記条件で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて行った。
測定装置:東ソー社製 HLC−8320GPC
検出器:RI
カラム:昭和電工株式会社製 Shodex Asahipak GF−310−HQ,GF−710−HQ
カラム温度:40℃
流速:0.5mL/min
検量線:創和科学株式会社製 POLYACRYLIC ACID STANDARD
溶離液:0.1N酢酸ナトリウム水溶液
<Measurement of weight average molecular weight and number average molecular weight>
The weight average molecular weight and number average molecular weight of the polymer were measured using GPC (gel permeation chromatography) under the following conditions.
Measuring apparatus: HLC-8320GPC manufactured by Tosoh Corporation
Detector: RI
Column: Shodex Asahipak GF-310-HQ, GF-710-HQ manufactured by Showa Denko KK
Column temperature: 40 ° C
Flow rate: 0.5 mL / min
Calibration curve: POLYACRYLIC ACID STANDARD made by Soka Science Co., Ltd.
Eluent: 0.1N sodium acetate aqueous solution

<重合体水溶液、重合体組成物中の単量体等の測定>
単量体の測定は、下記条件で液体クロマトグラフィーを用いて行った。
測定装置:Waters社製 Alliance e2695システム
検出器:Waters社製 UV検出器 2489UV/Vis検出器
カラム:昭和電工株式会社製 SHODEX RSpak DE−413
カラム温度:35.0℃
流速:1.0ml/min
溶離液:0.1質量%リン酸水溶液
<Measurement of polymer aqueous solution, monomers in polymer composition>
The monomer was measured using liquid chromatography under the following conditions.
Measuring device: Waters Alliance e2695 system detector: Waters UV detector 2489 UV / Vis detector Column: Showa Denko Co., Ltd. SHODEX RSpak DE-413
Column temperature: 35.0 ° C
Flow rate: 1.0 ml / min
Eluent: 0.1% by mass phosphoric acid aqueous solution

<固形分の測定>
120℃に加熱したオーブンで重合体組成物1.0質量部に水2.0質量部を加えたものを2時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の重量変化から、固形分(%)と、揮発成分(%)を算出した。
<Measurement of solid content>
In an oven heated to 120 ° C., 1.0 part by mass of the polymer composition and 2.0 parts by mass of water were left to stand for 2 hours for drying treatment. From the weight change before and after drying, the solid content (%) and the volatile component (%) were calculated.

<熱分解温度の測定>
まず、重合体組成物を下記条件で粉体化を行った。
重合体水溶液をアルミカップに1質量部秤量し、真空乾燥(1.33hPa(1mmHg)、50℃、8時間)した。その後、重合体を乳鉢で粉砕し、粉体の重合体を得た。
得られた粉体の重合体の熱分解温度測定は、下記条件で熱重量分析−示差熱分析(TG−DTA)装置を用いて測定した。図1に示すように、初期の徐々に重量減少するTG曲線の接線と、高温度側で急激に重量減少するTG曲線の変曲点の接線が交差する点の温度を熱分解温度T(℃)とした。
測定装置:Bruker AXS社製 TG−DTA2000SR
温度領域:30〜500℃
昇温速度:10℃/min
流通ガス:窒素 50ml/min
秤量:3〜15mg
<Measurement of thermal decomposition temperature>
First, the polymer composition was pulverized under the following conditions.
1 part by mass of the polymer aqueous solution was weighed in an aluminum cup and vacuum dried (1.33 hPa (1 mmHg), 50 ° C., 8 hours). Thereafter, the polymer was pulverized in a mortar to obtain a powdered polymer.
The thermal decomposition temperature of the obtained powder polymer was measured using a thermogravimetric analysis-differential thermal analysis (TG-DTA) apparatus under the following conditions. As shown in FIG. 1, the temperature at the point where the tangent line of the TG curve where the initial weight gradually decreases and the tangent point of the inflection point of the TG curve where the weight decreases rapidly on the high temperature side is expressed as the pyrolysis temperature T (° C. ).
Measuring device: TG-DTA2000SR manufactured by Bruker AXS
Temperature range: 30-500 ° C
Temperature increase rate: 10 ° C / min
Circulating gas: Nitrogen 50ml / min
Weighing: 3-15mg

<硬化遅延性の測定>
セメント組成物の硬化遅延性の測定は、下記条件にて等温熱量計装置を用いて測定し、二次水和ピークの時間を算出した。二次水和ピーク時間が増加するほど硬化遅延性が高いこととなる。
等温熱量計:Thermometric製 TAM AIR
セメント:宇部三菱セメント株式会社製 油井セメントOWC−G
水添加量:44質量%/セメント
重合体添加量:0.3質量%/セメント
測定温度:20℃
<Measurement of cure retardation>
The cure retardancy of the cement composition was measured using an isothermal calorimeter device under the following conditions, and the time of the secondary hydration peak was calculated. As the secondary hydration peak time increases, the cure delay is higher.
Isothermal calorimeter: TAM AIR manufactured by Thermometric
Cement: Oil well cement OWC-G manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd.
Water addition amount: 44% by mass / cement polymer addition amount: 0.3% by mass / cement measurement temperature: 20 ° C.

<製造例1>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水140質量部、40質量%3−アリルオキシ−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下、「40%HAPS」とも称する)266質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、80質量%アクリル酸水溶液(以下、「80%AA」とも称する)250質量部を90分間と、40%HAPS266質量部を60分間と、1質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下、「1%SHP」とも称する)11質量部を90分間と、15質量%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、「15%NaPS」とも称する)18質量部を55分間と更に続いて63質量部を55分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、15%NaPS以外は一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに10分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の共重合体組成物(重合体組成物(1))を得た(含まれる共重合体を重合体(1)とする)。
なお、31P−NMRにて、重合体(1)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<Production Example 1>
In a 2.5 L capacity SUS316 separable flask equipped with a thermometer, reflux condenser, and stirrer, 140 parts by mass of ion-exchanged water, 40% by mass, sodium allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonate, aqueous solution 266 parts by mass (hereinafter also referred to as “40% HAPS”) was charged. Thereafter, while stirring the aqueous solution in the polymerization kettle, the temperature of the aqueous solution was raised to reflux with an external jacket.
Next, 250 parts by mass of 80% by mass acrylic acid aqueous solution (hereinafter also referred to as “80% AA”) for 90 minutes, 40% HAPS 266 parts by mass for 60 minutes, 1% by mass sodium hypophosphite aqueous solution (hereinafter, 11 parts by weight (also referred to as “1% SHP”) for 90 minutes, 18 parts by weight of 15% by weight aqueous sodium persulfate (hereinafter also referred to as “15% NaPS”) for 55 minutes, and then 63 parts by weight for 55 minutes The ink was dropped from the tip nozzle through separate supply paths at two supply speeds. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate except for 15% NaPS.
After completion of the dropwise addition, the reaction solution was kept at the refluxing temperature for an additional 10 minutes to complete the polymerization. Thus, the copolymer composition (polymer composition (1)) of the present invention was obtained (the copolymer contained is referred to as polymer (1)).
In addition, it was confirmed by 31 P-NMR that a hypophosphorous acid (salt) group (sodium hypophosphite group) was introduced into the polymer (1).

<製造例2>
重合条件を表1に記載の方法に変更する以外は、製造例1と同様にして共重合体組成物(重合体組成物(2))を得た(含まれる共重合体を重合体(2)とする)。
なお、表1中の「2%SHP」とは、2質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液を表す。31P−NMRにて、重合体(2)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<Production Example 2>
A copolymer composition (polymer composition (2)) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the polymerization conditions were changed to those described in Table 1. (The copolymer contained in the polymer (2 )).
In addition, “2% SHP” in Table 1 represents a 2 mass% sodium hypophosphite aqueous solution. It was confirmed by 31 P-NMR that a hypophosphorous acid (salt) group (sodium hypophosphite group) was introduced into the polymer (2).

<製造例3>
重合条件を表1に記載の方法に変更する以外は、製造例1と同様にして共重合体組成物(重合体組成物(3))を得た(含まれる共重合体を重合体(3)とする)。
なお、31P−NMRにて、重合体(3)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<Production Example 3>
A copolymer composition (polymer composition (3)) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the polymerization conditions were changed to those described in Table 1. (The copolymer contained in the polymer (3 )).
In addition, it was confirmed by 31 P-NMR that a hypophosphorous acid (salt) group (sodium hypophosphite group) was introduced into the polymer (3).

Figure 2015193529
Figure 2015193529

<製造例4>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水271質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより還流するまで昇温させた。
次に、80%AA526質量部を180分間と、40%HAPS175質量部を20分間と更に続いて524質量部を120分間と2段階の供給速度で、45質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下、「45%SHP」とも称する)55質量部を180分間と、15%NaPS90質量部を130分間と更に続いて100質量部を70分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、40%HAPS、15%NaPS以外は一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに10分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の共重合体組成物(重合体組成物(4))を得た(含まれる共重合体を重合体(4)とする)。
なお、31P−NMRにて、重合体(4)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<Production Example 4>
271 parts by mass of ion-exchanged water was charged into a 2.5 L SUS316 separable flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, and a stirrer. Then, it heated up until it refluxed with an external jacket, stirring the aqueous solution in a superposition | polymerization kettle.
Next, a 45% by weight sodium hypophosphite aqueous solution (hereinafter referred to as a 50% by weight sodium hypophosphite aqueous solution at a feed rate of two stages, ie, 80% AA 526 parts by weight, 180% 40% HAPS 175 parts by weight, and then 524 parts by weight 120 minutes. (Also referred to as “45% SHP”) 55 parts by weight for 180 minutes, 15% NaPS by 90 parts by weight and 130 parts by weight, followed by 100 parts by weight for 70 minutes through two separate feed speeds. It dripped from the nozzle. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate except for 40% HAPS and 15% NaPS.
After completion of the dropwise addition, the reaction solution was kept at the refluxing temperature for an additional 10 minutes to complete the polymerization. Thus, a copolymer composition (polymer composition (4)) of the present invention was obtained (the copolymer contained is referred to as polymer (4)).
In addition, it was confirmed by 31 P-NMR that a hypophosphorous acid (salt) group (sodium hypophosphite group) was introduced into the polymer (4).

<製造例5>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水215質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、80%AA250質量部を90分間と、40%2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸水溶液(以下、「40%AMPS」とも称する)506質量部を90分間と、48質量%水酸化ナトリウム水溶液81質量部を90分間と、1質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下、「1%SHP」とも称する)11質量部を90分間と、15%NaPS43質量部を110分間とを、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに10分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の共重合体組成物(重合体組成物(5))を得た(含まれる共重合体を重合体(5)とする)。
なお、31P−NMRにて、重合体(5)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<Production Example 5>
215 parts by mass of ion-exchanged water was charged into a 2.5 L SUS316 separable flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, and a stirrer. Thereafter, while stirring the aqueous solution in the polymerization kettle, the temperature of the aqueous solution was raised to reflux with an external jacket.
Next, 250 parts by mass of 80% AA for 90 minutes, 506 parts by mass of 40% 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid aqueous solution (hereinafter also referred to as “40% AMPS”) for 90 minutes, and 48% by mass hydroxylation 81 parts by mass of an aqueous sodium solution for 90 minutes, 11 parts by mass of a 1% by mass sodium hypophosphite aqueous solution (hereinafter also referred to as “1% SHP”) for 90 minutes, and 43 parts by mass of 15% NaPS for 110 minutes, It dropped from the tip nozzle through a separate supply path. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate.
After completion of the dropwise addition, the reaction solution was kept at the refluxing temperature for an additional 10 minutes to complete the polymerization. Thus, a copolymer composition (polymer composition (5)) of the present invention was obtained (the copolymer contained is referred to as polymer (5)).
In addition, it was confirmed by 31 P-NMR that a hypophosphorous acid (salt) group (sodium hypophosphite group) was introduced into the polymer (5).

<製造例6>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水530質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、80%AA360質量部を75分間と、15%NaPS21質量部を90分間とを、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして比較重合体組成物(比較重合体組成物(1))を得た(含まれる重合体を比較重合体(1)とする)。
本発明の重合体(1)〜(5)、比較重合体(1)の測定結果を表2〜4にまとめた。
<Production Example 6>
530 parts by mass of ion-exchanged water was charged into a 2.5 L SUS316 separable flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, and a stirrer. Thereafter, while stirring the aqueous solution in the polymerization kettle, the temperature of the aqueous solution was raised to reflux with an external jacket.
Next, 80% AA 360 parts by mass was dropped from the tip nozzle for 75 minutes and 15% NaPS 21 parts by mass for 90 minutes through separate supply paths. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate.
After completion of the dropwise addition, the reaction solution was kept at the refluxing temperature for 30 minutes to complete the polymerization, thereby completing the polymerization. In this way, a comparative polymer composition (comparative polymer composition (1)) was obtained (the contained polymer is referred to as comparative polymer (1)).
The measurement results of the polymers (1) to (5) and the comparative polymer (1) of the present invention are summarized in Tables 2 to 4.

Figure 2015193529
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Figure 2015193529
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Figure 2015193529
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<実施例1〜5、比較例1〜3>
得られた重合体(1)〜(5)、比較重合体(1)、及びリグニンスルホン酸を上記に記載した方法で、熱分解温度の測定を行った。更に、上記に記載した方法で、重合体(1)〜(5)、比較重合体(1)、及びリグニンスルホン酸を添加したセメント組成物の硬化遅延性の評価を行った。硬化遅延性の評価においては、重合体未添加のセメント組成物の評価も行った。これらの結果を表5と図1、図2に示した。
<Examples 1-5, Comparative Examples 1-3>
The obtained polymers (1) to (5), comparative polymer (1), and lignin sulfonic acid were measured for the thermal decomposition temperature by the method described above. Furthermore, the curing retardancy of the cement compositions to which the polymers (1) to (5), the comparative polymer (1), and lignin sulfonic acid were added was evaluated by the method described above. In the evaluation of the retarding property, the cement composition not added with the polymer was also evaluated. These results are shown in Table 5 and FIGS.

Figure 2015193529
Figure 2015193529

表5、図1、図2に示す結果から、本発明に係る重合体は、高い熱分解温度と硬化遅延性とを両立することが明らかとなった。このような本発明に係る重合体は、高温下でも十分な硬化遅延性を発現できるものである。 From the results shown in Table 5, FIG. 1 and FIG. 2, it has been clarified that the polymer according to the present invention has both a high thermal decomposition temperature and a curing retardancy. Such a polymer according to the present invention can exhibit sufficient curing retardation even at high temperatures.

Claims (7)

熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体、及び、セメントを含むことを特徴とするセメント組成物。 A cement composition comprising a polymer having a carboxylic acid (salt) group having a thermal decomposition temperature of 250 ° C. or higher, and cement. 前記重合体が、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含むことを特徴とする請求項1に記載のセメント組成物。 The said polymer contains the structural unit derived from the (meth) acrylic acid (salt), and the structural unit derived from the monomer which has a sulfonic acid (salt) group, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Cement composition. 前記重合体が、単量体に由来する構造単位の合計100モル%に対して、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位を5〜50モル%含むことを特徴とする請求項2に記載のセメント組成物。 The polymer contains 5 to 50 mol% of structural units derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group with respect to a total of 100 mol% of structural units derived from the monomer. The cement composition according to claim 2. 前記セメントが油井用セメントであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセメント組成物。 The cement composition according to claim 1, wherein the cement is an oil well cement. 油井又はガス井のセメンチング用であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセメント組成物。 The cement composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the cement composition is used for cementing oil wells or gas wells. 熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体を含むことを特徴とするセメント硬化遅延剤。 A cement curing retarder comprising a polymer having a carboxylic acid (salt) group having a thermal decomposition temperature of 250 ° C. or higher. 前記重合体は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含むことを特徴とする請求項6に記載のセメント硬化遅延剤。 The said polymer contains the structural unit derived from the (meth) acrylic acid (salt), and the structural unit derived from the monomer which has a sulfonic acid (salt) group, The Claim 6 characterized by the above-mentioned. Cement hardening retarder.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019172365A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 株式会社日本触媒 (meth)acrylic acid copolymer-containing composition and method for producing (meth)acrylic acid copolymer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019172365A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 株式会社日本触媒 (meth)acrylic acid copolymer-containing composition and method for producing (meth)acrylic acid copolymer
JPWO2019172365A1 (en) * 2018-03-08 2021-03-11 株式会社日本触媒 (Meta) Acrylic Acid Copolymer-Containing Composition and Method for Producing (Meta) Acrylic Acid Copolymer
EP3763786A4 (en) * 2018-03-08 2021-12-01 Nippon Shokubai Co., Ltd. (meth)acrylic acid copolymer-containing composition and method for producing (meth)acrylic acid copolymer

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