JP2957293B2

JP2957293B2 - 掘削流体用組成物

Info

Publication number: JP2957293B2
Application number: JP2690191A
Authority: JP
Inventors: 暢成沢; 誠木村
Original assignee: TERUNAITO KK
Current assignee: TERUNAITO KK
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1999-10-04
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JPH073254A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油、天然ガス、土
木、鉱山などの掘削において、海水を溶媒とする掘削流
体に添加する掘削流体用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来から
石油、天然ガス、土木、鉱山などの掘削の際に用いる掘
削流体は、清水にベントナイトを主材として、カルボキ
シメチルセルロース、分散剤、pH調整剤、必要に応じて
潤滑剤や逸泥防止剤その他の必要な添加剤等を適宜に添
加して、掘削坑井の状況に適合するように作液されてい
る。

【０００３】これらの掘削流体は、海上あるいは海岸で
の掘削においては、海水が地下水等として掘削流体に混
入し、掘削流体を容易に汚染するため、掘削流体として
の物性を維持することができなくなる。

【０００４】また、従来からの海水を用いた掘削流体と
しては、掘削流体用添加剤、例えばベントナイト、カル
ボキシメチルセルロース等を予め清水に懸濁させ、充分
に掘削流体用添加剤を膨潤させた後に、海水で割る方式
によって、海水を用いた掘削流体を作液するものが知ら
れている。

【０００５】この海水で割る方式の掘削流体にあって
は、掘削流体としての物性を得るために、多量の掘削流
体の材料を添加しなければ、掘削坑井の状況に充分に適
合した特性を持った掘削流体を維持することは出来ない
等の欠点がある。また、海水を直接に掘削流体の溶媒と
して用いて、従来の掘削流体用材料を添加混合しても、
坑井の状況に適合した特性を持った掘削流体は得ること
が出来ない。

【０００６】これは、従来から用いられているベントナ
イトやカルボキシメチルセルロース、その他の掘削流体
添加剤が、清水を溶媒とした掘削流体を対象とした材料
であったため、海水中では充分に膨潤せず、増粘効果も
期待できず、坑井の状況に適合する掘削流体の特性を得
ることが出来ないためである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、海
水においても容易に懸濁、膨潤し、増粘効果が期待で
き、坑井の状況に適合した特性を有する、海水を用いた
掘削流体を容易に得るための掘削流体用組成物である本
発明品を発明するに至った。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は、ベントナイ
ト、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸系重
合体または共重合体、ゼオライト類、分散剤そして無機
塩類を均一に混練し、粉末化したことを特徴とする掘削
流体用組成物にある。

【０００９】本発明の組成物は、ベントナイト、カルボ
キシメチルセルロース、ポリアクリル酸系重合体または
共重合体で増粘効果の高いもの、ゼオライト類の無機担
体、分散剤および無機塩類からなる組成物である。

【００１０】具体的には、ベントナイト 100重量部に対
してカルボキシメチルセルロース15〜25重量部、ポリア
クリル酸系重合体または共重合体３〜10重量部、ゼオラ
イト類20〜35重量部、分散剤３〜10重量部そして無機塩
類５〜15重量部を充分に均一に混練りし、粉末化した組
成物である。

【００１１】ここに用いたベントナイトは、ナトリウム
型、カルシウム型のモンモリロナイトを主成分とした粘
土鉱物である。この粘土鉱物は、ベントナイトに代表さ
れるものであるが、本発明には、水膨潤性の特性のある
粘土鉱物であれば使用することができる。

【００１２】カルボキシメチルセルロースにあっては、
エーテル化度が 0.5〜1.6 、好ましくは 0.9〜1.2 で、
粘性が 250cp以上、好ましくは 1,000〜3,000cp のもの
であれば適用できる。

【００１３】ポリアクリル酸系重合体または共重合体に
あっては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル
酸（塩）、スチレンスルホン酸ソーダ、ビニルスルホン
酸ソーダ、無水マレイン酸から選ばれた１種以上３種以
内の単量体が組成中の90％以上を占める分子量 600万以
上、好ましくは 800〜1,200 万である重合体または共重
合体であり、これらの重合体または共重合体を１種また
は２種以上を併用して用いることができる。当該重合体
または共重合体は、粉体または逆相エマルジョン型にし
たもののどちらでも使用することができる。

【００１４】ゼオライト類にあっては、合成ゼオライト
および天然ゼオライト等のいずれをも用いることができ
る。ゼオライトは、その構造、化学組成によって、多く
の結晶型があり、特性もそれぞれ異なることが知られて
いるが、本発明の組成物には、これらのゼオライトのい
ずれもが使用できる。

【００１５】分散剤としては、分子量 2,500〜40,000、
好ましくは 4,000〜20,000のアクリル酸系ポリマー、た
とえば、ポリ（メタ）アクリル酸ソーダ、（メタ）アク
リル酸ソーダ・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、
（メタ）アクリル酸ソーダ・スチレンスルホン酸ソーダ
共重合体、スチレンスルホン酸ソーダ・無水マレイン酸
共重合体などがある。また、その他、リグニンスルホン
酸ソーダ、ニトロフミン酸及び天然フミン酸のナトリウ
ム塩、などがある。これらの分散剤を１種または２種以
上を併用して用いることができる。

【００１６】無機塩類については、（重）炭酸アルカリ
金属塩及びアンモニウム塩、（重）硫酸アルカリ金属塩
及びアンモニウム塩、縮合りん酸アルカリ金属塩、アル
ミン酸アルカリ金属塩、などがある。また上述の無機塩
類２種以上を併用しても良い。

【００１７】これらの物質を均一に混練りして得られる
本発明の組成物 2.0〜5.0 重量部を、塩濃度が10,000pp
m 以上の海水 100重量部に対して添加し、掘削現場で通
常使用されている撹拌機で撹拌するだけで、容易に15cp
以上の海水掘削流体が得られる。

【００１８】また、本発明の組成物は、清水に添加する
ことにより、従来と同じ清水掘削流体が得られる。この
場合、その添加量が海水の場合の添加量より少なくて
も、掘削流体の特性を維持した清水掘削流体が得られ
る。

【００１９】

【作用】本発明の組成物によれば、海水を直接に溶媒と
して用い、掘削現場で使用している撹拌機で撹拌するこ
とにより、容易に坑井の状況に適合した特性を持った掘
削流体を得ることが出来る。すなわち、本発明の組成物
を海水に溶解、懸濁せしめることにより、容易に坑井の
状況に適合した掘削流体を作液することができる。本発
明の組成物によれば、海水に投入し、掘削現場で通常使
用している撹拌機で撹拌するだけで、容易に懸濁、膨潤
し、増粘効果を示し、坑井の状況に適合する特性を持っ
た掘削流体を得ることができる。また、坑井の状況に応
じて、その掘削流体の特性を容易に選択、調整すること
ができる掘削流体が得られる。

【００２０】さらに、本発明の組成物を塩類濃度が10,0
00ppm 以上の海水に 2.0％以上添加することにより、掘
削流体を容易に得ることがきてる。

【００２１】また、本発明の組成物は、数種類の材料を
適宜な方法により均一に混練し、粉末一品化したもので
ある。このため、海水に懸濁せしめるだけで容易に掘削
流体を作液することができる。

【００２２】すなわち、本発明によれば、塩濃度が10,0
00ppm 以上の海水に対して、本発明の組成物を２〜５％
添加し、掘削現場で通常使用されている撹拌機で撹拌す
るだけで、容易に15cp以上の粘性を持った掘削流体を作
液することができる。ここで得られる掘削流体は、海水
で割水することまたは本発明の組成物を添加すること等
により流体の粘性の調整や、その他の掘削流体としての
特性の調整等をも可能にするため、管理面からも作業を
容易にすることができる。

【００２３】また、本発明の組成物を用いた海水掘削流
体は、その他の添加剤としての潤滑剤、逸泥防止剤等を
添加して、それぞれの効果を掘削流体に付加することが
できるうえ、これらの添加によって掘削流体としての特
性に何等の悪影響を受けるものではない。

【００２４】

【実施例】本発明の組成物ならびに人工海水または天然
海水を用いて掘削流体を作液し、その特性を比較した。

【００２５】〔実施例１〕容量５リットルのヘンシェル
型ミキサーにNa型ベントナイト1,000gを張り込んだ後
に、ヘンシェル型ミキサーを運転しながら、天然ゼオラ
イト粉末305g、逆相エマルジョン型アクリルアミド・ア
クリル酸ソーダ共重合体（分子量1,000 万、有効成分35
％）125g、Na−カルボキシメチルセルロース（エーテル
化度0.9 、粘度2,500cp ）175g、ポリアクリル酸ソーダ
粉末（分子量8,000 ）55g 、及び炭酸ソーダ90g を順次
張り込んだ後に、更に５分間運転をして均一な粉末状の
掘削流体用組成物（組成物Ａ）を得た。組成物Ａを30,0
00ppm の人工海水（市販の人工海水粉剤アクアマリンＳ
を水道水に溶かして得た） 100部に対して２，３，４，
及び５部を添加して得た各掘削流体の特性を測定した。
作液方法は、ガラスビーカーに一定量の人工海水を取
り、回転数1,000rpmのラボスターラーで撹拌しながら、
組成物Ａを人工海水 100部に対して、２，３，４，５部
になるように各々少量ずつゆっくりと添加した後、更に
30分撹拌して試験に供した。結果を表１に記す。

【表１】 FV：ファンネル粘度 500cc／500cc 秒 AV, FV, YV, GEL −strength、WLは、A.P.I.規格によ
る。 FW：遊離水

【００２６】〔実施例２〕実施例１で得た組成物Ａにつ
いて、15,000ppm 及び20,000ppm の人工海水での流体特
性を、実施例１と同様な方法で試験した。表２に15,000
ppm 、表３に20,000ppm の場合の結果を記す。

【表２】

【表３】

【００２７】〔実施例３〕Ca−ベントナイト1,000g、天
然ゼオライト（秋田県産）245g、逆相エマルジョン型ア
クリルアミド・アクリル酸ソーダ共重合物（分子量1,00
0 万、有効成分35％）120g、Na−カルボキシメチルセル
ロース（エーテル化度0.85、粘度2,800cp)146g、アクリ
ル酸ソーダ・メタクリル酸メチル共重合物粉体（分子量
12,000）20g 、アクリル酸ソーダ・スチレンスルホン酸
ソーダ共重合物粉体（分子量10,000）35g 、炭酸ソーダ
35g 、及びトリポリりん酸ソーダ35g を用いて、実施例
１と同様な方法で均一な粉末状の掘削流体用組成物（組
成物Ｂ）を得た。

【００２８】組成物Ｂは天然の海水（秋田県本庄市付近
の海岸で採取：塩濃度29,000ppm 、pH7.95）を用いて、
実施例１と同様に掘削流体を作って、その流体特性を測
定した。結果を表４に記す。

【表４】

【００２９】〔実施例４〕実施例１で得た組成物Ａを使
って、某BH抗打設ボーリング現場で使われている海水ベ
ースの掘削流体の流動特性の改善を試みた。

【００３０】即ち、現場よりサンプリングした掘削流体
100部に対し組成物Ａを 1.0部、1.5 部及び 2.5部添加
したときの流動特性の変化を測定した。試験の方法は、
実施例１と同様に行った。なお、現場よりサンプリング
した掘削流体の海水濃度は14,300ppm であった。結果を
表５に記す。

【表５】＊SG：比重

【００３１】表５で示すように、組成物Ａを添加する前
の掘削流体は、ファンネル粘度、見かけ粘度が低い割り
にはゲルストレングスが大きく、また、脱水量、遊離水
も異常に多い。しかし、組成物Ａを１％、 1.5％、２％
と添加してゆくにしたがって、掘削流体の流動特性は改
善された。

【００３２】

【発明の効果】本発明の掘削流体用組成物によれば、清
水の代わりに海水を使用して、容易に増粘効果が得ら
れ、坑井の状況に適合した特性を有する掘削流体を得る
ことができる。従って、石油、天然ガス、土木、鉱山な
どの掘削において広く利用できるものである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ベントナイト、カルボキシメチルセルロ
ース、ポリアクリル酸系重合体または共重合体、ゼオラ
イト類、分散剤そして無機塩類を均一に混練し、粉末化
したことを特徴とする掘削流体用組成物。