JPH0624819A - 逸水防止用セメント組成物 - Google Patents
逸水防止用セメント組成物Info
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- JPH0624819A JPH0624819A JP22058292A JP22058292A JPH0624819A JP H0624819 A JPH0624819 A JP H0624819A JP 22058292 A JP22058292 A JP 22058292A JP 22058292 A JP22058292 A JP 22058292A JP H0624819 A JPH0624819 A JP H0624819A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
広範囲の地層における逸水を効率良く防止でき、高温環
境下での硬化特性に優れ、且つ耐圧特性に優れた逸水防
止用セメント組成物の提供にある。 【構成】 セメント及び低活性シリカ質粉体からな
る組成物であって、この組成物の粉末度がブレーン値で
5000〜13000cm2/g、組成物中の低活性シ
リカ質粉体の含有量が10〜60重量%である逸水防止
用セメント組成物。
Description
削された坑井のセメンチングに使用する材料に関するも
のである。特に、石油採掘や地下に貯溜する熱水,水蒸
気の採取を目的とした油井や地熱井のセメンチングに使
用する材料である。さらに詳しくは、これら坑井の地層
中の亀裂,ヘアクラック,低密度砂層等にセメントを逸
流させることなく、効率良く浸透・充填・閉塞・固化さ
せることによって、地層の強化を図り、その後の掘削作
業を円滑にするための材料を提供することにある。
細な間隙を充填する方法として、セメントを充填・固化
する方法、逸泥防止材(クルミの殻,パーライト,綿実
等のLCM材料)で充填・閉塞する方法、粘土鉱物の膨
潤作用、ポリマーの発泡現象、または低比重化方法を利
用した閉塞等の方法がある。
はマイクロバルーンを添加して低比重化を図り坑底に加
わる圧力を軽減すると同時に、これら添加材料による物
理的閉塞効果を狙った方法が採られている。また、セメ
ントスラリーのチキソトロピック性(逸流抵抗性)を向
上させるための化学混和剤を添加する方法などがある。
しかし、いずれの場合も使用するセメントの粉末度はプ
レーン比表面積で、3000〜4500cm2/g程度
であって、セメントの粉末度に格別の配慮がなされてい
ないのが現状である。特に、低比重化材を添加する方法
では、低比重化材の粒径によって、浸透・閉塞可能な間
隙径が狭い範囲に限定され、逸水防止効果が十分でなか
った。すなわち、低比重化材の粒径が過大になると地層
の間隙への浸透が不可能となり、また逆に低比重化材の
粒径が小さ過ぎると地盤内へ逸流するため好ましくな
い。
る種々の間隙が存在し、これら種々の間隙を満遍なく充
填閉塞して固化させる技術は、いまだ十分確立されてい
ないのが現状である。
油井・地熱井の掘削時にしばしば遭遇する浸透性地層あ
るいは大きさの異なる種々の亀裂等にボーリング用泥水
やセメントスラリー等が逸流することを防止させること
にある。
間から幅の広い亀裂に至るまでの広範囲の空隙が存在す
る。本発明は、このような種々の空隙の充填・閉塞さら
には固化までの過程を効率的に行うセメント系材料を提
供することを狙いとしている。
深度が深くなると逸水層といえども温度は上昇し、さら
に泥水やセメントスラリーの柱圧によって坑底での圧力
は上昇する。したがって、本発明では、セメント系材料
に高温対策を施こすとともに、高圧下における障害を克
服(高圧下で構成粒子の破壊を起こさせない)すること
も二次的な課題である。
物であって、この組成物の粉末度がプレーン値で500
0〜13000cm2/g、組成物中の低活性シリカ質
粉体の含有量が10〜60重量%である逸水防止用セメ
ント組成物、である。本発明の好ましい態様は、 (2)セメントが中庸熱型又は耐硫酸塩型である上記
(1)に記載の逸水防止用セメント組成物、 (3)低活性シリカ質粉体が硬珪石粉砕物である上記
(1)に記載の逸水防止用セメント組成物、 (4)上記(1)において低活性シリカ質粉体の含有量
が25〜50重量%である逸水防止用セメント組成物、 (5) セメント及び低活性シリカ質粉体からなる組成
物が、セメントと低活性シリカ質物質を竪型ローラミル
で混合粉砕に得られるものである上記(1)に記載の逸
水防止用セメント組成物、および (6) 上記(1)において組成物の粉末度がブレーン
値で6000〜10000cm2/gであり、かつ30
μm以上が5重量%以下である逸水防止用セメント組成
物、である。
は、その構成粒子が非常に細かいことが必要条件とな
り、このため粉末度はブレーン比表面積で5000〜1
3000cm2/g程度であることが望ましい。ブレー
ン値13000cm2/gよりも細かく粉砕しても、逸
水防止機能に期待するほどの効果はみられない。セメン
トを微粉砕することによる粉砕コストの高騰も考慮する
とブレーン値6000〜10000cm2/gの範囲が
望ましい。この場合、逸水防止用セメント組成物として
の構成粒子の最大粒径は小さくする方が好ましく、その
大部分は30μm以下、好ましくは15μmであること
が望ましい。
(高C2S系)あるいは耐硫酸塩型(ASTM Typ
e VまたはAPIクラスG)のクリンカーとせっこう
からなるものが使用できる。このうちでは、中庸熱ある
いは耐硫酸塩等の低C3A型のクリンカーを使用するこ
とが好ましい。
活性のシリカ質粉体の添加である。逸流層に微細な間隙
が多い場合には、セメントスラリー中の構成粒子、すな
わちセメント及び低活性シリカ質粉体は分散剤の添加に
よって十分に分散されていなければならない。この際、
添加された低活性シリカ質粉体は同時に微粉砕されたセ
メント粉体中に均一に分布し、分散剤を添加したスラリ
ー中でのセメントの分散を助長する。シリカ質粉体は少
なくともポルトランドセメントよりも低活性で硬度の高
いものが望ましい。例えば、高珪石,珪石,高炉スラ
グ,シリカフォーム等が使用でき、このうちでは硬珪石
が好ましい。逆に、白土,珪藻土等の天然ポゾランは好
ましくない。硬珪石はシリカ含有量が高く、地熱井など
の高温条件下(水熱条件下)では、セメント水和物と反
応して熱的に安定なトバモライト,ゾノライトを生成
し、耐久性向上の面でも効果的である。
子からなる本発明の逸水防止用セメント組成物は、セメ
ントの極く初期の促進された水和反応により、粒子が凝
集する。凝集粒子は逸水層において架橋組織を形成し、
この構造が逐次増大することによって逸流を抑制させる
とともに、効率良く空隙部分に充填される。低活性シリ
カ質粉体はこの段階では安定なため、凝集組織にあって
骨格の役目を果し、凝集組織の安定化及びフレキシビリ
ティを助長させるために不可欠である。適度にシリカ質
粉体がセメント粒子と凝集組織を形成すると、その組織
は安定し、かつ単位容槓当りの重量は小さくなり、空隙
部への充填効率も向上する。このような効果を発揮させ
るための低活性シリカ質粉体は逸水防止田セメント組成
物の内割重量基準で10〜60%、より好ましくは25
〜50%が望ましい。なお、このようにセメント粒子の
凝集構造によって逸水層の空隙を充填させる場合、界面
活性剤は使用しない方が得策である。また、充填後の地
層との付着力を増大させるために、マグネシア系、カル
シア系、カルシウムサルホアルミネート系、せっこう系
等の膨張材を添加することも効果的である。
微粉砕しても良いが、低活性シリカ質粉体の上記のよう
な効果を高めるためには、竪型ミルで混合粉砕(同時粉
砕)するのが望ましい。
子の充填・閉塞機能を著しく高める。すなわち、微細な
間隙が多く存在する逸流層では、セメント粒子のスラリ
ー中での分散を助長し、微細な空隙への浸透性を高める
作用をする。一方、幅の広い亀裂,節理等の多い大規模
逸水層においては、セメント粒子の凝集組織の形成なら
びにその凝集組織の強化に低活性シリカ質粉体が重要な
役割を果す。その結果、セメント粒子径より非常に大き
い凝集組織を形成し、大きい空間を効率良く充填・閉塞
・固化させることが可能となり、逸水層における泥水や
セメントスラリーの逸流を著しく低減させることができ
る。なお、逸水層の構造は極めて複雑であるため、実際
のセメンチングにおいてはセメント粒子を分散させるこ
とと、逆に凝集組織を形成させることの作業を繰り返し
行うことがより効果的である。
ー,せっこう,低活性シリカ質粉体及びこれらの配合割
合及び混合物としての粉宋度を表1に示す。この場合、
特記したものを除き、ポルトランドセメントクリンカ
ー,せっこう及び低活性シリカ質粉体は、竪型ローラミ
ルで混合粉砕したものである。
合物組成を表2に、硬珪石及び高炉スラグの化学組成を
表3に示す。
ラリーの逸流抵抗性を試験した。試験装置はアメリカ石
油協会(API)Spec.10に規定のシックニング
タイムテスターを用い、あらかじめ所定粘度(11 A
Bc)になるように調製したセメントスラリーを試料容
器に入れたのち、加圧下(280kgf/cm2)で8
0℃まで30分間で加温した。その後、20分間試料容
器の回転を停止させたのち、直ちに回転を再間させ、回
転再開前後のスラリーの粘度上昇値を測定し、これを逸
流抵抗性の指標とした。すなわち、スラリーの粘度上昇
の大きいものほど外力に対して抵抗する力が大きく、流
動しにくいものとなる。この試験結果を表4に示す。
組成物の粉末度(ブレーン値)が小さ過ぎると硬化し流
動性が損なわれるため好ましくない。また、ブレーン値
が14000cm2/g程度になると水セメント比が大
きくなり過ぎることもあって、凝集組織が脆弱になる。
硬珪石の最適含有量が概ね35重量%に存在することが
わかる。ポルトランドセメントクリンカーでは、耐硫酸
塩型及び中庸熱の方が普通型よりも好ましいことが理解
できる。
0重量%一定とし、分散剤(ナフタリンスルフォン酸塩
高縮合物)をセメント組成物に対して2重量%添加して
スラリーを調製し、砂層への浸透性を測定した。砂層は
粒径0.3mm以下の天然砂を充填・締固めを行った
(φ5×10cm)。この砂層の透水係数の範囲は、
4.3×10−2〜4.7×10−2であった。測定
は、スラリー(3リットル)を2.5kgf/cm2条
件下で砂層上面に15分間圧送し、砂層底部より流出し
たスラリーの容積を測定した。結果を表5に示す。
物の粉末度はブレーン値5000〜11000cm2/
g程度が好ましいが、14000cm2/gを超えると
浸透性は寧ろ低下する傾向にある。また、ポルトランド
セメントクリンカーど低活性シリカ粉は、分離粉砕する
よりも混合粉砕の方がより好ましいことがわかる。
ラリー粘度11 ABc)し、200℃,210kgf
/cm2条件下で7日間養生を行い、硬化体の圧縮強度
を測定した。供試体寸法は、2インチ立方とし、養生は
アメリカ石油協会Spec.10に規定のキュアリング
チャンバーを使用した。結果を表6に示す。
セメントは、固化するか、強度発現性が大きいと坑壁を
強固にし、その後の浚渫・掘進作業が円滑となる。低活
性シリカ質粉体が少な過ぎるか、また、多過になると、
強度発現性が悪く好ましくない。また、ブレーン値が1
4000cm2/g程度になると水セメント比が大きく
なり過ぎ、強度が小さくなるため、粉末度はブレーン値
5000〜11000cm2/g程度が好ましい。
は、以下のような効果がある。 (1)使用材料の種類及び粉末度が限定された本発明の
逸水防止用セメント組成物は、砂層の細かい間隙から大
きい亀裂の広範囲の地層における逸水を効率良く防止で
きる。 (2)この理由は、セメントの粉末度を細かくすること
による初期水和反応の促進及びその利用、低活性シリカ
質粉末によるスラリー中でのセメント粒子の凝集組織の
安定化あるいは逆にスラリー中でのセメント粒子の分散
性向上効果によるものである。 (3)高温環境下での硬化特性にも優れているので、高
深度油井や高温地熱井にも使用できる。 (4)使用材料は、耐圧特性に侵れており、高圧下にお
ける劣化対策が不要である。
Claims (1)
- 【請求項1】 セメント及び低活性シリカ質粉体か
らなる組成物であって、この組成物の粉末度がブレーン
値で5000〜13000cm2/g、組成物中の低活
性シリカ質粉体の含有量が10〜60重量%である逸水
防止用セメント組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22058292A JP3198643B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 逸水防止用セメント組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22058292A JP3198643B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 逸水防止用セメント組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0624819A true JPH0624819A (ja) | 1994-02-01 |
JP3198643B2 JP3198643B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=16753235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22058292A Expired - Lifetime JP3198643B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 逸水防止用セメント組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3198643B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009530220A (ja) * | 2006-03-21 | 2009-08-27 | ハルリブルトン エネルギ セルビセス インコーポレーテッド | 低水和熱セメント組成物、及び該組成物の使用方法 |
-
1992
- 1992-07-09 JP JP22058292A patent/JP3198643B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009530220A (ja) * | 2006-03-21 | 2009-08-27 | ハルリブルトン エネルギ セルビセス インコーポレーテッド | 低水和熱セメント組成物、及び該組成物の使用方法 |
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JP3198643B2 (ja) | 2001-08-13 |
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