JPH111362A - 地熱井用セメント - Google Patents

地熱井用セメント

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JPH111362A
JPH111362A JP9156509A JP15650997A JPH111362A JP H111362 A JPH111362 A JP H111362A JP 9156509 A JP9156509 A JP 9156509A JP 15650997 A JP15650997 A JP 15650997A JP H111362 A JPH111362 A JP H111362A
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JP
Japan
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cement
cao
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present
molar ratio
Prior art date
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Withdrawn
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JP9156509A
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English (en)
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Etsuro Asakura
悦郎 朝倉
Toshiaki Kakinuma
俊明 柿沼
Kazuo Kawakami
和夫 川上
Kazuharu Ariki
和春 有木
Takeshi Yoshisaka
剛 美坂
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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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
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/02Portland cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】長期間の高温・高圧環境下でも劣化することな
く優れた所望の強度を維持することができること 【解決手段】本発明の地熱井用セメントは、Al2 3
5重量%〜40重量%及びCaO/SiO2 (モル比)
0.6〜2.0の化学組成を有するセメント90重量%
〜50重量%からなり、Al2 3の供給原料として
は、カルシウムアルミネート、高炉スラグ、フライアッ
シュ、ベントナイト、明礬石アルミナセメント等が挙げ
られる。またCaO/SiO2 源としては、セメント、
クリンカーが好ましく用いられ、この中でもCaO/S
iO2 (モル比)0.6〜2.0の化学組成を有するセ
メント又は遅効性クリンカーがよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地熱井用セメント
に関し、更に詳しくは本発明は、適度の遅硬性を有し、
かつ高温・高圧下で長期にわたり強度が維持される地熱
井用セメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】地熱資源調査や地熱発電では、地中深く
坑井を掘削するが、この坑井内への地下水やガスの流入
あるいは噴出流体の流出を遮蔽し、掘削後の坑井の崩壊
を防止するために、通常、その地点の坑井径に適した径
の鋼管(ケーシングパイプ)を所定の深度まで挿入す
る。その際、ケーシングパイプを固定・保護するため
に、ケーシングパイプと坑壁間の環状部にセメントスラ
リーを充填して固化させることが行われている。
【0003】このようなセメントとしては、高温・高圧
下に長期間曝されるため、このような条件下でも強度が
維持される必要があり、従来、このようなセメントとし
ては、クラスGセメントやクラスJセメント(アメリカ
石油協会の規格に規定されている油井セメント)が用い
られ、前者のクラスGセメントは、主として3CaO・
SiO2 を主成分としたセメントが用いられ、また後者
のクラスJセメントでは、主としてβ−2CaO・Si
2 クリンカーと珪酸質物質からなるセメントが用いら
れている。
【0004】また特開昭58−15049号公報には、
金属マグネシウム製造時に副生するレトルト残滓の再焼
成物を50〜90重量%、ケイ酸質物質を10〜45重
量%を含有する坑井用セメント組成物が記載され、その
一例として、SiO2 (31重量%)、Al2 3 (1
重量%)、Fe2 3 (6重量%)、CaO(57重量
%)、MgO(4重量%)、SO3 (0.2重量%)、
その他(2.4重量%)のものが示されており、高温・
高圧下で優れた強度を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如きクラスGセメントやクラスJセメントは、耐高温特
性、耐劣化特性等を目的としてケイ酸質物質を添加して
いるが、このようなセメントでは、凝結時間を延長する
ために凝結遅延剤を使用する必要があり、このためその
添加量に左右され、安定した品質のものが得られ難いと
いう問題あった。
【0006】更にクラスGセメントやクラスJセメント
では、長期間の高温・高圧下の環境では、セメント硬化
体中にゾノトライトが生成し、その結果硬化体の強度が
低下して亀裂ができ、ケーシングパイプが変形したり破
損して地熱蒸気の逸散ならびに生産蒸気の流量の減少が
生じることとなり、長期間にわたってケーシングパイプ
を保護することができないという問題がある。この傾向
は高温になるほど顕著となることが判明した。特開昭5
8−15049号公報に記載のセメントは、高温・高圧
下で優れた強度を有しているものの、前記と同様の理由
で高温・高圧環境下で長期間にわたって強度が維持でき
るか否かが今一つ問題であると考えられる。
【0007】そこで、本発明等は、前記の問題点につい
て、種々検討し長期間の高温・高圧環境下でも劣化する
ことなく優れた所望の強度を維持することができること
を目標として、特定の組成のセメントの研究を続けるな
か、Al2 3 を増量し、多量のAl2 3 を含有する
ものが、長期間の高温・高圧環境下でも劣化することな
く強度を維持することができることを見出し、この知見
に基づいて本発明はなされた。したがって、本発明が解
決しようとする課題は、長期間の高温・高圧環境下でも
劣化することなく優れた所望の強度を維持することがで
きる地熱井用セメントを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の課題は、
Al2 35重量%〜40重量%及びCaO/SiO2
(モル比)0.6〜2.0の化学組成を有するセメント
90重量%〜50重量%からなることを特徴とする地熱
井用セメントによって達成される。このように本発明で
は、セメント原料にAl2 35重量%〜40重量%含
有することにより長期間の高温・高圧環境下でセメント
硬化体の所望の強度を維持することができるという優れ
た効果を奏するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明すると、本発明の地熱井用セメントは、Al2 3
重量%〜40重量%及びCaO/SiO2 (モル比)
0.6〜2.0の化学組成を有するセメント90重量%
〜50重量%からなることを特徴とするものであり、A
2 3の供給原料としては、各種のものがあり、アル
ミナに富むクリンカー鉱物では、カルシウムアルミネー
ト、アウイン等が挙げられ、またスラグとしては高炉ス
ラグ、ハイアルミナスラグ等が挙げられ、フライアッシ
ュ、更には粘土類としてはベントナイト、カリオン、耐
火粘土、ばんど頁岩等が挙げられ、その他としては明礬
石、長石、陶石、アルミドロス、アルミナセメント等が
挙げられる。これらの1種類以上を使用することができ
る。
【0010】本発明において、CaO/SiO2 源とし
ては、セメント、クリンカーが好ましく用いられ、この
中でもCaO/SiO2 (モル比)0.6〜2.0の化
学組成を有するセメント又は遅効性クリンカーが本発明
において好ましい。本発明において、Al2 3のCa
O/SiO2 (モル比)0.6〜2.0のセメントに対
する割合は、セメント100重量%に対し、Al2 3
5重量%未満では、短期材令における強度は得られるも
のの長期間の高温・高圧環境下では所望の強度を維持す
ることができない。またセメント100重量%に対し、
Al2 340重量%を越えると短期材令から長期材令
にわたって強度の発現性が悪い。
【0011】またCaO/SiO2 (モル比)0.6〜
2.0の化学組成を有するセメントにおいて初めて初期
の目的が達成できるものであり、CaO/SiO2
0.6未満またCaO/SiO2 が2.0を越えると強
度の発現性が悪いので、実用上使用が困難である。本発
明では、セメントにかえてクリンカーを用いることもで
き、特に地熱井用セメントの充填に時間がかかる場合に
はビーライトが多くアルミネート相の少ないクリンカー
を用いることが好ましい。
【0012】本発明の地熱井用セメントには、通常のセ
メントに用いられる添加剤を添加することができる。こ
れらの添加剤としては、分散剤、リグニンスルホン酸塩
等の凝結遅延剤、パーライト等の比重調整材、必要に応
じて他の添加剤を加えることができる。本発明の地熱井
用セメントは、通常の方法で製造され、前述の如きモル
比を有するセメントにAl2 3又はアルミナ含有原料
を混合することにより得られる。この際、Al2 3
はアルミナ含有原料は、粉末状が好ましく、通常粒径は
1.0mm以下がよい。またブレーン値でいえば、通常
は1500〜4000cm2 /g、好ましくは2000
〜3500cm2 /gである。
【0013】
【作用】本発明では、セメントに多量のAl2 3、即
ちAl2 35重量%〜40重量%を含有させることに
より高温・高圧の環境下でもセメント硬化体中に、ゾノ
トライトが生成しにくい。その結果、ゾノトライトの生
成による強度低下が抑制されると考えられる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の実施例を挙げ、更に本発明
を詳しく説明するが、本発明ではこの例にのみ限定され
るものではない。
【0015】〔実施例〕ベースの高ビーライトセメント
は、クリンカー鉱物組成がC2 S84%、C3 A2%、
4 AF14%で、珪石粉を調合してブレーン値255
0cm 2 /gとしたものである。これにアルミナ源とし
て、カルシウムアルミネート、高炉スラグ、フライアッ
シュ及びカリオンを加え、地熱井用セメントとした。供
試セメントのCaO/SiO2 モル比、アルミナ源の種
類と添加量を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】水熱処理後の物性の評価のために、まずセ
メントに水を加え、セメントスラリーの比重を1.80
に調整した。アメリカ石油協会(API)の強度試験規
格に基づいて、2インチ立方の真鍮製型枠にセメントス
ラリーを流し込み、350℃の飽和蒸気圧下で最長期間
3ヶ月間まで水熱処理した。所定材令での強度試験結果
を表2に示す。
【0018】
【表2】
【0019】表2に示されるように、アルミナ含有量の
少ない比較例のセメントは、材令とともに強度が低下す
るが、本発明の如くアルミナ源を加えることにより、そ
のような強度低下がなく、長期的な耐久性に優れた硬化
体になると判断される。
【0020】
【発明の効果】本発明の地熱井用セメントは、Al2
35重量%〜40重量%及びCaO/SiO2 (モル
比)0.6〜2.0の化学組成を有するセメントからな
ることにより、従来の地熱井用セメントより長期間の高
温・高圧環境下で硬化体の強度が低下することなく所望
の強度を維持することができるという優れた効果を奏す
るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 14:36 18:08 18:14 14:10) (72)発明者 有木 和春 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 美坂 剛 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Al2 35重量%〜40重量%及びCa
    O/SiO2 (モル比)0.6〜2.0の化学組成を有
    するセメント90重量%〜50重量%からなることを特
    徴とする地熱井用セメント。
JP9156509A 1997-06-13 1997-06-13 地熱井用セメント Withdrawn JPH111362A (ja)

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JP9156509A JPH111362A (ja) 1997-06-13 1997-06-13 地熱井用セメント

Applications Claiming Priority (1)

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JPH111362A true JPH111362A (ja) 1999-01-06

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ID=15629332

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2387593A (en) * 2002-04-17 2003-10-22 Schlumberger Holdings Impermeable oil well cement
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
JP2017509726A (ja) * 2014-02-26 2017-04-06 ハリバートン エナジー サヴィシーズ インコーポレイテッド 坑井セメンチングにおける高アルミナ質耐火性アルミノケイ酸塩ポゾラン

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