JPS59128249A - Super low gravity cement and cement slurry for high temperature - Google Patents

Super low gravity cement and cement slurry for high temperature

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JPS59128249A
JPS59128249A JP226483A JP226483A JPS59128249A JP S59128249 A JPS59128249 A JP S59128249A JP 226483 A JP226483 A JP 226483A JP 226483 A JP226483 A JP 226483A JP S59128249 A JPS59128249 A JP S59128249A
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JP
Japan
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cement
specific gravity
composition
weight
slurry
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Application number
JP226483A
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Japanese (ja)
Inventor
小林 和一
茂生 岡林
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温・高圧下の施工条件における施工性およ
び強さ発現性に優れた超低比重セメンチング材料に関す
るものである。さらに訂しくは、本発明は、地熱井など
のような高温・高圧下の施工条件において優れた施工性
および強さ発現性を示す高温度用超低比重セメント及び
セメントスラリーに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultra-low specific gravity cementing material that has excellent workability and strength development under construction conditions of high temperature and high pressure. More specifically, the present invention relates to ultra-low specific gravity cement and cement slurry for high temperatures that exhibit excellent workability and strength development under high temperature and high pressure construction conditions such as in geothermal wells.

近年、エネルギーの多様化に関連し、新たな地熱発電技
術の開発が進められており、地下数千メートルに貯溜す
る高温蒸気(例えば、350°C)を地熱井から取り出
して、大規模な発電を行なう試みがなされている。この
場合、その地熱井の坑壁の崩壊を防ぐために挿入された
長尺の鋼管(ケーシングパイプ)と坑壁との間にはセメ
ントが充填されるが、このセメントは鋼管の固定および
上層部の冷たい地下水の流入などを防止することを主目
的として使用されるものである。
In recent years, in connection with the diversification of energy, new geothermal power generation technology has been developed. Attempts are being made to do so. In this case, in order to prevent the wall of the geothermal well from collapsing, cement is filled between the long steel pipe (casing pipe) and the well wall. The main purpose is to prevent the inflow of cold underground water.

地熱井の内部は極めて高温・高圧の条件下にあり、この
種のセメントに対しては特に高度の品質が要求される。
The inside of a geothermal well is under conditions of extremely high temperature and pressure, and this type of cement requires particularly high quality.

すなわち、セメントスラリーを施工個所に満遍なく充填
させるために、高温・高圧下において所定時間優れた流
動性を示すことが要求される。また一方では、高温蒸気
が貯溜する地層は一般に脆弱であり、坑壁の崩壊または
セメントスラリーの地層への逸泥が起りやすく、これを
防止するためにはスラリー比重の小さいセメントが要求
される。さらに、施工後、セメントは、鋼管を固定する
に十分な強さを速やかに発現することが必要である(例
えば、施工後24時間経過後の圧縮強さが35kgf/
crn’以上)。
That is, in order to evenly fill the construction site with cement slurry, it is required to exhibit excellent fluidity for a predetermined period of time under high temperature and high pressure. On the other hand, geological formations in which high-temperature steam is stored are generally fragile and are prone to collapse of pit walls or leakage of cement slurry into the formation, and in order to prevent this, cement with a low slurry specific gravity is required. Furthermore, after construction, the cement needs to quickly develop sufficient strength to fix the steel pipe (for example, the compressive strength after 24 hours after construction is 35 kgf/
crn' or higher).

従来においては、この種のセメンチング材料として、ア
メリカ石油協会規定の各種のセメントをベースとし、こ
れに比重調節材などを添加したスラリー比重1.7〜1
゜3のものが使用されてきた。しかし、この程度の低比
重上メン)・でも、坑壁の崩壊またはセメントスラリー
の逸泥などの防止に不充分であり、従って、スラリー比
重が更に低い超低比重セメントの開発が望まれている。
Conventionally, this type of cementing material has been made of slurry with a specific gravity of 1.7 to 1, which is based on various types of cement specified by the American Petroleum Institute, with the addition of specific gravity adjusting agents, etc.
3 has been used. However, even with this level of low specific gravity, it is insufficient to prevent collapse of pit walls or leakage of cement slurry, and therefore it is desired to develop ultra-low specific gravity cement with even lower slurry specific gravity. .

セメントスラリーの比重を単に低くするだけであれば、
セメントへの比重調節材の添加比率をさらに高くするこ
とにより可能であることは容易に類推できることである
。しかしながら、単なる比重調節材の添加比率の増加の
みては、得られる七メンI・スラリーの凝結・硬化に有
効な主要成分の割合が相対的に少なくなるなどの理由に
より、物性面で種々の問題が発生するため、未だに実用
的に優れた高温度用超低比−重セメントは得られていな
い。
If you just want to lower the specific gravity of cement slurry,
It can be easily inferred that this is possible by increasing the ratio of addition of specific gravity adjusting agent to cement. However, simply increasing the addition ratio of the specific gravity adjusting agent causes various problems in terms of physical properties, such as a relatively small proportion of the main components effective for coagulation and hardening of the obtained Shichimen I slurry. Because of this, a practically excellent ultra-low specific gravity cement for high temperatures has not yet been obtained.

すなわち、比重調節材を多量添加する方法のみては、ま
すセメントスラリーの粘度が異常に上昇し、施」−個所
へのスラリーの充填が困雑になるとの問題がある。また
、施工後、鋼管の固定に充分な強さを速、やかに発現さ
せることができない。さらに、坑井温度が高い場合には
、凝結遅延剤の添加量を多くする必要があるので、この
ためスラリー中の比重調節材が浮上分離し易くなり、流
動性の著しい低下や硬化が不均一になるなどの問題も生
する。
That is, the method of adding a large amount of specific gravity adjusting material alone has the problem that the viscosity of the cement slurry increases abnormally, making it difficult to fill the slurry into the place where it is to be applied. Furthermore, after construction, sufficient strength for fixing the steel pipe cannot be quickly developed. Furthermore, when the wellbore temperature is high, it is necessary to increase the amount of setting retarder added, which makes it easier for the specific gravity adjustment material in the slurry to float and separate, resulting in a significant drop in fluidity and uneven hardening. Problems such as becoming

そこで、本発明者は上記の問題点を解決するために種々
の検討をf5なった結果、次に述べる七メント組成物が
地熱井などのような高温・高圧下の施工条件において使
用するセメンチング材料として〃rましいことがわかり
、本発明に到達したものである。
Therefore, the present inventor conducted various studies to solve the above problems, and as a result, the following 7-mention composition was found to be a cementing material used in construction conditions under high temperature and high pressure such as geothermal wells. This was found to be very desirable and led to the present invention.

すなわち、本発明は、ペースセメント、ケイ酸質物質、
ベントナイト 比重調節材、消石灰および高炉スラブを含有する組成物
からなり、 ペースセメントは2CaO・S i02を主成分とする
ものであって、ケイ酸質物質は、該組成物の全C a 
O / S i O 2比がモル比基準で0.5〜1、
0となるように配合されており、 かつ、他の主構成成分の配合量が該組成物に対する内部
重量基準で、ベントナイト:2〜8%、見掛は比重0.
7以下の比重調節材:10〜45%、消石灰:1〜6%
、および高炉スラグ:5〜20%の範囲にあることを峙
徴とする高温度用超低比重セメントを提供するものであ
る。
That is, the present invention provides pace cement, siliceous material,
It consists of a composition containing a bentonite specific gravity adjusting agent, slaked lime, and a blast furnace slab, the pace cement is mainly composed of 2CaO・Si02, and the siliceous material is the total Ca of the composition.
O/SiO2 ratio is 0.5 to 1 on a molar ratio basis,
Bentonite: 2 to 8% based on the internal weight of the composition, and the apparent specific gravity is 0.0.
Specific gravity adjusting material of 7 or less: 10-45%, slaked lime: 1-6%
, and blast furnace slag: Provides an ultra-low specific gravity cement for high temperatures, which is characterized by a content in the range of 5 to 20%.

本発明のセメントは、同様な目的において従来使用され
ているセメント(ペースセメント、ケイ酸質物質、比重
調節材およびベントナイトる組成物)にくらべて、つぎ
のような構成成分の\相違を有し、また約350°Cあ
るいそれを越えるような高温条件下においても優れた品
質上の特命を示す。
The cement of the present invention has the following differences in constituent components compared to cements conventionally used for similar purposes (compositions including pace cement, silicic acid material, specific gravity adjusting agent, and bentonite). It also exhibits excellent quality characteristics even under high temperature conditions of about 350°C or more.

(1)構成成分の主な相違点は、従来のセメント(2 
C ao・Si02を主成分とするペースセメントを含
イ〕する七メント組成物)に、消石灰および高炉スラグ
を所要量添加することである。
(1) The main difference in the components is that of conventional cement (2
The method is to add required amounts of slaked lime and blast furnace slag to a seven-mention composition containing a pace cement whose main component is Cao.Si02.

(2)従来のセメントを使用した場自に発生したセメン
I・スラリーの粘度の異常な」二昇かなく、粘度の経時
変化が良好である。
(2) There is no abnormal increase in the viscosity of cement I slurry generated on-site using conventional cement, and the viscosity changes well over time.

(3)施工開始後、24時間以内に鋼管を固定するに充
分な強度を発現する。
(3) Develop sufficient strength to fix the steel pipe within 24 hours after the start of construction.

(4)セメントスラリー中の比重調節材が浮上分動しな
いので、凝結・硬化が均一となる。
(4) Since the specific gravity adjusting material in the cement slurry does not float or move, the setting and hardening are uniform.

なお、本発明のセメントは約350°Cあるいそれを越
えるような高温度領域だけでなく、凝結遅延剤の種類お
よび添加量を適正に選定することにより、約150〜3
50 ’Oの広い温度範囲に使用することができる。ま
た、このように高温特性に優れているのて、地熱井およ
び油井などのセメンチ7グ施工のほかに、耐熱性が要求
される温泉関係工事や一般°の土木・建築関係の工事に
も使用することかできる。
The cement of the present invention can not only be used in a high temperature range of about 350°C or more, but also in a high temperature range of about 150°C to 350°C by appropriately selecting the type and amount of setting retarder.
It can be used over a wide temperature range of 50'O. In addition, due to its excellent high-temperature properties, it is used not only for cementing geothermal wells and oil wells, but also for hot spring-related work that requires heat resistance and general civil engineering and construction-related work. I can do something.

本発明において用いるベースセメントは2CaO−8i
O2を80%以」−含有するものである。
The base cement used in the present invention is 2CaO-8i
It contains 80% or more of O2.

なお、ベースセメント中の石膏含有量は約5重量%以下
(SO3基準)であることが好ましく、これを越えると
その強さ発現性が低下するので好ましくない。
Note that the gypsum content in the base cement is preferably about 5% by weight or less (based on SO3), and if it exceeds this, the strength development property will decrease, so it is not preferable.

上記のようなベースセメントは、タリンヵー単独または
タリン力−と所要量の石膏を加えたのちブレーン表面積
が約1800〜400.0 cm’/ gの範囲の値と
なるように粉砕して製造するのが好ましい。
The above-mentioned base cement is manufactured by adding Talinker alone or with Talinker and the required amount of gypsum, and then crushing the cement so that the Blaine surface area is in the range of about 1800 to 400.0 cm'/g. is preferred.

ケイ酸質物質としては、たとえば5i02含治量が80
%以上のケイ石、ケイ砂などの粉砕物を使用することが
好ましい。ケイ酸買物質は本発明の超低比重セメント中
のCaO/5i02のモル比が約0.5〜1.0になる
ように配合する。この範囲を外れると、主に強さ発現性
が低下するため好ましくない。ケイ酸質物質は約200
0〜5000cm’/g(ブレーン表面積)に粉砕して
使用するのが好ましい。
As a silicic acid substance, for example, the content of 5i02 is 80
% or more of crushed silica stone, silica sand, etc. is preferable. The silicate additive is blended so that the molar ratio of CaO/5i02 in the ultra-low specific gravity cement of the present invention is about 0.5 to 1.0. Outside this range, it is not preferable mainly because the strength development property decreases. Siliceous substances are about 200
It is preferable to use it by pulverizing it to 0 to 5000 cm'/g (Brain surface area).

本発明において用いる比重調節材は見掛は比車約0.7
以下(大気圧下)のものであり、また通゛畠は見掛は比
重が約Ol以」−のものが用いられる。本発明において
用いる比重調節材の例としては、アルミノシリケーI・
、ホウケイ酩ソータ、アルミナ、カーホンなどからなる
中空粒子を挙げることができる。これらの具体例として
は、アルミノシリケートカラスバルーン(軽量フライア
ッシュ、シラスバルーンなどり、ホウケイ酸塩ガラスバ
ルーン、アルミナバブルおよびカーボンスフェアなとを
挙げることができる。これらの比重調節材の主成分は結
晶質または非結晶買のいずれでもよい。
The specific gravity adjusting material used in the present invention has an apparent specific gravity of approximately 0.7.
(under atmospheric pressure), and those with an apparent specific gravity of less than about 0.0 liters are commonly used. Examples of specific gravity adjusting materials used in the present invention include aluminosilicate I.
Hollow particles made of , porcelain sorter, alumina, carphone, etc. can be mentioned. Specific examples of these include aluminosilicate glass balloons (lightweight fly ash, shirasu balloons, etc.), borosilicate glass balloons, alumina bubbles, and carbon spheres.The main components of these specific gravity adjusting materials are crystals. Either quality or non-crystalline purchases are acceptable.

また本発明において用いる比重調節材は、高水圧下で破
壊・吸水し難く、約2.5mm以下のわ度のものが好ま
しい。比重調節材の配合割合は、用いる比重調節材の見
掛は比重および目的とするセメントスラリーの設定比重
によって異なるが、七メント組成物に対する内部重量基
準で約10〜45%の範囲で添加する。なお、比重調節
材の見掛は比重が約0.7を越えると、所定のスラリー
比重をイ1(るための所要量が極めて多くなり、スラリ
ー中の浮上分離、流動性の低下あるlJlを走破イしカ
へ不均一などの問題が発生する。
Further, the specific gravity adjusting material used in the present invention is difficult to break or absorb water under high water pressure, and preferably has a diameter of about 2.5 mm or less. The blending ratio of the specific gravity adjusting agent varies depending on the apparent specific gravity of the specific gravity adjusting agent used and the specific gravity of the intended cement slurry, but it is added in a range of about 10 to 45% based on the internal weight of the cement composition. Note that when the apparent specific gravity of the specific gravity adjusting material exceeds approximately 0.7, the amount required to adjust the specified slurry specific gravity becomes extremely large, leading to flotation separation in the slurry and a decrease in fluidity. Problems such as uneven running force occur.

ベントナイトは、比重調節材がスラリー4コて17上分
関1[シ、不均一になることを防止する。ベントナイト
の添加量は約2〜8%(セメント組成物番こ対する内部
重量基準)が好ましく、′これを越えると分離防止効果
の向上が期待されず、また強さ発現性が低下するため好
ましくない。
Bentonite prevents the specific gravity adjusting material from becoming uneven in the slurry. The amount of bentonite to be added is preferably about 2 to 8% (based on the internal weight of the cement composition); if it exceeds this, no improvement in the anti-separation effect is expected, and the strength development property decreases, so it is not preferable. .

消石灰の添加は、2Ca’O・SiO□を主成分とする
セメントをベースにした場合にお0て、高炉スラグとの
相互作用によってベースセメ71・の初期水利反応を適
度に調節しセメントスラリーの流動性を改善する効果を
有する。消石灰の配合量は約1〜6重量%が好ましく、
これ以上の量を添加すると凝結時間(この分野ではシ・
ンクニングタイムと呼称する)が極めて短かくなるため
、所定の凝結時間を得るためには多量の凝結遅延剤が必
要となり、従って、強さ発現性の低下あるいは比重調節
材の浮−ヒ分離が起こり易くなるため好ましくない。
Addition of slaked lime can moderate the initial water use reaction of the base cement 71 through interaction with blast furnace slag and improve the flow of cement slurry when the cement is based on 2Ca'O・SiO□. It has the effect of improving sex. The amount of slaked lime is preferably about 1 to 6% by weight,
If more than this amount is added, the setting time (in this field, the
Since the setting time (referred to as the setting time) becomes extremely short, a large amount of setting retarder is required to obtain the specified setting time, which may result in a decrease in strength development or separation of the specific gravity adjusting material from floatation. This is not desirable because it is more likely to occur.

高炉スラグは、通常において高炉セメントの製造に使用
されている品質のものを用いることかてさ、約2000
〜4500cm’/g’ (ブレーン表面積)に粉砕し
、本発明の超低比重セメント(組成物)の内側重量基準
で約5〜20%添加する。
The blast furnace slag used is of the quality normally used for the production of blast furnace cement.
It is ground to ~4500 cm'/g' (Brain surface area) and added at about 5-20% based on the inside weight of the ultra-low specific gravity cement (composition) of the present invention.

この範囲外では、得られるセメントスラリーの流動性の
低下、強さ発現性の低下あるいは比重調節材の浮上分離
などの問題が起こり易くなるため好ましくない。
Outside this range, problems such as a decrease in the fluidity of the resulting cement slurry, a decrease in strength development, and flotation separation of the specific gravity adjusting material are undesirable.

本発明の超低比重セメントは、上記のベースセメント、
ケイ酸質物質、比重調節材、ベントナイト、消石灰およ
び高炉スラグを混合することによって得られるが、比重
調節材を除くその他の材料の配合については混合粉砕し
たのち比重調節材と11コ合する方法を利用してもよい
The ultra-low specific gravity cement of the present invention includes the above-mentioned base cement,
It is obtained by mixing a silicic acid substance, a specific gravity adjusting material, bentonite, slaked lime, and blast furnace slag, but for the combination of other materials other than the specific gravity adjusting material, it is mixed and pulverized and then combined with the specific gravity adjusting material. You may use it.

なお、本発明のセメントは、使用時に施工条件に広じた
凝結遅延剤を適量添加するが、これらの遅延剤が粉状で
ある場合には、本発明の超低比重セメントの製造時に予
め混合することもできる。
In addition, when using the cement of the present invention, an appropriate amount of setting retarder is added to the construction conditions, but if these retarders are in powder form, they may be mixed in advance during the production of the ultra-low specific gravity cement of the present invention. You can also.

この凝結8延剤としては、たとえば、リグニンスルフォ
ン酸塩゛□、、セルロース、オキシカルボン酸塩、β−
ナフタリンスルホン酪基塩縮合物ホウ素化合物、水酸化
アルミニウムを主成分とするもののうちから選ばれたも
のなどが使用できる。
Examples of the setting agent include lignin sulfonate, cellulose, oxycarboxylate, β-
Those selected from naphthalene sulfone butybase condensate boron compounds and those containing aluminum hydroxide as a main component can be used.

以下に、本発明の実施例および比較例を示す。Examples and comparative examples of the present invention are shown below.

[実施例1〜2]、[比較例1〜6] ベースセメントに対して、ケイ酸質物質の配合量をセメ
ンI・組成物中のCaO/SiO2モル比基準で0.8
、アルミノシリケートガラスバルーンを主成分とする比
重調節材(見掛は比重=0゜63.5iO256%、A
文、0333%)およびベントナイトの配合量をそれぞ
れ35重量%および4重量%一定とし、消石灰および高
炉スラグの配合量を変えて超低比重セメント組成物を調
製した。これらのセメント組成物に凝結遅延剤(リグニ
ンスルホン酸カルシウムとホウ酸カリウムとの組成物、
重量比2 : 1) 、および水(セメント配合物10
0重量部に対して52重量部)を加えて、比重1.2の
スラリーを調製し、坑井温度350°Cにおけるセメン
チングを想定した凝結試験(流動性および凝結時間)、
及び圧縮強さ試験を行った。試験に供した超低比重セメ
ント配合物の組成を第1表に、試験結果を第2表に示す
[Examples 1 to 2], [Comparative Examples 1 to 6] The amount of siliceous material blended with respect to the base cement was 0.8 based on the CaO/SiO2 molar ratio in the cement I composition.
, specific gravity adjusting material whose main component is aluminosilicate glass balloon (apparent specific gravity = 0°63.5iO256%, A
Ultra-low specific gravity cement compositions were prepared by keeping the blending amounts of 0333%) and bentonite constant at 35% by weight and 4% by weight, respectively, and varying the blending amounts of slaked lime and blast furnace slag. Set retarders (compositions of calcium lignin sulfonate and potassium borate,
weight ratio 2:1), and water (cement mix 10
(52 parts by weight to 0 parts by weight) to prepare a slurry with a specific gravity of 1.2, and a setting test (fluidity and setting time) assuming cementing at a well temperature of 350 ° C.
and compressive strength tests were conducted. Table 1 shows the composition of the ultra-low specific gravity cement mixture used in the test, and Table 2 shows the test results.

なお、用いたベースセメントおよび試験方法は次の通り
である。
The base cement and test method used are as follows.

(1)ベースセメントの組成(至)登φ)3CaO*S
iO23 2CaO@ 5i02           923 
Cao ・Al’z 030 4CaO*AJ1203*Fe2O34So3    
               0.’1(2)配合成
分中のCaOと5i02の重量%CaO5i02 ベースセメント    64,0 32.8ケイ酸質物
質      0.0 95.4アルミノシリケートガ
ラス バルーン        0.5 58.0ベントナイ
l−−2,562,7 高炉スラグ      41.4 33.1消石灰  
      74.2  0.0(3)凝結試験 超低比重セメント組成物スラリーについて、坑井温度3
50 ’Cにおけるセメンチングを想定した条件下で昇
温・昇圧し、凝結時間および流動性を試験した。
(1) Composition of base cement (to) φ) 3CaO*S
iO23 2CaO@ 5i02 923
Cao ・Al'z 030 4CaO*AJ1203*Fe2O34So3
0. '1 (2) Weight% of CaO and 5i02 in the blended componentsCaO5i02 Base cement 64.0 32.8 Silicic acid material 0.0 95.4 Aluminosilicate glass balloon 0.5 58.0 Bentonite l--2, 562.7 Blast furnace slag 41.4 33.1 Slaked lime
74.2 0.0(3) Setting test for ultra-low specific gravity cement composition slurry, wellbore temperature 3
The temperature and pressure were raised under conditions simulating cementing at 50'C, and the setting time and fluidity were tested.

凝結試験はアメリカ石油協会(API)規定のシックニ
ングタイムテスターを用い、セメント組成物スラリーの
昇温・昇圧を開始してから、スラリーの粘度が100ポ
イズになるまでの所要時間(以下、凝結時間と呼称する
)を求めた。
The setting test was performed using a thickening time tester specified by the American Petroleum Institute (API), and the time required from the start of increasing the temperature and pressure of the cement composition slurry until the viscosity of the slurry reached 100 poise (hereinafter referred to as setting time) ).

また、この間のスラリー粘度の経時変化の形状から流動
性を判定した。一般のセメント組成物スラリー粘度の経
時変化の典型的なパターンは、およそ第1図に示したよ
うな形となる。このうち、(イ)のように、初期は低粘
度を維持し、約3〜5時間経過後急激に粘度が上昇し1
00ポイズとなるのが好ましく、以下においてはこれに
類似した粘性変化を示すものを流動性「良」と判定した
。これに対して、(ロ)と(/\)に示したようにスラ
リー粘度が3時間以内に30ポイズ以上となるものは、
実際の施工時においてセメントスラリーの坑井内への送
入が困難となり易くなるため好ましくなく、以下におい
てはこれらに類似した粘性変化を示すものを流動性「不
良」と判定した。
In addition, fluidity was determined from the shape of the change in slurry viscosity over time during this period. A typical pattern of the change in viscosity of a cement composition slurry over time is approximately as shown in FIG. Among these, as shown in (a), the viscosity remains low at the beginning, and after about 3 to 5 hours, the viscosity rises rapidly.
00 poise is preferable, and in the following, those exhibiting a viscosity change similar to this were judged to have "good" fluidity. On the other hand, as shown in (b) and (/\), the slurry viscosity becomes 30 poise or more within 3 hours,
This is undesirable because it becomes difficult to feed the cement slurry into the well during actual construction, and below, those exhibiting viscosity changes similar to these were determined to have "poor" fluidity.

(4)圧縮強さ試験 セメント組成物スラリーをアメリカ石油協会規定のキユ
アリングチャンバー内で24時間高温・高圧にて養生を
行い、硬化体の圧縮強さを試験した。
(4) Compressive strength test The cement composition slurry was cured at high temperature and pressure for 24 hours in a curing chamber specified by the American Petroleum Institute, and the compressive strength of the hardened product was tested.

第1表 セメント組成物の組成(重量%)ベース ケイ
酸 消石灰 高炉 凝結 セメント 質物質    スラグ 遅延剤実施例 1   41  4   1  15  22   4
4  7   5   5  2比較例 1’547   0   05 2   53  6   0   2  23   4
6  5   0  10  24   49  8 
  4   0  35   449   8   0
2 6  26 0  0 35 2 註)アルミノシリケートバルーンおよびベンI・ナイト
の配合量はそれぞれ35重量%および4重量%で一定。
Table 1 Composition of cement composition (wt%) basis Silicic acid Slaked lime Blast furnace Set cementitious substance Slag Retarder Example 1 41 4 1 15 22 4
4 7 5 5 2 Comparative example 1'547 0 05 2 53 6 0 2 23 4
6 5 0 10 24 49 8
4 0 35 449 8 0
2 6 26 0 0 35 2 Note) The blending amounts of aluminosilicate balloon and Ben I/Nite were constant at 35% by weight and 4% by weight, respectively.

これらの重量%および第1表における各成分(凝結遅延
剤を除く)の重量%はセメント組°成物(凝結遅延剤を
添加する以前のもの)中の配合量を意味する(以下同じ
)。また凝結遅延剤の重量%はセメンI・組成物を10
0重量%とした場合の配合量を示す。
These weight percentages and the weight percentages of each component (excluding the setting retarder) in Table 1 refer to the amounts blended in the cement composition (prior to the addition of the setting retarder) (the same applies hereinafter). In addition, the weight percent of the setting retarder is 10% by weight of the cement I composition.
The blending amount is shown when it is 0% by weight.

第2表 試験結果 流動性  凝結時間   圧縮強さ く分)    (kgf/am’) 実施例 I       良       221      
   662       良       192 
       59比較例 1   不良    265     512   不
良    259     523   不良    
272     544   不良    243  
   425       良       101 
       286       良      2
32        25F実施例3〜5コ、[比較例
7〜8] ベースセメント(実施例1で用いたものと同一の組成の
もの)に対して、ケイ酸質物質0〜24重量%、消石灰
4〜6重量%、そしてアルミノシリケーI・ガラスバル
ーンを主成分とする比重調節材(見掛は比重:0.63
)、ベントナイトおよび高炉スラグの配合量をそれぞれ
35重量%、4重量%および15重量%一定とし、セメ
ント組成物中のCaO/SiO□モル比基準で0.4〜
1.1の超低比重セメンI・組成物を調製した。ただし
比較例8において用いたアルミノシリケートガラスバル
ーンを主成分とする比重調節材は、CaO0,4重量%
、5in252.8重量%そして残部が主にA n 2
03のものであり、他の例において用いたアルミノシリ
ケートガラスバルーンを主成分とする比重調節材はCa
O0,5重量%、5iO258,0重量%ソレテ残部が
主ニAsL203のものである。
Table 2 Test results Fluidity Setting time Compressive strength (kgf/am') Example I Good 221
662 good 192
59 Comparative Example 1 Defective 265 512 Defective 259 523 Defective
272 544 Defective 243
425 Good 101
286 good 2
32 25F Examples 3 to 5, [Comparative Examples 7 to 8] Based on the base cement (same composition as that used in Example 1), 0 to 24% by weight of siliceous material, 4 to 4% of slaked lime 6% by weight, and a specific gravity adjusting material whose main components are aluminosilicate I and glass balloons (apparent specific gravity: 0.63)
), the blending amounts of bentonite and blast furnace slag are fixed at 35% by weight, 4% by weight, and 15% by weight, respectively, and the CaO/SiO□ molar ratio in the cement composition is 0.4~
An ultra-low specific gravity cement I composition of 1.1 was prepared. However, the specific gravity adjusting material mainly composed of aluminosilicate glass balloons used in Comparative Example 8 contained 0.4% by weight of CaO.
, 5in252.8% by weight and the remainder is mainly A n 2
03, and the specific gravity adjusting material mainly composed of aluminosilicate glass balloons used in other examples was Ca
O0.5% by weight, 5iO2 58.0% by weight, the remainder being mainly AsL203.

これらの七メント組成物に凝結遅延剤(リグニアスルホ
ン酸カルシウムとホウ酸カリウムとの組成物、重量比2
:1)2重量%(セメント組成物に対する割合)および
水(セメント配合物100重量部に対して52重量部)
を加えて、比重1゜2のスラリーを調製し、350°C
124時間養生後の圧縮強さ試験を実施例1に記載の方
法により行った。試験に供した超低比重セメント配合物
の組成および試験結果を第3表に示す。
A setting retarder (composition of calcium lignia sulfonate and potassium borate, weight ratio 2) is added to these seven-mention compositions.
:1) 2% by weight (proportion to cement composition) and water (52 parts by weight relative to 100 parts by weight of cement mixture)
was added to prepare a slurry with a specific gravity of 1°2, and heated at 350°C.
A compressive strength test after curing for 124 hours was conducted by the method described in Example 1. Table 3 shows the compositions and test results of the ultra-low specific gravity cement formulations used in the tests.

第3表 セメント組成物の組成(重量%)および圧縮試
験(24時間)結果 ベース ケイ酸 消石CaO/5i02  圧縮強さセ
メント 質物質 灰  モル比 (kgf/cm’)実
施例 3 24  18  4  0.5  48437  
 5  4  0.8  62540   0  6 
 1.0  42比較例 7 18  24  4  0.4  29842  
 0  4  1.1  26訂)アルミノシリケート
/ヘルーン:35重量%ベントナイト=4重量% 高炉スラグ:15重量% [実施例6〜7コ、[比較例9] ベースセメント(実施例1で用いたものと同一の組成の
もの)に対して、ケイ酸質物質0〜18重量%、そして
消石灰、アルミノシリケートガラスバルーンを主成分と
する比重調節材(見掛は比重:0.63、実施例3で用
いたものと同一の組成のもの)、ベントナイトおよび高
炉スラグの配合量をそれぞれ4重量%、42重量%、4
重量%および15重量%一定とし、セメント組成物中の
CaO/SiO2モル比基準テ0 、4〜0 、8(7
)超低比重セメント組成物を調製した。
Table 3 Composition of cement composition (wt%) and compression test (24 hours) results basis Silicic acid Slaked stone CaO/5i02 Compressive strength Cementitious material Ash Molar ratio (kgf/cm') Example 3 24 18 4 0 .5 48437
5 4 0.8 62540 0 6
1.0 42 Comparative Example 7 18 24 4 0.4 29842
0 4 1.1 26th edition) Aluminosilicate/Helune: 35% by weight Bentonite = 4% by weight Blast furnace slag: 15% by weight [Examples 6-7, [Comparative Example 9] Base cement (used in Example 1) (with the same composition as), 0 to 18% by weight of a silicic acid substance, slaked lime, and a specific gravity adjusting material whose main components are aluminosilicate glass balloons (apparent specific gravity: 0.63, in Example 3). (with the same composition as that used), the blended amounts of bentonite and blast furnace slag were 4% by weight, 42% by weight, and 4% by weight, respectively.
The wt% and 15wt% are constant, and the CaO/SiO2 molar ratio in the cement composition is 0, 4~0, 8 (7
) An ultra-low specific gravity cement composition was prepared.

これらのセメント組成物に凝結遅延剤(リグニンスルホ
ン酸カルシウムとホウ酸カリウムとの組成物、重量比2
:1)2重量%(セメント組成物に対する割合)および
水(セメント配合物100重量部に対して52重量部)
を加えて、比重1゜1のスラリーを調製し、350°C
124時間養生後の圧縮強さ試験を実施例ilこ記載の
ブ5法番こより行った。試験に供した超低比重セメント
配合物の組成および試験結果を第4表番こ示す。
A set retarder (composition of calcium lignin sulfonate and potassium borate, weight ratio 2) is added to these cement compositions.
:1) 2% by weight (proportion to cement composition) and water (52 parts by weight relative to 100 parts by weight of cement mixture)
was added to prepare a slurry with a specific gravity of 1°1, and heated at 350°C.
A compressive strength test after curing for 124 hours was carried out according to Method No. 5 described in Example II. Table 4 shows the composition and test results of the ultra-low specific gravity cement mixture used in the test.

第4表 セメント組成物の組成(重量%)および圧縮試
験(24時間)結果 ベース ケイ西p  CaO/5iC1z   JIf
豫宿弓虫さセj 71−  質物質  モル比  (k
gf/cml’)実施例 6  23  12  0.5    467  35
   0  0.8    52比較例 9  17  18  0、.4    25註)アル
ミノシリケート/ヘルーン=42重量%ベントナイト:
4重量% 高炉スラグ;15重量% [実施例8〜10]、[比較例10] 前述の実施例4において、比重調節材としてアルミノシ
リケートガラスのかわりに、アルミナ7へプル、カーボ
ンスフェアあるいはホウケイ酸ガラスバルーンを用い、
またセメント組成物のCaO/ S ’r 02のモル
比を0.8にするためにベースセメントおよびケイ酸質
物質の配合量を第5表に示す割合に変えた以外は、実施
例4と同様にしてセメント組成物スラリーを調製した。
Table 4 Composition of cement composition (wt%) and compression test (24 hours) results basis Keiship CaO/5iC1z JIf
71-Molar substance molar ratio (k
gf/cml') Example 6 23 12 0.5 467 35
0 0.8 52 Comparative Example 9 17 18 0,. 4 25 Note) Aluminosilicate/Helune = 42% by weight bentonite:
4% by weight Blast furnace slag; 15% by weight [Examples 8 to 10], [Comparative Example 10] In the above-mentioned Example 4, alumina 7 hepul, carbon spheres or borosilicate was used instead of aluminosilicate glass as the specific gravity adjusting material. using glass balloons,
The same procedure as in Example 4 was carried out except that the blending amounts of the base cement and siliceous material were changed to the proportions shown in Table 5 in order to make the molar ratio of CaO/S 'r 02 in the cement composition 0.8. A cement composition slurry was prepared.

次にこのセメント組成物スラリーについて実施例1と同
様にして、坑井温度350℃におけるセメンチングを想
定した凝結試験(流動性および凝結時間)および圧縮強
さ試験を行った。試験に供した超低比重セメント配合物
の組成を第5表に、そして試験結果を第6表に示す。
Next, this cement composition slurry was subjected to a setting test (fluidity and setting time) and a compressive strength test assuming cementing at a well temperature of 350° C. in the same manner as in Example 1. Table 5 shows the composition of the ultra-low specific gravity cement formulations tested, and Table 6 shows the test results.

第5表 七メント組成物の組成(重量%)ベース ケイ
酸    比重調節材 上メント 質物質   (見掛は比重)実施例 8  25  19   アルミナバブル(0,60)
  33 9  38  27   カーホンスフェア(0、15
)   12 10  48  11  ホウケイ酸カラスバルーン(
0,32)  is 比較例 10  16  13   アルミナバブル(0,84
)  48 訂)消石灰24重量% ベントナイト 高炉スラグ:15重量% 第6表 試験結果 流動性  凝結時間   圧縮強さ く分)    (kgf/cm’) 実施例 8       良       205      
   689       良       223 
        721 0       良    
   2  18         63比較例 10   不良    188      5[実施例
11〜12] 前述の実施例1において、調製した超低比重上メント組
成物に対する凝結遅延剤の添加量を0。
Table 5 Composition (% by weight) of the 7-mention composition Base Silicic acid Specific gravity adjusting material Material (apparent specific gravity) Example 8 25 19 Alumina bubble (0,60)
33 9 38 27 Carphone Sphere (0, 15
) 12 10 48 11 Borosilicate crow balloon (
0,32) is Comparative Example 10 16 13 Alumina bubble (0,84
) 48th edition) Slaked lime 24% by weight Bentonite blast furnace slag: 15% by weight Table 6 Test results Fluidity Setting time Compressive strength (kgf/cm') Example 8 Good 205
689 good 223
721 0 good
2 18 63 Comparative Example 10 Defective 188 5 [Examples 11 to 12] In Example 1 described above, the amount of setting retarder added to the ultra-low specific gravity composition prepared was 0.

3重量%と変えた以外は同様のセメント組成物スラリー
を得て、これについて2 5 0 ’cの坑井類似条件
下のセメンチングを想定した凝結試験(流動性および凝
結時間)および圧縮強さ試験を同様に行なったー−−[
実施例11]。
A similar cement composition slurry was obtained except that the content was changed to 3% by weight, and a setting test (fluidity and setting time) and a compressive strength test were performed on this slurry assuming cementing under well-like conditions at 250'c. I did the same thing---[
Example 11].

まl−、同じ〈実施例1において、調製しtこ超低比重
セメント組成物に対する凝結遅延剤の添加量を3.5重
量%と変えた以外は同様のセメント組成物スラリーを得
て、これについて400°Cの坑井類似条件下のセメン
チングを想定した凝結試験(流動性および凝結時間)お
よび圧縮強さ試験を同様に行なった一一−[実施例12
]。
A similar cement composition slurry was obtained in Example 1, except that the amount of the setting retarder added to the prepared ultra-low specific gravity cement composition was changed to 3.5% by weight. A setting test (fluidity and setting time) and a compressive strength test assuming cementing at 400°C under well-like conditions were conducted in the same manner for [Example 12]
].

試験結果を第7表に示す。The test results are shown in Table 7.

第7表 試験結果 JAt動性  凝結時間   圧縮強さく分)    
 (kgf/cm’) 実施例 1 1     良       2 2 1    
     5 31 2     良       2
01          68
Table 7 Test results JAt dynamics Set time Compressive strength
(kgf/cm') Example 1 1 Good 2 2 1
5 31 2 Good 2
01 68

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、セメント組成物スラリー粘度の経時変化のパ
ターンの例を示す。 (イ):坑井用セメント組成物として好ましいパターン
の例。 (口)、(ハ):坑井用上メント組成物の好ましくない
パターンの例。 特許出願人 宇部興産株式会社 代理人   弁理士 柳川泰男
FIG. 1 shows an example of a pattern of change in cement composition slurry viscosity over time. (A): Example of a preferred pattern for a cement composition for wells. (g), (c): Examples of unfavorable patterns of well overment compositions. Patent applicant Yasuo Yanagawa, agent for Ube Industries, Ltd., patent attorney

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■。ベースセメント、ケイ酸質物質、ベントナイト、見
掛は比重0.7以下の比重調節材、消石灰および高炉ス
ラグを含有する組成物からなり、ペースセメントは2C
ao・5i02を主成分とするものであって、ケイ酸質
物質は、該組成物の全CaO/5i02比がモル比基準
で0.5〜1.0となるように配合されており、 かつ、他の主構成成分の配合量が該組成物に対する内部
重量基準で、ベントナイト:2〜8%、見掛は比重0.
7以下の比重調節材:10〜45%、消石灰:1〜6%
、および高炉スラグ:5〜20%の範囲にあることを特
徴とする高温度用超低比重セメント。 2゜ベースセメント、ケイ酸質物質、ベントナイト、見
掛は比重0.7以下の比重調節材、消石灰および高炉ス
ラグを含有する組成物からなり、ペースセメントは2C
aO・SiO3を主成分とするものであって、ケイ酸質
物質は、該組成物の全CaO/5i02比がモル比基準
で0.5〜1.0となるように配合されており、 かつ、他の主構成成分の配合量が該組成物に対する内部
重量基準で、ベンi・ナイト=2〜8%、見掛は比重0
.7以下の比重調節材:10〜45%、消石灰:1〜6
%、および高炉スラグ:5〜20%の範囲にあるセメン
ト組成物を水に分散してなる比重1.3以下の高温度用
超低比重セメントスラリー。
[Claims] ■. It consists of a base cement, a siliceous material, bentonite, a specific gravity adjusting material with an apparent specific gravity of 0.7 or less, slaked lime, and blast furnace slag, and the pace cement is 2C
ao.5i02 as a main component, the siliceous material is blended so that the total CaO/5i02 ratio of the composition is 0.5 to 1.0 on a molar ratio basis, and , the amount of other main constituents is based on the internal weight of the composition, bentonite: 2 to 8%, and the apparent specific gravity is 0.
Specific gravity adjusting material of 7 or less: 10-45%, slaked lime: 1-6%
, and blast furnace slag: an ultra-low specific gravity cement for high temperatures, characterized in that it is in the range of 5 to 20%. It consists of a composition containing 2° base cement, silicic acid material, bentonite, a specific gravity adjusting material with an apparent specific gravity of 0.7 or less, slaked lime, and blast furnace slag.
The siliceous material is mainly composed of aO.SiO3, and the siliceous material is blended so that the total CaO/5i02 ratio of the composition is 0.5 to 1.0 on a molar ratio basis, and , the amount of other main components is based on the internal weight of the composition, benite = 2 to 8%, and the apparent specific gravity is 0.
.. Specific gravity adjusting material below 7: 10-45%, slaked lime: 1-6
%, and blast furnace slag: an ultra-low specific gravity cement slurry for high temperatures with a specific gravity of 1.3 or less, which is obtained by dispersing a cement composition in the range of 5 to 20% in water.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61178462A (en) * 1985-02-05 1986-08-11 電気化学工業株式会社 High strength cement composition
JPH0388506A (en) * 1989-08-31 1991-04-12 Sharp Corp Direct-coupled amplifier

Cited By (2)

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