JPS59221378A - 泥水工法用逸泥防止剤 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石油、天然ガス、地熱井などの副弁用ポーリ
ング工事、または連続壁工法やシールド工法などの土木
基礎工事等において、ベントナイト懸濁水を主体とした
泥水を使用して地層を掘削する工法、いわゆる泥水工法
において泥水が掘削箇所から逸脱するのを防止する薬剤
すなわち逸泥止、■掘削壁面の安定化などのために泥水
を使用する、いわゆる泥水工法が上記の様な工事におい
てかなり広範囲に採用されている。

しかしながら泥水工法が適用される地層が砂礫層のよう
な粗粒未固結な浸透性の地層、炭酸塩者や、火山岩など
の割れ目のある地層、あるいは、石灰岩層やドロマイト
層などにみられる空洞のある地層などである場合は、泥
水が地層中に失われるいわゆる逸泥現象が生じるという
問題点をこの工法は有している。か〜る逸泥現象に対し
て、古くからいろいろな対策がとられており、逸泥の程
度、逸泥が発生する地層の種類により、いろいろな方し
ぼり博、ファイバー物質などの逸泥防止剤を泥水に添加
して、地層中の割れ目や間隙を閉塞する方法、セメント
フラッシュやセメントスキーズなど？方法がある。しか
し、上記の様な物質からなる逸泥防止剤を使用する方法
は、逸泥防止効果を上げるためには、上記逸泥の状況に
応じて一１δ＝形状の異った防止剤を多種類準備する必
要がありまた逸泥の程度によっては、これを完全に防止
することは困難である。

一方、セメントフラッシュやセメントスキーＡ才、材料
の入手が容易で安価であるため、大きな割れ目への逸泥
や地熱開発弁の逸泥に対して常とう的に使用されている
が、セメント注入に際してビットを取りはずさなければ
ならないこと、セメントが硬化するまで長時間待機しな
ければならないこと、セメントによって泥水が汚染され
るので、調泥に時間と経費を要すること、セメントスラ
リーの比重が高いので地層中に損失し易いこと、さら忙
はセメントスラリーに泥水が混入した場合セメントの硬
化が悪くなり、場合によっては、硬化しなくなることな
どの欠点を多く持っている。

従って、現在のところどのタイプの逸泥に対しても効果
のある有効な対策は皆無に等しく優れた逸泥防止剤が強
く求められている。

本発明者らは、上記した如き現状の問題点を解決し優れ
た逸泥防止剤を得るべくいろいろ検討を加え本発明を完
成した。

すなわち、本発明は、α、β−モノエチレン性不飽和カ
ルボン酸の金属塩を主成分とする単量体とその重合触媒
とからなることを特徴とする泥水工法用逸泥防止剤に関
するものである。

本発明の逸泥防止剤は、地層中の割れ目や間隙に注入さ
れたのち重合硬化し、含水弾性体となり。

これら間隙を閉塞充填して逸泥を防止することを見出し
、しかも該ｉ閂仙止剤を用いた逸泥防止工法は経済的に
も非常に優れた方法であることを見出し、本発明を完成
するに至ったものである。

硬化した本発明の逸泥防止剤は、硬化体からの水の離漿
現象が認められず、かつ耐熱性、固着性のすぐれた柔軟
な水不透性の含水弾性体であるため優れた逸泥防止効果
な生ぜしめる。また、本発明の逸泥防止剤は、粘度が低
く、間隙への浸透性もよいことや、重合触媒の添加量に
よって、その硬化時間を逸泥地層の種類、深度、坑内温
度その他の抗弁条件に応じた時間に任意に設定できるこ
となどの長所を有する。さらに又、坑内に本発明の逸泥
防止剤を注入する際作業方法によっては、従来のように
ビットを取りはずす作業なせずに掘削編成のまま注入作
業をすることができるという利点もある。

本発明を更に以下に詳しく説明する。

本発明の逸泥防止剤は上記の様にα、！−モノエチレン
性不飽和カルボン酸の金属塩を主成分とする単量体とそ
の重合触媒とからなるものである。

α、Ｉ−モノエチレン性不飽和カルボン酸の金属塩とは
、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、
イタコン酸、クロトン酸などのカルシウム塩、マグネシ
ウム塩、亜鉛塩、アルミニウム塩などの多価金属塩であ
り、本発明にとり好ましいものはアクリル酸またはメタ
クリル酸のカルシウム塩、マグネシウム塩、亜鉛塩、ア
ルミニウム塩であり１％に好ましいものは、砂粒子や岩
盤などに対する固着性が良いアクリル酸またはメタクリ
ル酸のマグネシウム塩である。

本発明の逸泥防止剤は、地層中に注入されて１合硬化し
含水弾性体となって逸泥を防止するのであるが、そのと
きＶＣ喪求される特性、すなわち硬化体の強度、色水作
用による離漿現象の防止、固着性、特に５０〜１００℃
程度の高温下における固着性を向上させるためにα、７
ｙ−モノエチレン性不飽性力飽和カルボン酸塩（以下単
量体ａと称す）に、ヒドロキシ基またはアルコキシ基を
有するα、β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステ
ル（以下単量体すと称す）が併用された逸泥防止剤が本
発明にとり好ましいものである。

単量体すの具体的化合物としてはアクリル酸、メタクリ
ル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸などのヒド
ロキシエチル、ヒドロキシプロピル、メトキシエチル、
エトキシエチル、ブトキシエチルなどの親水基を有し、
水と相溶乃至可溶性のエステルであり、本発明にとり好
ましいものは、アクリル酸またはメタアクリル酸のエス
テルであり、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−
ヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシエチルアク
リレートおよびエトキシエチルアクリレートが特に好ま
しい。

本発明において単量体ａと単量体すを併用するときに、
本発明の目的とする効果が良く発現するのであるが、最
も良い効果を出させるためには次の様な併用割り合をと
ることが好ましい。

すなわち全単量体を１００重量部としたときに、体すを
２〜３０重量部、好ましくはｆ−３０重量部、にて用い
るとき本発明の効果がよく発現され。

さらに単量体すについてもヒドロキシ基を有する単量体
とアルコキシ基を有する単量体を併用し、その場合の割
合を単量体ａ７０〜９８重量、％ましくは７０〜９４重
量部、単量体すのうち２−ヒドロキシエチルアクリレー
トの様なヒドロキシ基を有する単量体１〜２５重量部宅
■ましくは５〜２５重量部、メトキシエチルアクリレー
トの様なアルコキシ基を有する単量体１〜５重量部にす
るとき最も効果が優れている。

単量体ｔオ不飽和力・・ボン酸塩が７０重量部未満にな
ると硬化体の強度が不足するようになり、単量体すの不
飽和カルボン酸エステルが２重量部未満になると色水作
用効果が不足するようになり硬化体よりの離漿現象が出
てくるようになり、固着性も不足してくるようになる。

さらに単量体すについて前記のように二種併用すること
によりさらにすぐれた固着性を与えることができる。

本発明の逸泥防止剤は、その使用方法として、ポンプな
どを用いて逸泥地層に浸透させ、その後上記単量体を重
合硬化させて硬化体とし、それに素酸塩等が使用され、
またレドックスタイプの融塩から誘導される任意の水溶
性過酸化触媒、例え分、例えば亜硫酸、次亜硫酸、ナオ
硫酸、エリソルビン酸もしくはそのアルカリ金属塩、及
び銅粉、鉄粉ならびにそれらの塩化物、硫酸塩が併用使
用される。

好適なレドックス触媒の例として過硫酸アンモニウム−
チオ硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム−チオ硫酸ナトリ
ウム、過酸化水素−酸性亜硫酸ソーダなどを挙げること
ができる。

本発明において用いられる重合触媒の使用量は、逸泥の
発生している地層の種類、地層の深度、坑内温度および
その他の抗弁条件によって求められる硬化体の生成速度
に応じて決められるものであるが、一般的には単量体１
００重量部に対して０．０５〜２０重量部の範囲で決定
される。

さらに硬化時間を調節するために、さらにこれらに赤血
塩（フェリシアン化カリウム）などの重合調整剤を添加
することも可能であり、重合調整剤の添加により、４０
°Ｃ以上の高温下においても本発明の逸泥防止剤の使用
に当っては、単量体ａ又は単量体ａおよび単量体すは注
入時の作業性、硬化時間および硬化体に要求される特性
などから一般的には１０〜５０チの水浴液として用いら
れる。また重合触媒はこの単量体水嘉注入直前に添加し
て使用される。

本発明の逸泥防止剤の使用に当っては、単独使用の他に
■目的深度の途中でのこの流体の地層への浸透を防ぐた
めに他の浸透防止剤を添加　る、■硬化前のこの流体に
粘性を与え、浸透速度を減少せしめる。■この流体に更
にセメント、スラグ。

ベントナイト、フライアッシュ、石１などの無機物質を
混入して増量し、費用の低減又は硬化体強度の増加等を
図る。■中空微小ガラス質球状物質、パーライト、ギル
ツナイトその他の軽量物質を添加し、この流体の比重を
低減して、地層中への浸透を減少せしめ、■その信奉発
明の方法の特性を損うことのない範囲で第三の物質を混
入するなど、種々の添加剤を添加し、それに応じた特性
を付与することも可能である。

以下、実施例、参考例をあげて本発明をさらに説明する
。

実施例　１゜ アクリル酸マグネシウム８０重景部、とドロキシエチル
アクリレート１８重量部、メトキンエチルアクリレート
２重量部の組成からなる単量体温々表−１記載の量添加
しよく混合して逸泥防止剤を得た。

これらの２０°Ｃ１４０℃および＋ＳＯ’０における硬
・化時間を測定した　ころ表−１のような値が得られた
。

につめ地盤のモデルをつくり、ついでアクリル酸マグネ
シウム８０重量部、ヒドロキシエチルアクリレート１８
重量部、メトキシエチルアクリレート２重量部の組成か
らなる単量体混合物の３０％水溶液１００　ｃｃに重合
触媒として２０チ過硫酸塩水溶液［］、３ｃｃを加えよ
く混合して逸泥防止剤を得た。この防止剤を２０℃で５
０分間放置したのち、地盤モデルの上部より自然浸透さ
せた。約５分層に温度上昇がみられ単量体水浴液の重合
反応の進行が確認された。この浸透硬化させた地盤モデ
ルの上に泥水を充満させ、７　Ｋｆ、／Ｉの圧力で加圧
した。

その際に認められる逸泥水の量を測定し、逸泥防止剤を
使用しない場合との比較を行なった。

表−２逸泥防止効果 実施例６゜ 実施例２と同様にアクリル酸マグネシウム８５重量部、
ヒドロキシエチルメタクレート１３重量部、エトキシエ
チルアクリレート２重量部の組成からなる単量体混合物
の３０％水溶液１００　ｃｃ防止剤を得た。この防止剤
を４０’０１６０”０１８０℃に保持した地盤モデルの
上部より自然浸透させた。各条件において温度上昇がみ
られ重合反応の進行が確認された。そして実施例２と同
様に逸泥水量を測定した。

表−６逸泥防止効果 グにおいて深度５２０　Ｍ　（坑底循環温度ｓ　８’Ｏ
）で逸泥層に遭遇した。この逸泥を防止するためにアク
リル酸マグネシウム８５Ｎ量部、ヒドロキシエチルメタ
クリレート１３重量部、エトキシエルアクリレート２重
量部の組成からなる単量体混合物の６０％水溶液２００
０１に２０％過硫酸アンモニウム１ｏｏｌ、ｉｏｚ赤血
塩２．Ｏｌを加えて充分に攪拌混合し逸泥防止剤となし
、これを目的深度に注入した。この際の充填量は１７４
０Ａ！であった。

その後、４時間静置し、再び泥水の循環を開始した。

上記逸泥防止剤の注入前の逸泥水量は２２６０／？／時
間であったのに対し注入後は４０１／時間となり、その
逸泥防止の効果は非常に優れたものであった。

実施例５゜ 小坑径Ｂ井（杭径５７／８インチ）の現場ボーリングに
おいて、深度９７０Ｍ（坑底循環温度６９’０　）で逸
泥層に遭遇した。この逸泥を防止するために、アクリル
酸マグネシウム８５重量部、ヒドロキシエチルメタクリ
レート１６Ｍ量部、エトキシエチルアクリレート２重量
部の組成からなる単量体混合物の６０チ水溶液２００Ｏ
Ａ！に、２０％過硫酸アンモニウム５０１．１０チ赤血
塩６．ローであった。

その後、４時間３０分静置し、再び泥水の循環を開始し
た。

本発明の逸泥防止剤の使用前の逸泥水量は、２７１０１
／時間であったのに対し、使用後は、・７０１／時間と
なりその逸泥防止の効果は非常に優れたものであった。

実施例６゜ ガラス土掻０．８ｆｌを用いて実施例２と同様にし？ て地盤モデルを作り１表−記載の組成の逸泥防止剤を用
い、実施例２と同様にして逸泥水１を測定口だところ表
−４のようになりいずれもすぐれた逸泥防止効果を有し
ていた。

−ｈ　ＡＡ、　Ｍｇ　　　　アクリル酸マグネシウムＡ
Ａ、Ｚｎ　　　　アクリル酸亜鉛 油蹟１Ｍｇ　　メタクリル酸マグネシウムＨＥＡ　　　
　　ヒドロキシエチルアクリレートＭＦＡ　　　　　メ
１４キシエチルアクリレート特許出願人の名称 東亜合成化学工業株式会社 株式会社テルナイト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　α、β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の金属
   塩を主成分とする単蓋体とその重合触媒とからなること
   を特徴とする泥水工法用逸泥防止剤。