JPS6330351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、土木工事の基礎工事、石油井戸のボ
ーリング等の、地盤を深く堀削する場合に使用さ
れる安定液用の泥水調整剤に関するものである。 （従来の技術） 石油や天然ガスそれに鉱山における探鉱用堀削
において、堀削坑井内を安定に維持して安全かつ
迅速に目的深度まで堀削を行うためには通常泥水
が用いられる。一般的に使用されている泥水は水
をベースとした泥水であり、原則的には水−ベン
トナイト懸濁液を主体としている。 坑井内にある泥水は、砂層のような浸透性のあ
る地層面においては、その表面が一種のろ過器と
なり、泥水柱圧力と地層圧力との差圧によつて泥
水中の水分が地層中に失われ流動特性の悪化を来
たして堀削が困難となる。 このような脱水を減少させ、泥水の流動特性を
維持するための調整剤として、従来ベントナイ
ト、フミン酸誘導体、リグニンスルホン酸誘導
体、タンニン誘導体等が用いられている。また、
特開昭55−104383号、特公昭55−4792号、特開昭
57−23672号等にみられるような水溶性高分子物
質が泥水調整剤として検討されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらの調整剤はいずれも耐熱
性および耐塩性に乏しいという欠点を有してい
る。そのためこれらの調整剤は、堀削深度の大き
い油井や地熱開発用の坑井等のような高温下で使
用される場合には効果が充分でなく、また最近盛
んに用いられるようになつてきたKClを多く含む
泥水や海水泥水に対しても効果が不充分である。 本発明者は、従来の泥水調整剤の有する種々の
問題点を解決すべく研究を重ねた結果、耐熱性、
耐塩性にも優れた泥水調整剤を開発するに至つ
た。 （問題点を解決するための手段および作用） 本発明は、一般式 （ただし、R₁は水素またはメチル基、R₂は−
CH₂CH₂−，−CH₂CH₂CH₂−、

【式】ま たは

【式】Ｘは水素、ナトリウム、カ リウムまたはアンモニウム基を示す。） で表わされるスルホアルキル（メタ）アクリレー
ト系単量体(A)１〜40モル％および一般式

【式】 （ただし、R₁およびＸはそれぞれ前記と同じ
原子または基を示す。） で表わされる（メタ）アクリル酸系単量体(B)60〜
99モル％（ただし(A)および(B)成分の合計は100モ
ル％である。）からなる単量体混合物を共重合し
て得られる、数平均分子量が15万ないし200万の
範囲にある水溶性共重合体からなる耐塩、耐熱性
に優れた堀削泥水調整剤を提供するものである。 本発明における単量体(A)は、前記一般式で表わ
されるスルホアルキル（メタ）アクリレート系単
量体で、具体例としては２−スルホエチルアクリ
レート、２−スルホエチルメタクリレート、３−
スルホプロピルアクリレート、３−スルホプロピ
ルメタクリレート、２−スルホ−２−メチルエチ
ルアクリレート、２−スルホ−２−メチルエチル
メタクリレート、２−スルホ−１−メチルエチル
アクリレート、２−スルホ−１−メチルエチルメ
タクリレートやそれらのナトリウム塩、カリウム
塩またはアンモニウム塩を挙げることができ、こ
れらの中から１種または２種以上の単量体を選択
して用いられる。 本発明における単量体(B)は、前記一般式で表わ
される（メタ）アクリル酸系単量体であるが、例
えばアクリル酸やそのナトリウム塩、カリウム塩
もしくはアンモニウム塩、メタクリル酸やそのナ
トリウム塩、カリウム塩もしくはアンモニウム塩
を挙げることができ、これらの中から１種または
２種以上の単量体を選択して用いられる。 単量体(A)は堀削泥水調整剤に耐塩性及び耐熱性
を与える作用を有し、単量体(B)は泥水用のベント
ナイト等の粘土類に分散性を与える作用を有す
る。 単量体(A)は単量体混合物中１〜40モル％の比率
で、単量体(B)は60〜99モル％の比率で使用する必
要がある。単量体(A)が１モル％未満の少ない量で
単量体(B)が99モル％を超える量では、得られる堀
削泥水調整剤の耐塩性および耐熱性が不充分とな
り好ましくない。また単量体(A)が40モル％を超え
る量で単量体(B)が60モル％未満の少ない量では、
得られる堀削泥水調整剤を使用する際の脱水量が
大きくなり好ましくない。 単量体(A)および単量体(B)からなる単量体混合物
を共重合して得られる水溶性共重合体を堀削泥水
調整剤として使用する場合、堀削泥水の脱水量と
使用される該共重合体の分子量には密接な関係が
あり、該共重合体の数平均分子量が15万〜200万
の範囲にあることが必要である。該共重合体の数
平均分子量が15万未満では脱水量が大きくなり、
200万を超えると粘度が増大するなど安定な泥水
が得られ難い。 なお、ここで述べる数平均分子量とはゲルパー
ミエイシヨン・クロマトグラフイーにより求めた
ものである。 本発明の耐塩、耐熱性に優れた堀削泥水調整剤
として有効な前記水溶性共重合体を得るための重
合方法は、従来から知られているいかなる方法で
も良く、ラジカル重合触媒を用いる方法、放射
線、電子線、紫外線等を照射する方法等が挙げら
れる。ラジカル重合触媒としては、過酸化水素、
ベンゾイルパーオキサイド、キユメンハイドロパ
ーオキサイド等の過酸化物、アゾビスイソブチロ
ニトリル等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、
過硫酸カリウム等の過硫酸塩等のラジカル発生剤
や、これらと亜硫酸水素ナトリウム、Ｌ−アスコ
ルビン酸、第一鉄塩等の還元剤との組み合わせに
よるレドツクス系開始剤が用いられる。重合系溶
媒としては、例えば水、メタノール、エタノー
ル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド等やこれらの混合物を使用すること
できる。重合時の温度は用いる触媒の種類により
異なるが、20〜120℃の範囲内であることが好ま
しい。重合系の単量体混合物の濃度には特に制限
はないが、重合反応の制御の容易さや収率、経済
性を考慮すれば、15〜60重量％の範囲内にあるこ
とが好ましい。 本発明の堀削泥水調整剤として有効な水溶性共
重合体は、その一部又は全部がナトリウム塩、カ
リウム塩又はアンモニウム塩になつているもの
が、水溶性の点からみて好ましい。水溶性共重合
体の前記塩類を得るためには、単量体(A)と単量体
(B)とを酸型で共重合した後苛性ソーダ、苛性カリ
又はアンモニアで共重合体の一部又は全部を中和
しても良いし、単量体(A)の一部又は全部をナトリ
ウム塩、カリウム塩又はアンモニウム塩としたも
のと、単量体(B)の一部又は全部をナトリウム塩、
カリウム塩又はアンモニウム塩としたものとを共
重合しても良い。 得られた水溶性共重合体は、溶液のまま堀削泥
水調整剤に用いることができるし、また乾燥後、
適宜粉砕して粉末あるいは粒状としてもよい。こ
のような粉末あるいは粒状品は使用に際して容易
に水に溶解する。 なお、本発明の堀削泥水調整剤を使用するに当
つて、その優れた作用効果を減少させない程度で
従来公知のフミン酸誘導体、リグニンスルホン酸
誘導体、タンニン誘導体等の調整剤を併用するこ
とができる。 本発明の堀削泥水調整剤はベントナイト懸濁液
あるいはアタパルジヤイト、アスベスト又はセピ
オライトを併用した懸濁液を主体とする泥水に応
用される。また、泥水のベースとしては、清水の
場合はもちろん、海水ベースとした場合や塩化カ
リウム等の塩類を多量に添加した泥水にも応用さ
れる。 （発明の効果） 本発明の堀削泥水調整剤は、優れた耐熱性及び
耐塩性を発揮する。特に海水泥水のような各種イ
オンを多量に含む泥水の場合に効果が顕著であ
る。 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
るが、本発明は、これら実施例に限定されるもの
ではない。 なお、泥水試験はAPI（米国石油協会）の方法
に従い、粘度計はVGメーターを使用した。 実施例 １ ２−スルホエチルメタクリレートのナトリウム
塩173ｇ（0.80モル）、アクリル酸ナトリウム265
ｇ（2.82モル）、アクリル酸27ｇ（0.38モル）お
よび水1135ｇを２の撹拌機付きの重合容器に仕
込み、窒素置換した後50℃に昇温し、過硫酸アン
モニウム２ｇおよびＬ−アスコルビン酸0.2ｇを
加えて重合を開始した。約20分で重合熱による発
熱ピークが70℃に達した。その後90℃に昇温して
更に１時間重合を続けた後冷却し、次いで乾燥、
粉砕して、数平均分子量25万の共重合体を得た。
これを本発明の堀削泥水調整剤(1)とする。 実施例 ２ 実施例１で用いたのと同様の重合容器に２−ス
ルホエチルメタクリレートのナトリウム塩43ｇ
（0.2モル）、アクリル酸ナトリウム357ｇ（3.8モ
ル）および水1200ｇを仕込み、実施例１と同様に
重合し、数平均分子量26万の共重合体を得た。こ
れを本発明の堀削泥水調整剤(2)とする。 実施例 ３ 実施例１で用いたのと同様の重合容器に２−ス
ルホ−１−メチルエチルメタクリレートのナトリ
ウム塩322ｇ（1.4モル）、メタクリル酸ナトリウ
ム281ｇ（2.6モル）および水997ｇを仕込み、開
始剤として過硫酸アンモニウム0.7ｇおよびＬ−
アスコルビン酸0.07ｇを用いて実施例１と同様に
重合し、数平均分子量50万の共重合体を得た。こ
れを本発明の堀削泥水調整剤(3)とする。 実施例 ４ 実施例１で用いたのと同様の重合容器に３−ス
ルホプロピルアクリレートのカリウム塩19ｇ
（0.08モル）、アクリル酸カリウム220ｇ（２モ
ル）、アクリル酸138ｇ（1.92モル）および水1222
ｇを仕込み、窒素置換した後40℃に昇温し、過硫
酸アンモニウム0.7ｇおよびＬ−アスコルビン酸
0.07ｇを加えて重合を開始した。約20分で重合熱
による発熱ピークが70℃に達した。その後90℃に
昇温して更に１時間重合を続けた後冷却し、次い
で乾燥、粉砕して、数平均分子量100万の共重合
体を得た。これを本発明の堀削泥水調整剤(4)とす
る。 比較例 １ ２本の滴下ロートおよび撹拌機を備えた２の
重合容器に水900ｇを仕込んだ。窒素置換した後
80℃に昇温し、一方の滴下ロートから２−スルホ
エチルメタクリレートのナトリウム塩173ｇ
（0.80モル）、アクリル酸ナトリウム265ｇ（2.82
モル）、アクリル酸27ｇ（0.38モル）および水465
ｇの溶液を、もう一方の滴下ロートから過硫酸ア
ンモニウム3.2ｇおよび水30ｇの溶液を、同時に
それぞれ２時間かけて滴下した。滴下中は加熱量
を加減することによつて重合温度を80℃に保つ
た。滴下終了後、90℃に昇温して、更に２時間重
合を続けた後冷却し、次いで乾燥、粉砕して、数
平均分子量５万の比較用の共重合体を得た。これ
を比較堀削泥水調整剤(1)とする。 比較例 ２ ２の重合容器に２−スルホエチルメタクリレ
ートのナトリウム塩173ｇ（0.80モル）、アクリル
酸ナトリウム265ｇ（2.82モル）、アクリル酸27ｇ
（0.38モル）および水700ｇを仕込み、窒素置換し
た後40℃に昇温し、過硫酸アンモニウム0.4ｇお
よびＬ−アスコルビン酸0.04ｇを加えて均一に溶
解した後静置した。約20分で重合熱による発熱ピ
ークが65℃に達した。その後重合温度が40℃にも
どるまで２時間静置した。次いで冷却し、乾燥、
粉砕して、数平均分子量300万の比較用の共重合
体を得た。これを比較堀削泥水調整剤(2)とする。 比較例 ３ 実施例１で用いたのと同様の重合容器に２−ス
ルホエチルメタクリレートのナトリウム塩432ｇ
（２モル）、アクリル酸ナトリウム169ｇ（1.8モ
ル）、アクリル酸14ｇ（0.2モル）および水985ｇ
を仕込み、実施例１と同様に重合し、数平均分子
量24万の比較用の共重合体を得た。これを比較堀
削泥水調整剤(3)とする。 比較例 ４ 実施例１で用いたのと同様の重合容器にアクリ
ル酸ナトリウム339ｇ（3.6モル）、アクリル酸29
ｇ（0.4モル）および水1232ｇを仕込み、実施例
１と同様に重合し、数平均分子量25万の比較用の
共重合体を得た。これを比較堀削泥水調整剤(4)と
する。 実施例 ５ 実施例１〜４及び比較例１〜４で得た堀削泥水
調整剤(1)〜(4)及び比較堀削泥水調整剤(1)〜(4)を用
いて、泥水を第１表の組成で調泥した。また、堀
削泥水調整剤を用いないで比較用の泥水を調泥し
た。

【表】 このようにして得た各泥水および各泥水を250
℃で16時間養生した後のそれぞれの泥水を用い、
APIの方法に従つて、見掛粘度、プラスチツク粘
度、イールド値、ゲルストレングスおよび脱水量
を測定した。結果を第２表に示した。

【表】 第２表より明らかなように、本発明の堀削泥水
調整剤を添加して得られた泥水は、無添加または
比較堀削泥水調整剤を添加して得られた泥水に比
べて、脱水量が小さく安定した粘性を示した。ま
た、250℃で16時間養生した後も脱水量はほとん
ど変化がなかつた。以上のように本発明の堀削泥
水調整剤は優れた耐塩性および耐熱性を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （ただし、R₁は水素またはメチル基、R₂は−
   CH₂CH₂−，−CH₂CH₂CH₂−，【式】ま たは【式】Ｘは水素、ナトリウム、カ リウムまたはアンモニウム基を示す。） で表わされるスルホアルキル（メタ）アクリレー
   ト系単量体(A)１〜40モル％および一般式
   【式】 （ただし、R₁およびＸはそれぞれ前記と同じ
   原子または基を示す。） で表わされる（メタ）アクリル酸系単量体(B)60〜
   99モル％（ただし(A)および(B)成分の合計は100モ
   ル％である。）からなる単量体混合物を共重合し
   て得られる、数平均分子量が15万ないし200万の
   範囲にある水溶性共重合体からなる耐塩、耐熱性
   に優れた堀削泥水調整剤。