WO2015141667A1 - セメント組成物及びセメント硬化遅延剤 - Google Patents

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WO2015141667A1
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polymer
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acid
cement
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由紀 田口
結衣 西田
雅浩 佐藤
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株式会社日本触媒
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    • C08F220/585Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-(meth)acryloylmorpholine and containing other heteroatoms, e.g. 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid [AMPS]

Definitions

  • the present invention relates to a cement composition containing a polymer having a carboxylic acid (salt) group.
  • the present invention also relates to a cement composition comprising an acrylic acid polymer.
  • a steel pipe called a casing pipe is inserted into the well immediately after drilling to protect the well.
  • the gap between the outside of the casing pipe and the hole wall is necessary to prevent the collapse of the pit wall, to prevent the formation fluid from moving between multiple formations, or to ensure that the casing pipe is securely fixed.
  • the method of filling cement with is widely adopted.
  • wells such as oil and gas fields can reach several thousand meters deep, they are premised on use under high temperature and high pressure, unlike civil engineering and construction. Since the cement slurry needs to maintain sufficient fluidity while being fed into the well by a pump, a curing retarder or the like is blended.
  • Patent Document 1 discloses an oil well cement composition containing a lignin retarder.
  • Patent Document 2 discloses an additive for soil cement containing a specific phosphate ester polymer.
  • Patent Document 3 discloses an oil well or gas well cement composition containing alumina cement.
  • an object of this invention is to provide the cement composition which expresses sufficient hardening retardance also under high temperature.
  • the present inventors have found that the cement composition contains a predetermined polymer, so that sufficient curing retardation can be obtained even at high temperatures, and the present invention has been completed based on these findings. did.
  • the first present invention is a cement composition
  • a cement composition comprising a polymer having a carboxylic acid (salt) group having a thermal decomposition temperature of 250 ° C. or higher, and cement.
  • the first aspect of the present invention includes a polymer having a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt), a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group, and cement. Or a cement composition.
  • 2nd this invention contains acrylic acid polymer and a cement
  • the weight average molecular weight of this acrylic acid polymer is 500 or more and 10,000 or less
  • Carboxy contained in this acrylic acid polymer It is also a cement composition in which 50 to 100 mol% of the acid (salt) groups are carboxylate groups.
  • the cement composition of the present invention has good cure retardance even at high temperatures. Therefore, it can be favorably used for cementing wells such as oil fields and gas fields.
  • 3 is a chart of TG-DTA measurement of a polymer (1-1).
  • 3 is a chart in which the curing behavior of cement compositions to which polymers (1-1), (1-5), comparative polymer (1-1), and lignin sulfonic acid were added, was evaluated with an isothermal calorimeter.
  • 3 is a chart of TG-DTA measurement of a polymer (2-3).
  • 6 is a TG-DTA measurement chart of the polymer (2-5).
  • 6 is a chart of TG-DTA measurement of a polymer (2-6).
  • 3 is a chart of TG-DTA measurement of a comparative polymer (2-1).
  • 3 is a chart of TG-DTA measurement of a comparative polymer (2-2).
  • Cement composition to which polymers (2-5) and (2-6), comparative polymers (2-1) and (2-2) were added, respectively, and a curing retarder was not added (not added) It is the chart which evaluated the hardening behavior of the cement composition with an isothermal calorimeter.
  • 3 is a chart in which the curing behavior of a cement composition to which a comparative polymer (2-3) is added and a cement composition to which a curing retarder is not added (not added) are evaluated with an isothermal calorimeter.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention and the acrylic acid polymer according to the second invention will be described in order.
  • the characteristics of the acrylic acid polymer according to the second invention can be suitably applied.
  • the characteristics of the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention can be preferably applied.
  • the curing retarder of the present invention using the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first present invention or the acrylic acid polymer according to the second present invention, and the cement composition of the present invention will be described. To do.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group contained in the cement composition of the first present invention is also referred to as “polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first present invention” in the present specification.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention refers to a polymer containing one or more carboxylic acid (salt) groups in the molecule, but a single monomer containing a carboxylic acid (salt) group. It is preferable to include a structural unit derived from the body.
  • the “carboxylic acid (salt) group” represents at least one selected from a carboxylic acid group and a carboxylic acid group, and the carboxylic acid group refers to a metal salt, ammonium salt, organic amine salt, or the like of a carboxylic acid.
  • the metal salt include salts of alkali metals such as sodium and potassium; salts of alkaline earth metals such as calcium and magnesium; salts of transition metals such as iron and copper;
  • Examples of the organic amine salt include primary to quaternary amine salts, such as methylamine, trimethylamine and other alkylamine salts; monoethanolamine, diethanolamine, dipropanolamine and other alkanolamine salts; morpholine and piperidine. And the like, and the like.
  • structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group represents a structural unit formed by polymerization of a monomer containing a carboxylic acid (salt) group.
  • the monomer containing a carboxylic acid (salt) group is acrylic acid (CH 2 ⁇ CHCOOH)
  • the structural unit derived from the monomer containing a carboxylic acid (salt) group is —CH 2 —CH ( COOH)-.
  • the “structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group” is a carboxylic acid (salt) as long as it has the same structure as the structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group. ) A structural unit obtained by a method other than polymerizing a monomer containing a group is also included in the “structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group”.
  • the “monomer containing a carboxylic acid (salt) group” is a compound containing in the molecule at least one carboxylic acid (salt) group and at least one carbon-carbon double bond.
  • Specific examples of the monomer containing a carboxylic acid (salt) group include unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, ⁇ -hydroxyacrylic acid, ⁇ -hydroxymethylacrylic acid and derivatives thereof. Examples thereof include acids and salts thereof; unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, and methylene glutaric acid, and salts thereof (which may be mono- or di-salts); .
  • the monomer containing the carboxylic acid (salt) group may be used alone or in combination of two or more.
  • the monomer containing a carboxylic acid (salt) group contains one or more selected from acrylic acid, methacrylic acid and salts thereof. It is preferable. Specifically, acrylic acid is used with respect to 100 mol% of a structural unit derived from a monomer containing a carboxylic acid (salt) group contained in a polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention.
  • the total of the structural unit derived from acrylate, the structural unit derived from acrylate, the structural unit derived from methacrylic acid, and the structural unit derived from methacrylic acid salt is preferably 80 to 100 mol%, preferably 90 to 100 mol. % Is more preferable, and 95 to 100 mol% is still more preferable.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention is preferably a copolymer.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention tends to have a good curing delay at a high temperature of the cement composition of the present invention. It preferably has a group, and more preferably contains a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group.
  • the first present invention includes a polymer having a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt) and a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group. It may be a cement composition.
  • the sulfonic acid (salt) group represents a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group.
  • the salt in the sulfonate group is the same as the salt in the carboxylic acid group.
  • structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group means a structural unit formed by polymerization of a monomer containing a sulfonic acid (salt) group.
  • a structural unit derived from a monomer containing a (salt) group can be represented by —CH 2 —CH (CH 2 OCH 2 CH (OH) CH 2 SO 3 Na) —.
  • the “structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group” is a sulfonic acid (salt) as long as it has the same structure as the structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group.
  • a structural unit obtained by a method other than polymerizing a monomer containing a group is also included in the “structural unit derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group”.
  • the “monomer containing a sulfonic acid (salt) group” is a compound containing at least one sulfonic acid (salt) group and at least one carbon-carbon double bond in the molecule.
  • Specific examples of the monomer containing a sulfonic acid (salt) group include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) allylsulfonic acid, isoprenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2 -Sulfoethyl (meth) acrylic acid and salts thereof, the following formula (1);
  • R 1, .R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, a direct bond
  • .X representing the structure of any of CH 2, CH 2 CH 2
  • Y is a hydroxyl group or SO 3 M group
  • M represents a hydrogen atom, Li, Na, or K, provided that at least one of X and Y represents a SO 3 M group.
  • the monomer containing the sulfonic acid (salt) group may be used alone or in combination of two or more.
  • R 2 in the formula (1) is preferably a CH 2.
  • X or Y in the formula (1) is a SO 3 M group, and the other is a hydroxyl group. More preferably, X is a hydroxyl group and Y is a SO 3 M group.
  • Specific examples of the compound represented by the above formula (1) include 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid (salt), 3- (meth) allyloxy-1-hydroxypropanesulfonic acid (salt) More preferred is 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid (salt).
  • the monomer containing a sulfonic acid (salt) group preferably has at least one of a hydroxyl group, an ether group, and an amide group because the curing retardation of the cement composition is improved. More preferably, it contains one or more selected from 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and salts thereof. Specifically, 3-100 mol% of structural units derived from a monomer containing a sulfonic acid (salt) group contained in the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention.
  • Structural unit derived from allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid, structural unit derived from salt of 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, structural unit derived from 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid The total of structural units derived from the salt of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is preferably 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%, and 95 to 100 mol%. More preferably.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention is a monomer other than a monomer having a carboxylic acid (salt) group or a monomer having a sulfonic acid (salt) group (hereinafter, It may contain a structural unit derived from “other monomer”.
  • the above-mentioned “structural unit derived from other monomer” represents a structural unit formed by polymerization of another monomer, and usually one or more carbons contained in the other monomer.
  • the other monomers include unsaturated alcohols such as 3- (meth) allyloxy-1,2-dihydroxypropane, (meth) allyl alcohol, isoprenol, and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate.
  • Monomers polyalkylene glycol monomers having a structure in which an alkylene oxide is added to the unsaturated alcohol monomers; vinyl pyridine, vinyl imidazole, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diallyldimethylamine, and these Amino group-containing monomers such as quaternized compounds and salts of N-vinyl monomers such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinyloxazolidone; methyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Butyl, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, dodecy (meth) acrylate (Meth) acrylic acid esters such as; acrylamide monomers such as (meth) acrylamide and N, N-dimethylacrylamide; vinylaryl monomers such as styrene, indene and vinylaniline; alkenes such as isobutylene and octene; And vinyl carboxy
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group is derived from a structural unit derived from a monomer having a carboxylic acid (salt) group and a monomer having a sulfonic acid (salt) group.
  • a single unit having a carboxylic acid (salt) group with respect to a total of 100 mol% of structural units and structural units derived from other monomers also collectively referred to as “structural units derived from monomers”.
  • the structural unit derived from the monomer is preferably 50 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, further preferably 60 mol% or more, and even more preferably 65 mol% or more.
  • the structural unit derived from the monomer having a carboxylic acid (salt) group is preferably 95 mol% or less, and more preferably 90 mol% or less.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention is derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group with respect to a total of 100 mol% of structural units derived from the monomer.
  • the structural unit is preferably 5 mol% or more, and more preferably 10 mol% or more.
  • the structural unit derived from the monomer having a sulfonic acid (salt) group is preferably 50 mol% or less, more preferably 45 mol% or less, and further preferably 40 mol% or less. Preferably, it is still more preferably 35 mol% or less, and particularly preferably 30 mol% or less.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention contains 0 to 20 structural units derived from other monomers with respect to 100 mol% of the total structural units derived from the monomers. It is preferably mol%, more preferably 0 to 15 mol%, and even more preferably 0 to 10 mol%.
  • the structural unit derived from the other monomer is 0% to 100% by mass of the total structural unit derived from the monomer. 10% by mass is particularly preferable.
  • the structural unit derived from the monomer is in the above range, the heat resistance of the copolymer is improved, and the retarding property of the cement composition of the present invention tends to be improved.
  • the total mass of the structural units derived from the monomers contained in 100% by mass of the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention is 90 to 100% by mass (however, the carboxylic acid
  • the base, sulfonate group, and other acid group salts are preferably calculated as the corresponding carboxylic acid group, sulfonic acid group, and other acid groups, respectively.
  • each constituent unit of the copolymer may be in a block form or in a random form. May exist.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 500 or more, more preferably 1000 or more, and still more preferably 5000 or more.
  • the weight average molecular weight is preferably 1000000 or less, more preferably 500000 or less, still more preferably 400000 or less, still more preferably 300000 or less, and particularly preferably 200000 or less. preferable.
  • the retarding property of the cement composition of the present invention tends to be improved.
  • the said weight average molecular weight can be measured with the measuring method of the Example of the 1st this invention mentioned later.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention preferably has a weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of 1.5 or more and 30 or less, 1.6 or more, More preferably, it is 20 or less.
  • the weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) is more preferably 9 or less from the viewpoint of further improving the retarding property.
  • the Mw / Mn can be measured by the measuring method of the first embodiment of the present invention described later.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention is one of the preferred embodiments having a thermal decomposition temperature (thermal decomposition start temperature) of 250 ° C. or higher. More preferably, it is 250 to 600 ° C, and further preferably 250 to 500 ° C. By being the said range, it can be used conveniently for the cementing of wells, such as a gas field, and the civil engineering of a geothermal ground. In addition, the said thermal decomposition temperature can be measured by the method mentioned later.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group includes a monomer having a carboxylic acid (salt) group, and, if necessary, a monomer having a sulfonic acid (salt) group and / or Or it is preferable to manufacture including the process of superposing
  • the amount of the monomer having a carboxylic acid (salt) group is preferably 50 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, and 60 mol% or more with respect to 100 mol% of More preferably, it is more preferable to set it as 65 mol% or more, and it is especially preferable to set it as 70 mol% or more.
  • the amount of the monomer having a carboxylic acid (salt) group is preferably 95 mol% or less, more preferably 90 mol% or less.
  • the total amount of acrylic acid, methacrylic acid and salts thereof used is preferably 80 to 100 mol% with respect to 100 mol% of the monomer containing a carboxylic acid (salt) group, It is more preferably 90 to 100 mol%, and further preferably 95 to 100 mol%.
  • the amount of the monomer having a sulfonic acid (salt) group in the above step is preferably 5 mol% or more, preferably 10 mol% or more, based on 100 mol% of the total amount of monomers used. It is more preferable.
  • the amount of the monomer having a sulfonic acid (salt) group is preferably 50 mol% or less, more preferably 45 mol% or less, and further preferably 40 mol% or less. Is more preferably 35 mol% or less, and particularly preferably 30 mol% or less.
  • the total amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid and their salts with respect to 100 mol% of the monomer containing a sulfonic acid (salt) group Is preferably 80 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%, and still more preferably 95 to 100 mol%.
  • the amount of other monomers used in the above step is preferably 0 to 20 mol%, more preferably 0 to 15 mol%, based on 100 mol% of the total amount of monomers used. 0 to 10 mol% is more preferable.
  • the amount of other monomers used in the above step is particularly preferably 0 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of monomers used.
  • the polymerization in the polymerization step is performed by various conventionally known methods such as solution polymerization method, bulk polymerization, suspension polymerization method, reverse phase suspension polymerization method, cast polymerization method, thin film polymerization method, spray polymerization method, etc. Can be adopted. Although not particularly limited, solution polymerization is preferred.
  • the polymerization step can be carried out either batchwise or continuously.
  • a polymerization initiator is preferably used when the polymerization is performed.
  • the polymerization initiator include hydrogen peroxide; persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate), 2,2′- Azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2′-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] hydrate Azo compounds such as 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,2'-azobis (1-imino-1-pyrrolidino-2-methylpropane) dihydrochloride
  • Organic peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, peracetic acid, di-t-butyl peroxide and cumene hydroperoxide
  • polymerization initiators hydrogen peroxide and persulfate are preferable, and persulfate is most preferable.
  • polymerization initiators may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the amount of the polymerization initiator used is preferably 0.1 g or more and 20 g or less, more preferably 0.2 g or more and 18 g or less with respect to 1 mol of the monomer used.
  • a chain transfer agent may be used as necessary.
  • chain transfer agents include thiol chain transfer agents such as mercaptoethanol, thioglycolic acid, mercaptopropionic acid, and n-dodecyl mercaptan; halogens such as carbon tetrachloride, methylene chloride, bromoform, and bromotrichloroethane.
  • Secondary alcohols such as isopropanol and glycerin; hypophosphorous acid (salts) such as hypophosphorous acid and sodium hypophosphite (including hydrates thereof); phosphorous acid and sodium phosphite Phosphorous acid (salt) such as sodium sulfite (salt) such as potassium sulfite; Sodium bisulfite (sodium bisulfite), bisulfite (salt) such as potassium hydrogen sulfite; Dithionic acid such as sodium dithionite (Salt); pyrosulfurous acid (salt) such as potassium pyrosulfite;
  • the chain transfer agent may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the amount of the chain transfer agent used is preferably 0 g or more and 20 g or less, and more preferably 0 g or more and 15 g or less, with respect to 1 mol of the monomer used.
  • heavy metal ions may be used for the purpose of promoting the reaction.
  • the heavy metal ion means a metal ion having a specific gravity of 4 g / cm 3 or more.
  • the heavy metal ions are not particularly limited as long as they are included in the form of ions. However, it is preferable to use a method using a solution in which a heavy metal compound is dissolved because the handleability is excellent.
  • the heavy metal compound examples include molle salt (Fe (NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 ⁇ 6H 2 O), ferrous sulfate / pentahydrate, ferrous chloride, ferric chloride, manganese chloride, and the like. Illustrated.
  • the amount of the heavy metal ion used is preferably 0 ppm or more and 100 ppm or less, and more preferably 0 ppm or more and 50 ppm or less with respect to the total amount of the polymerization reaction solution.
  • the polymerization step preferably uses a solvent.
  • the solvent preferably contains water, more preferably contains 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the solvent.
  • Solvents usable in the polymerization step include water; lower alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; lower ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and diethyl ketone; ethers such as dimethyl ether and dioxane; amides such as dimethylformaldehyde.
  • These solvents may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the amount of the solvent used is preferably 40 to 300% by mass with respect to 100% by mass of the monomer. More preferably, it is 45 mass% or more, More preferably, it is 50 mass% or more. Moreover, More preferably, it is 270 mass% or less, More preferably, it is 250 mass% or less. If the amount of the solvent used is less than 40% by mass, the molecular weight of the resulting polymer may increase. If it exceeds 300% by mass, the concentration of the obtained polymer will be low, and the cost for storage and the like will be high. There is a risk.
  • the polymerization in the polymerization step is usually preferably performed at 0 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or lower. More preferably, it is 40 degreeC or more, More preferably, it is 60 degreeC or more, Most preferably, it is 80 degreeC or more. Moreover, More preferably, it is 120 degrees C or less, More preferably, it is 110 degrees C or less.
  • the polymerization temperature does not necessarily need to be kept almost constant in the polymerization reaction. For example, the polymerization is started from room temperature, the temperature is raised to a set temperature with an appropriate temperature increase time or rate, and then the set temperature is increased. You may make it hold
  • the polymerization time in the polymerization step is not particularly limited, but is preferably 30 to 420 minutes, more preferably 45 to 390 minutes, still more preferably 60 to 360 minutes, and most preferably 90 to 300 minutes. .
  • “polymerization time” represents the time during which a monomer is added unless otherwise specified.
  • the monomer remains unneutralized, Alternatively, it may be polymerized at a neutralization rate lower than a predetermined neutralization rate, and may be neutralized to a predetermined neutralization degree after polymerization, or may be polymerized while neutralizing the monomer. Polymerization may be performed after neutralization.
  • the pressure in the reaction system in the polymerization step may be any of normal pressure (atmospheric pressure), reduced pressure, and increased pressure, but in terms of molecular weight of the resulting polymer, the reaction may be performed under normal pressure or reaction. It is preferable to carry out under pressure while the system is sealed. Moreover, it is preferable to carry out under a normal pressure (atmospheric pressure) at the point of equipment, such as a pressurization apparatus, a pressure reduction apparatus, a pressure-resistant reaction container, and piping.
  • the atmosphere in the reaction system may be an air atmosphere or an inert atmosphere. For example, the inside of the system may be replaced with an inert gas such as nitrogen before the start of polymerization.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention is optional, but it may be produced by including steps other than the polymerization step.
  • steps other than the polymerization process include an aging process, a neutralization process, a deactivation process of a polymerization initiator and a chain transfer agent, a dilution process, a drying process, a concentration process, and a purification process.
  • the neutralization step is dissolved in a solvent such as water and an alkali compound is added to the solution.
  • a solvent such as water
  • an alkali compound examples include hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide; carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and sodium bicarbonate; organic amines such as monoethanolamine and diethanolamine. .
  • the acrylic acid polymer contained in the cement composition of the second present invention is also referred to as “the acrylic acid polymer according to the second present invention” in the present specification.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention refers to a polymer containing a structural unit derived from one or more acrylic acids (salts) in the molecule.
  • the “acrylic acid (salt)” refers to at least one selected from acrylic acid and acrylate, and the salt of acrylate refers to a metal salt, an ammonium salt, an organic amine salt, or the like.
  • the metal salt and organic amine salt are as described above for the metal salt and organic amine salt of carboxylic acid in the first aspect of the present invention.
  • structural unit derived from acrylic acid (salt) means a structural unit formed by polymerization of acrylic acid (salt), and the carbon-carbon double bond of acrylic acid (salt) becomes a single bond.
  • a structural unit for example, a structural unit derived from acrylic acid can be represented by —CH 2 CH (COOH) —.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 500 or more and 10,000 or less.
  • the weight average molecular weight of the acrylic acid polymer according to the second invention is 10,000 or less, the cement composition can be appropriately cured without excessively attracting the calcium component in the cement.
  • the weight average molecular weight is more preferably 1000 or more and 8000 or less, still more preferably 1000 or more and 7000 or less, still more preferably 1000 or more and 6000 or less, and the curing retardation is improved. From the point of view, it is particularly preferably 1000 or more and 4000 or less.
  • the said weight average molecular weight can be measured with the measuring method of the Example of the 2nd this invention mentioned later.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention preferably has a weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of 1 or more and 30 or less, more preferably 1.1 or more and 20 or less. preferable.
  • the weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) is more preferably 5 or less, still more preferably 3 or less, from the viewpoint of highly achieving both thermal decomposition resistance and curing retardation. It is especially preferable that it is 1.5 or less.
  • the Mw / Mn can be measured by the measuring method of the second embodiment of the present invention described later.
  • the carboxylic acid base is 100 mol% with respect to 100 mol% of the carboxylic acid (salt) group contained in the acrylic acid polymer. It is preferable that By being in the above range, the curing delay of the cement composition and the thermal decomposition resistance of the polymer tend to be good.
  • the ratio of the carboxylic acid group to the carboxylic acid (salt) group contained in the acrylic acid polymer is more preferably 60 mol% or more and 100 mol% or less, and still more preferably 70 mol% or more and 100 mol%. %, More preferably 80 mol% or more and 100 mol% or less, and particularly preferably 90 mol% or more and 100 mol% or less.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention preferably contains a monovalent salt of a carboxyl group as a carboxylate group.
  • the monovalent salt include alkali metal salts, ammonium salts, and organic amine salts.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention comprises 50 mol% or more and 100 mol% or less of carboxyl groups with respect to 100 mol% of carboxylic acid (salt) groups contained in the acrylic acid polymer.
  • a monovalent salt is preferred.
  • they are 60 mol% or more and 100 mol% or less, More preferably, they are 70 mol% or more and 100 mol% or less, More preferably, they are 80 mol% or more and 100 mol% or less, Especially preferably. Is 90 mol% or more and 100 mol% or less.
  • a hypophosphorous acid (salt) group is present in the molecule. And / or containing a phosphorous acid (salt) group.
  • hypophosphorous acid (salt) group is obtained by using, for example, hypophosphorous acid (salt) as a chain transfer agent at the time of polymerization. Salt) can be introduced into the polymer molecule. Hypophosphorous acid (salt) groups and phosphorous acid (salt) groups can be quantified by 31 P-NMR or the like.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention may contain a structural unit derived from another monomer described later, if desired.
  • the acrylic polymer according to the second aspect of the present invention comprises a structural unit derived from acrylic acid (salt), a structural unit derived from all monomers (a structural unit derived from acrylic acid (salt) and other single units). It is preferable to contain 70 mol% or more and 100 mol% or less with respect to 100 mol% of the structural unit derived from the monomer. When the amount falls within the above range, the curing delay of the cement composition and the thermal decomposition resistance of the polymer tend to be improved.
  • the ratio of the structural unit derived from acrylic acid (salt) to the structural unit derived from all monomers is more preferably 75 mol% or more and 100 mol% or less, further preferably 80 mol% or more and 100 mol%. It is as follows.
  • the other monomers are not particularly limited, and specific examples include acrylic acid such as methacrylic acid, crotonic acid, ⁇ -hydroxyacrylic acid, ⁇ -hydroxymethylacrylic acid and derivatives thereof, and salts thereof.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention is based on 100 mol% of structural units derived from all monomers (structural units derived from acrylic acid (salt) and structural units derived from other monomers).
  • the proportion of structural units derived from other monomers is preferably 0 mol% or more and 30 mol% or less, more preferably 0 mol% or more and 25 mol% or less, 0 mol% or more, More preferably, it is 20 mol% or less.
  • the “structural unit derived from the other monomer” represents a structural unit formed by polymerization of the other monomer, and usually one or two or more contained in the other monomer.
  • the proportion of structural units derived from other monomers with respect to 100 mass% of structural units derived from all monomers is 0% by mass or more and 10% by mass or less. It is particularly preferred that
  • the preferable range, preferable reason, and measuring method of the thermal decomposition temperature of the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention are the above-described thermal decomposition temperatures of the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention. That's right.
  • the second aspect of the present invention may be a cement composition including an acrylic acid polymer having a thermal decomposition temperature of 250 ° C. or higher and a cement.
  • a cement composition in which 50 to 100 mol% of the carboxylic acid (salt) groups contained in the acrylic acid polymer is a carboxylic acid group is one of the preferred embodiments of the second invention.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention is preferably produced by including a step of polymerizing acrylic acid (salt) and other monomers as required.
  • acrylic acid (salt) is added in an amount of 70 to 70 mol% with respect to a total use amount of 100 mol% of acrylic acid (salt) and other monomers (also simply referred to as “monomer”). It is preferably 100 mol%, more preferably 75 to 100 mol%, and still more preferably 80 to 100 mol%.
  • the amount of other monomers used in the above step is preferably 0 to 30 mol%, more preferably 0 to 25 mol%, based on 100 mol% of the total amount of monomers used. 0 to 20 mol% is more preferable.
  • the amount of other monomers used in the above step is particularly preferably 0 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of monomers used.
  • a polymerization initiator is preferably used when the polymerization is performed. Specific examples, preferred examples, and preferred amounts of the polymerization initiator are as described above in the first aspect of the present invention. In addition, a polymerization initiator may be used independently and may be used with the form of 2 or more types of mixtures.
  • a chain transfer agent may be used as necessary. Specific examples and preferred amounts of the chain transfer agent are as described above in the first aspect of the present invention.
  • the chain transfer agent may be used alone or in the form of a mixture of two or more. As described above, it is preferable to use hypophosphorous acid (salt) (including these hydrates) and / or phosphorous acid (salt).
  • hypophosphorous acid (salt) including these hydrates
  • phosphorous acid (salt) including these hydrates
  • the total amount of the acid (salt) used is preferably 0 g or more and 20 g or less, and more preferably 0 g or more and 15 g or less, per 1 mol of the monomer used.
  • heavy metal ions may be used for the purpose of promoting the reaction.
  • the definition, specific examples, and preferred amounts of heavy metal ions are as described above in the first aspect of the present invention.
  • the polymerization step preferably uses a solvent.
  • solvent examples of the solvent, preferred examples, and use amounts are as described above in the first aspect of the present invention.
  • the preferable polymerization temperature and temperature fluctuation in the polymerization step are as described above in the first aspect of the present invention.
  • the definition and preferable range of the polymerization time in the polymerization step are as described in the first aspect of the present invention.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention polymerizes the monomer without being neutralized or at a neutralization rate lower than a predetermined neutralization rate.
  • Neutralization may be performed, polymerization may be performed while neutralizing the monomer, or polymerization may be performed after neutralizing the monomer in advance.
  • the pressure in the reaction system, the preferred range, and the atmosphere in the polymerization step are as described above in the first aspect of the present invention.
  • the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention is optional, but may be produced including steps other than the polymerization step.
  • the steps other than the polymerization step are as described in the first aspect of the present invention.
  • the neutralization step is preferably performed by dissolving in a solvent such as water and adding an alkali compound to the solution.
  • a solvent such as water
  • an alkali compound are as described above in the first aspect of the present invention.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention can be used as a curing retarder for cement (composition). Since the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention exhibits good heat decomposability, it can be preferably used as a curing retarder for oil well or gas well cement compositions. That is, this invention is also a cement hardening retarder containing the polymer which has a carboxylic acid (salt) group whose thermal decomposition temperature is 250 degreeC or more, for example.
  • the polymer preferably includes a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt) and a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group.
  • the present invention is also a cement curing retarder comprising a polymer comprising a structural unit derived from (meth) acrylic acid (salt) and a structural unit derived from a monomer having a sulfonic acid (salt) group. Also good.
  • the acrylic polymer according to the second aspect of the present invention can also be used as a curing retarder for cement (composition). Since the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention exhibits good thermal decomposition resistance, it can be preferably used as a curing retarder for oil well or gas well cement compositions. That is, the present invention includes an acrylic acid polymer, the acrylic acid polymer has a weight average molecular weight of 500 or more and 10,000 or less, and 50 of the carboxylic acid (salt) group contained in the acrylic acid polymer. It is also a cement setting retarder, ⁇ 100 mol% is a carboxylate group.
  • the curing retarder of the present invention contains the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention or the acrylic acid polymer according to the second invention as an essential component, and relates to the first invention. Only the polymer having a carboxylic acid (salt) group or the acrylic acid polymer according to the second invention may be included. Preferred forms of the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention and the acrylic acid polymer according to the second invention are as described above.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention is an acrylic acid polymer having a weight average molecular weight of 500 or more and 10,000 or less, and the carboxylic acid contained in the acrylic acid polymer It is preferable that 50 to 100 mol% of the (salt) group is a carboxylate group.
  • the curing retarder of the present invention contains, for example, 1% by mass or more and 100% by mass or less of the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention or the acrylic acid polymer according to the second invention. It is preferable.
  • the curing retarder of the present invention may contain a solvent. The content of the solvent is preferably 0% by mass or more and 99% by mass or less.
  • the curing retarder of the present invention may further contain hypophosphorous acid (salt) and / or phosphorous acid (salt) since the thermal decomposability and curing retardance at high temperatures are further improved.
  • the content of hypophosphorous acid (salt) and / or phosphorous acid (salt) is the polymer having the carboxylic acid (salt) group according to the first invention or the acrylic acid heavy polymer according to the second invention. It is preferable that it is 0.1 mass% or more and 10 mass% or less with respect to a coalescence.
  • the curing retarder of the present invention contains a compound having a known curing retardation other than the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first present invention and the acrylic acid polymer according to the second present invention. You can leave.
  • cement composition of the present invention contains cement together with the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first aspect of the present invention or the acrylic acid polymer according to the second aspect of the present invention.
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first present invention or the acrylic acid polymer according to the second present invention exhibits good curing retardancy with respect to various cements.
  • Portland cement ordinary, early strength, very early strength, moderate heat, sulfate resistant and low alkali type
  • various mixed cements blast furnace cement, silica cement, fly ash cement
  • white Portland cement Alumina cement
  • super fast cement (1 clinker fast cement, 2 clinker fast cement, magnesium phosphate cement
  • grout cement oil well cement (low well cement)
  • low exothermic cement low exothermic blast furnace cement, fly Ash mixed low heat generation type blast furnace cement, cement with high belite content
  • super high strength Cement cement-based solidified material
  • eco-cement cement made from one or more of municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash
  • Fine powders such as ash, silica fume, silica powder, limestone powder, and gypsum may be added.
  • the aggregates are siliceous, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromic, magnesia. Refractory aggregate such as can be used.
  • oil well cement any of Class A cement to Class H cement of API (American Petroleum Institute) standard “APISPEC 10A Specification for Materials and Wells for Well” can be used. It is more preferable because the component adjustment is easy.
  • the class G cement include oil well cement OWC-G manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd.
  • the cement composition of the present invention contains an optional component as desired in addition to the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention or the acrylic acid polymer according to the second invention and cement. You can leave.
  • water reducing agent having lignin sulfonic acid, melamine sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, polyalkylene glycol chain and acid group
  • polymer emulsion such as copolymer of various vinyl monomers such as alkyl (meth) acrylate
  • calcium chloride, calcium nitrite, calcium nitrate, Soluble calcium salts such as calcium bromide and calcium iodide, chlorides such as iron chloride and magnesium chloride, sulfates, potassium hydroxide, sodium hydroxide, carbonates,
  • Rust inhibitor such as nitrite, phosphate, zinc oxide; crack reducing agent such as polyoxyalkyl ether; swelling agent such as ettringite and coal; other, cement wetting agent, thickener, separation reducing agent, Examples include a flocculant, a drying shrinkage reducing agent, a strength enhancer, a self-leveling agent, a coloring agent, and an antifungal agent.
  • the cement composition of the present invention contains, as essential components, a polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first present invention or an acrylic acid polymer according to the second present invention and cement. .
  • the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first present invention or the acrylic acid polymer according to the second present invention in the cement composition of the present invention exhibits an excellent curing retardation effect.
  • the content is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass with respect to 100% by mass of cement.
  • the total amount of the polymer having a carboxylic acid (salt) group according to the first invention and the acrylic acid polymer according to the second invention in the cement composition of the invention is 100% by mass of cement.
  • the content is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass.
  • the cement composition of the present invention preferably contains 90 to 99.99% by mass and more preferably 92 to 99.95% by mass with respect to 100% by mass of the cement composition of the present invention.
  • the content of the other components in the cement composition of the present invention is preferably 0 to 9.99% by mass with respect to 100% by mass of the cement composition of the present invention.
  • the cement composition of the present invention expresses good setting retardation, but the secondary hydration peak time described below is preferably 15 to 50 hours, more preferably 15 to 40 hours. Preferably, it is 15 to 30 hours. If it is the said range, sufficient retarding property can be expressed even under high temperature and high pressure.
  • the cement composition of the present invention can be used for oil well and gas well drilling applications, but can also be used for civil engineering / architecture, dental use, geothermal well drilling, and the like. Is possible.
  • the cement composition of the present invention may be used in any method when used as a cementing composition for oil wells or gas wells. For example, two-plug cementing, inner string cementing, multistage cementing, liner cementing It is possible to adopt a known method such as the above or a method obtained by modifying them as necessary.
  • the cement composition of the present invention is used as a cementing composition for oil wells or gas wells, the cement composition is used to fix the casing pipe by filling the gap with the outer layer of the casing pipe inserted into the well.
  • the cement composition of the present invention can be used for primary cementing and repair cementing for the purpose of subsequent repairs.
  • the cement composition of the present invention is used for primary cementing, for example, it is possible to prevent the formation fluid from moving between a plurality of formations. Further, the casing pipe can be sufficiently fixed.
  • the amount of water used is arbitrary.
  • the water cement ratio (W / C ratio) is 30 to 30%. About 150% is preferable.
  • a cement slurry containing the cement composition of the present invention and water and having a water-cement ratio of 30 to 150% can be suitably used for cementing for oil wells or gas wells.
  • the weight average molecular weight and number average molecular weight of the polymer were measured using GPC (gel permeation chromatography) under the following conditions.
  • Calibration curve POLYACRYLIC ACID STANDARD made by Soka Science Co., Ltd.
  • Eluent 0.1N sodium acetate aqueous solution
  • the weight average molecular weight and number average molecular weight of the polymer are measured using GPC (gel permeation chromatography) under the following conditions. It was. Measuring device: HLC-8320GPC manufactured by Tosoh Corporation Detector: RI Column: Tosoh TSK-GEL G3000PWXL 2 Column temperature: 40 ° C Flow rate: 0.5 mL / min Calibration curve: POLYACRYLIC ACID STANDARD made by Soka Science Co., Ltd. Eluent: A solution obtained by diluting a mixture of sodium dihydrogen phosphate 12 hydrate / disodium hydrogen phosphate dihydrate (34.5 parts by mass / 46.2 parts by mass) with pure water to 5000 g
  • the polymer composition was pulverized under the following conditions. 1 part by mass of the polymer aqueous solution was weighed in an aluminum cup and vacuum dried (1.33 hPa (1 mmHg), 50 ° C., 8 hours). Thereafter, the polymer was pulverized in a mortar to obtain a powdered polymer. The thermal decomposition temperature of the obtained powder polymer was measured using a thermogravimetric analysis-differential thermal analysis (TG-DTA) apparatus under the following conditions. As shown in FIG.
  • TG-DTA thermogravimetric analysis-differential thermal analysis
  • the cure retardancy of the cement composition was measured using an isothermal calorimeter device under the following conditions, and the time of the secondary hydration peak was calculated. As the secondary hydration peak time increases, the cure delay is higher.
  • Isothermal calorimeter TAM AIR manufactured by Thermometric Cement: Oil well cement OWC-G manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd. Water addition amount: 44% by mass / cement polymer addition amount: 0.3% by mass / cement measurement temperature: 20 ° C.
  • Example of First Invention ⁇ Production Example 1-1> In a 2.5 L SUS316 separable flask equipped with a thermometer, reflux condenser and stirrer, 140 parts by mass of ion-exchanged water, 40% by mass, sodium 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonate solution 266 parts by mass (hereinafter also referred to as “40% HAPS”) was charged. Thereafter, while stirring the aqueous solution in the polymerization kettle, the temperature of the aqueous solution was raised to reflux with an external jacket.
  • 40% HAPS sodium 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonate solution 266 parts by mass
  • 80% AA 80% by mass acrylic acid aqueous solution
  • 40% HAPS 266 parts by mass for 60 minutes 40% HAPS 266 parts by mass for 60 minutes
  • 1% by mass sodium hypophosphite aqueous solution hereinafter, 11 parts by weight (also referred to as “1% SHP”) for 90 minutes
  • 18 parts by weight of 15% by weight aqueous sodium persulfate hereinafter also referred to as “15% NaPS”
  • 63 parts by weight for 55 minutes The ink was dropped from the tip nozzle through separate supply paths at two supply speeds. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate except for 15% NaPS.
  • polymer composition (1-1) a copolymer composition of the present invention (polymer composition (1-1)) was obtained (the copolymer contained is referred to as polymer (1-1)). It was confirmed by 31 P-NMR that a hypophosphorous acid (salt) group (sodium hypophosphite group) was introduced into the polymer (1-1).
  • a 50% by weight sodium hypophosphite aqueous solution at a feed rate of two stages, ie, 80% AA 526 parts by weight, 180% 40% HAPS 175 parts by weight, and then 524 parts by weight for 120 minutes.
  • Examples 1-1 to 1-5, Comparative Examples 1-1 to 1-3> The obtained polymers (1-1) to (1-5), comparative polymer (1-1), and lignin sulfonic acid were measured for the thermal decomposition temperature by the method described above. Furthermore, the method described above was used to evaluate the retarding properties of the cement compositions to which the polymers (1-1) to (1-5), the comparative polymer (1-1), and lignin sulfonic acid were added. It was. In the evaluation of the retarding property, the cement composition not added with the polymer was also evaluated. These results are shown in Table 5 and FIGS.
  • the polymer according to the first aspect of the present invention has both a high thermal decomposition temperature and a curing retardancy. Such a polymer according to the first aspect of the present invention can exhibit sufficient curing retardation even at high temperatures.
  • Example of Second Invention 683 parts by mass of ion-exchanged water was charged into a 2.5 L SUS316 separable flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, and a stirrer. Thereafter, while stirring the aqueous solution in the polymerization kettle, the temperature of the aqueous solution was raised to reflux with an external jacket.
  • the dropping time was 80% AA for 180 minutes, 15% NaPS for 185 minutes, 35% SBS for 175 minutes, and 48% NaOH for 180 minutes. Moreover, the dropping speed
  • the reaction solution was kept at 85 ° C. for 30 minutes to complete the polymerization. After the completion of the polymerization, the reaction solution was allowed to cool, and 748 parts by mass of 48% NaOH (93 mol% neutralized portion of acrylic acid) was gradually added dropwise to the reaction solution while stirring to effect neutralization. In this way, a polymer composition (polymer composition (2-2)) of the present invention was obtained (the polymer contained is referred to as polymer (2-2)).
  • Table 6 summarizes the measurement results of the polymers (2-1) to (2-6) of the present invention and the comparative polymers (2-1) and (2-2).
  • Examples 2-1 to 2-6 Comparative Examples 2-1 to 2-5> Polymers (2-1) to (2-6) obtained, comparative polymers (2-1) and (2-2), sodium polyacrylate (molecular weight: 170,000) (Aquaric DL522 manufactured by Nippon Shokubai) (The comparative polymer (2-3)) and lignin sulfonic acid were measured for the thermal decomposition temperature by the method described above. Further, the curing of the cement composition to which the polymers (2-1) to (2-6), the comparative polymers (2-1) to (2-3), and lignin sulfonic acid were added by the method described above. Lateness was evaluated. In the evaluation of the retarding property, the cement composition not added with the polymer was also evaluated. These results are shown in Table 7 and FIGS.
  • the polymer according to the second aspect of the present invention has both a high thermal decomposition temperature and a curing retardation. Such a polymer according to the second aspect of the present invention can exhibit sufficient retarding property even at high temperatures.

Abstract

本発明は、高温下でも十分な硬化遅延性を発現するセメント組成物を提供することを目的とする。本発明は、熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体、及び、セメントを含むことを特徴とするセメント組成物である。本発明はまた、熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体を含むことを特徴とするセメント硬化遅延剤でもある。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称] セメント組成物及びセメント硬化遅延剤
本発明は、カルボン酸(塩)基を有する重合体を含むセメント組成物に関する。本発明はまた、アクリル酸系重合体を含むセメント組成物に関する。
油田やガス田等の坑井掘削においては、掘削後速やかに坑井内にケーシングパイプと呼ばれる鋼管を挿入して坑井を保護している。坑壁の崩壊を防止するため、複数の地層間で地層流体の移動が起こらないようにするため、あるいはケーシングパイプを確実に固定する必要性から、ケーシングパイプの外側と孔壁との間の間隙にセメントを充填する方法が広く採用されている。
ここで、油田やガス田等の坑井は、深度が数千mにも達する為、土木・建設用と違って、高温高圧下での使用が前提となる。セメントスラリーはポンプで坑井内に送入している間は十分な流動性を保っている必要がある為、硬化遅延剤等が配合されている。
例えば特許文献1には、リグニン系遅延剤を含む油井用セメント組成物が開示されている。また、特許文献2には、特定のリン酸エステル系重合体を含有するソイルセメント用添加剤が開示されている。更に、特許文献3には、アルミナセメントを含む油井若しくはガス井用セメント組成物が開示されている。
特開2008-214537号公報 特開2007-169547号公報 米国特許第5488991号明細書
上記のとおり、硬化遅延剤を含む油井用セメント組成物が種々提案されているものの、例えばリグニン系遅延剤に含まれるリグニン化合物は耐熱性が十分ではなく、高温下では硬化遅延性が十分に発現できないという問題があった。その他の硬化遅延剤も、高温下で硬化遅延性が十分に発現できるものではなかった。
よって、本発明は、高温下でも十分な硬化遅延性を発現するセメント組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、セメント組成物が所定の重合体を含むことにより、高温下でも十分な硬化遅延性が得られることを見出し、これらの知見に基づき本発明を完成した。
すなわち第1の本発明は、熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体、及び、セメントを含むことを特徴とするセメント組成物である。
また第1の本発明は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを有する重合体、及び、セメントを含む、セメント組成物であってもよい。
更に、第2の本発明は、アクリル酸系重合体、及び、セメントを含み、該アクリル酸系重合体の重量平均分子量は500以上、10000以下であり、該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基の50~100モル%がカルボン酸塩基である、セメント組成物でもある。
本発明のセメント組成物は、高温下でも良好な硬化遅延性を有する。よって、油田やガス田等の坑井のセメンチングに良好に使用することができる。
重合体(1-1)のTG-DTA測定のチャートである。 重合体(1-1)、(1-5)、比較重合体(1-1)、及びリグニンスルホン酸をそれぞれ添加したセメント組成物の硬化挙動を等温熱量計で評価したチャートである。 重合体(2-3)のTG-DTA測定のチャートである。 重合体(2-5)のTG-DTA測定のチャートである。 重合体(2-6)のTG-DTA測定のチャートである。 比較重合体(2-1)のTG-DTA測定のチャートである。 比較重合体(2-2)のTG-DTA測定のチャートである。 重合体(2-1)、(2-2)、(2-3)をそれぞれ添加したセメント組成物、及び硬化遅延剤を添加していない(未添加)のセメント組成物、の硬化挙動を等温熱量計で評価したチャートである。 重合体(2-4)、リグニンスルホン酸をそれぞれ添加したセメント組成物、及び硬化遅延剤を添加していない(未添加)のセメント組成物、の硬化挙動を等温熱量計で評価したチャートである。 重合体(2-5)、(2-6)、比較重合体(2-1)、(2-2)をそれぞれ添加したセメント組成物、及び硬化遅延剤を添加していない(未添加)のセメント組成物、の硬化挙動を等温熱量計で評価したチャートである。 比較重合体(2-3)を添加したセメント組成物、及び硬化遅延剤を添加していない(未添加)のセメント組成物、の硬化挙動を等温熱量計で評価したチャートである。
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
以下においては、先ず、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体、第2の本発明に係るアクリル酸系重合体について順に記載する。第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体において、第2の本発明に係るアクリル酸系重合体の特徴を好適に適用することができる。また、第2の本発明に係るアクリル酸系重合体において、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体の特徴を好適に適用することもできる。次いで、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体を用いた本発明の硬化遅延剤、本発明のセメント組成物について説明する。
(第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体)
第1の本発明のセメント組成物が含むカルボン酸(塩)基を有する重合体を、本明細書中「第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体」ともいう。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体とは、分子内に1以上のカルボン酸(塩)基を含む重合体をいうが、カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位を含むことが好ましい。
上記「カルボン酸(塩)基」とは、カルボン酸基及びカルボン酸塩基から選択される少なくとも1種を表し、カルボン酸塩基とは、カルボン酸の金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等をいう。上記金属塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の塩;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩;鉄、銅等の遷移金属の塩;等が例示される。上記有機アミン塩としては、1級~4級のアミンの塩であるが、メチルアミン、トリメチルアミン等のアルキルアミンの塩;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン等のアルカノールアミンの塩;モルホリンやピペリジン等の環状アミンの塩;等が例示される。
上記「カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、カルボン酸(塩)基を含む単量体が重合して形成される構造単位を表し、通常は、カルボン酸(塩)基を含む単量体に含まれる1又は2以上の炭素-炭素二重結合が、炭素-炭素一重結合に変化した構造の構造単位である。例えば、カルボン酸(塩)基を含む単量体がアクリル酸(CH=CHCOOH)である場合、カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位は、-CH-CH(COOH)-、で表すことができる。
なお、「カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位と同じ構造であれば、カルボン酸(塩)基を含む単量体を重合する以外の方法で得られた構造単位も、「カルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」に含まれる。
上記「カルボン酸(塩)基を含む単量体」とは、分子内に少なくとも1つのカルボン酸(塩)基と、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合とを含む化合物である。カルボン酸(塩)基を含む単量体としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α-ヒドロキシアクリル酸、α-ヒドロキシメチルアクリル酸及びその誘導体等の、不飽和モノカルボン酸及びこれらの塩等;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メチレングルタル酸等の不飽和ジカルボン酸及びこれらの塩(一塩であっても二塩であっても良い)等;が例示される。上記カルボン酸(塩)基を含む単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。
これらの中でも、セメント組成物の硬化遅延性が向上することから、カルボン酸(塩)基を含む単量体は、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの塩から選ばれる1種又は2種以上を含むことが好ましい。具体的には、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体に含まれるカルボン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位100モル%に対して、アクリル酸に由来する構造単位、アクリル酸塩に由来する構造単位、メタクリル酸に由来する構造単位、メタクリル酸塩に由来する構造単位の合計が、80~100モル%であることが好ましく、90~100モル%であることがより好ましく、95~100モル%であることがさらに好ましい。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、共重合体であることが好ましい。例えば、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、本発明のセメント組成物の高温下での硬化遅延性が良好になる傾向にあることから、スルホン酸(塩)基を有することが好ましく、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位を含むことがより好ましい。このように、第1の本発明は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを有する重合体を含む、セメント組成物であってもよい。上記スルホン酸(塩)基とは、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を表す。なお、スルホン酸塩基における塩は、上記カルボン酸塩基における塩と同様である。なお、本発明のセメント組成物の高温下での硬化遅延性が良好になるのは、スルホン酸(塩)基が、セメントに吸着した重合体が失活するのを阻害することに由来すると考えられる。
上記「スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、スルホン酸(塩)基を含む単量体が重合して形成される構造単位を表し、通常は、スルホン酸(塩)基を含む単量体に含まれる1又は2以上の炭素-炭素二重結合が、炭素-炭素一重結合に変化した構造の構造単位である。例えば、スルホン酸(塩)基を含む単量体が3-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム(CH=CHCHOCHCH(OH)CHSONa)である場合、スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位は、-CH-CH(CHOCHCH(OH)CHSONa)-、で表すことができる。
なお、「スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」とは、スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位と同じ構造であれば、スルホン酸(塩)基を含む単量体を重合する以外の方法で得られた構造単位も、「スルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位」に含まれる。
上記「スルホン酸(塩)基を含む単量体」とは、分子内に少なくとも1つのスルホン酸(塩)基と、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合とを含む化合物である。スルホン酸(塩)基を含む単量体としては、具体的には、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリル酸及びこれらの塩、下記式(1);
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Rは、直接結合、CH、CHCHのいずれかの構造を表す。X、Yは、水酸基又はSOM基を表し、SOM基において、Mは、水素原子、Li、Na、Kを表す。但し、X、Yの少なくともいずれか一方が、SOM基を表す。)で表される単量体等が例示される。上記スルホン酸(塩)基を含む単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。
なお、上記式(1)におけるRは、CHであることが好ましい。また、上記式(1)におけるX及びYのうちいずれかがSOM基であり、もう片方が水酸基であることが好ましい。より好ましくは、Xが、水酸基であり、YがSOM基である。上記式(1)で表される化合物として、具体的には、3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)、3-(メタ)アリルオキシ-1-ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)が挙げられ、更に好ましくは、3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)である。
これらの中でも、セメント組成物の硬化遅延性が向上することから、スルホン酸(塩)基を含む単量体は、水酸基、エーテル基、及び、アミド基の少なくとも1種を有することが好ましく、例えば、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、及びそれらの塩から選ばれる1種又は2種以上を含むことがより好ましい。具体的には、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体に含まれるスルホン酸(塩)基を含む単量体に由来する構造単位100モル%に対して、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸に由来する構造単位、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸の塩に由来する構造単位、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸に由来する構造単位、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の塩に由来する構造単位の合計が、80~100モル%であることが好ましく、90~100モル%であることがより好ましく、95~100モル%であることがさらに好ましい。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、カルボン酸(塩)基を有する単量体やスルホン酸(塩)基を有する単量体以外の単量体(以下、「その他の単量体」という)に由来する構造単位を含んでいても良い。上記「その他の単量体に由来する構造単位」とは、その他の単量体が重合して形成される構造単位を表し、通常は、その他の単量体に含まれる1又は2以上の炭素-炭素二重結合が、炭素-炭素一重結合に変化した構造の構造単位である。
上記その他の単量体としては、具体的には、3-(メタ)アリルオキシ-1,2-ジヒドロキシプロパン、(メタ)アリルアルコール、イソプレノール、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル等の不飽和アルコール系単量体;上記不飽和アルコール系単量体にアルキレンオキシドを付加した構造を有するポリアルキレングリコール系単量体;ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジアリルジメチルアミン、及びこれらの4級化物や塩等のアミノ基含有単量体;N-ビニルピロリドン、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルオキサゾリドン等のN-ビニル単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド等のアクリルアミド系単量体;スチレン、インデン、ビニルアニリン等のビニルアリール単量体;イソブチレン、オクテン等のアルケン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニル類;が挙げられる。上記その他の単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、カルボン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位、及びその他の単量体に由来する構造単位(これらをあわせて「単量体に由来する構造単位」ともいう)の合計100モル%に対して、カルボン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が50モル%以上であることが好ましく、55モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることがさらに好ましく、65モル%以上であることがさらにより好ましく、70モル%以上であることが特に好ましい。また、該カルボン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることがより好ましい。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、単量体に由来する構造単位の合計100モル%に対して、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。また、該スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位が50モル%以下であることが好ましく、45モル%以下であることがより好ましく、40モル%以下であることがさらに好ましく、35モル%以下であることがさらにより好ましく、30モル%以下であることが特に好ましい。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、単量体に由来する構造単位の合計100モル%に対して、その他の単量体に由来する構造単位が0~20モル%であることが好ましく、0~15モル%であることがより好ましく、0~10モル%であることがさらに好ましい。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、単量体に由来する構造単位の合計100質量%に対して、その他の単量体に由来する構造単位が、0~10質量%であることが特に好ましい。
単量体に由来する構造単位が上記範囲であることにより、共重合体の耐熱性が良好となり、本発明のセメント組成物の硬化遅延性が向上する傾向にある。
なお、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体100質量%に含まれる、単量体に由来する構造単位の合計の質量は、90~100質量%(但し、カルボン酸塩基、スルホン酸塩基、その他の酸基の塩は、それぞれ対応するカルボン酸基、スルホン酸基、その他の酸基として計算する。)であることが好ましい。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体が共重合体である場合、該共重合体の各構成単位は、ブロック状であっても、ランダム状であっても、規則的に存在していても構わない。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、重量平均分子量が500以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましく、5000以上であることが更に好ましい。また、該重量平均分子量は、1000000以下であることが好ましく、500000以下であることがより好ましく、400000以下であることが更に好ましく、300000以下であることが一層好ましく、200000以下であることが特に好ましい。上記範囲であることにより、本発明のセメント組成物の硬化遅延性が向上する傾向にある。なお、上記重量平均分子量は後述する第1の本発明の実施例の測定方法により測定することができる。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1.5以上、30以下であることが好ましく、1.6以上、20以下であることがより好ましい。該重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)は、硬化遅延性をより優れたものとする観点からは、9以下であることが更に好ましい。なお、上記Mw/Mnは後述する第1の本発明の実施例の測定方法により測定することができる。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、熱分解温度(熱分解開始温度)が250℃以上であることが好ましい形態の1つである。より好ましくは、250~600℃であり、更に好ましくは250~500℃である。上記範囲であることにより、ガス田等の坑井のセメンチングや地熱地盤の土木工事等に好適に使用することができる。なお、上記熱分解温度は、後述する方法で測定することができる。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、カルボン酸(塩)基を有する単量体と、必要に応じて、スルホン酸(塩)基を有する単量体及び/又はその他の単量体を重合する工程を含んで製造することが好ましい。上記工程において、カルボン酸(塩)基を有する単量体とスルホン酸(塩)基を有する単量体とその他の単量体(これらをあわせて単に「単量体」ともいう)との合計の使用量100モル%に対して、カルボン酸(塩)基を有する単量体の使用量を50モル%以上とすることが好ましく、55モル%以上とすることがより好ましく、60モル%以上とすることがさらに好ましく、65モル%以上とすることがさらにより好ましく、70モル%以上とすることが特に好ましい。また、該カルボン酸(塩)基を有する単量体の使用量を95モル%以下とすることが好ましく、90モル%以下とすることがより好ましい。また、カルボン酸(塩)基を含む単量体の使用量100モル%に対して、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの塩の合計の使用量が、80~100モル%であることが好ましく、90~100モル%であることがより好ましく、95~100モル%であることがさらに好ましい。
上記工程におけるスルホン酸(塩)基を有する単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100モル%に対して、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましい。また、該スルホン酸(塩)基を有する単量体の使用量は、50モル%以下であることが好ましく、45モル%以下であることがより好ましく、40モル%以下であることがさらに好ましく、35モル%以下であることがさらにより好ましく、30モル%以下であることが特に好ましい。
また、スルホン酸(塩)基を含む単量体の使用量100モル%に対して、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸及びそれらの塩の合計の使用量が、80~100モル%であることが好ましく、90~100モル%であることがより好ましく、95~100モル%であることがさらに好ましい。
上記工程におけるその他の単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100モル%に対して、0~20モル%であることが好ましく、0~15モル%であることがより好ましく、0~10モル%であることがさらに好ましい。
上記工程におけるその他の単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100質量%に対して、0~10質量%であることが特に好ましい。
上記重合する工程における重合は、従来公知の種々の方法、例えば、溶液重合法、バルク重合、懸濁重合法、逆相懸濁重合法、或いは注型重合法、薄膜重合法、噴霧重合法等を採用することができる。特に限定されるものではないが、溶液重合が好ましい。また、上記重合工程は、回分式でも連続式でも行うことができる。
上記重合する工程において、重合を行なう際には、重合開始剤を用いることが好ましい。上記重合開始剤としては、例えば、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]水和物、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス(1-イミノ-1-ピロリジノ-2-メチルプロパン)二塩酸塩等のアゾ系化合物;過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、ジ-t-ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物等が好適である。これらの重合開始剤のうち、過酸化水素、過硫酸塩が好ましく、過硫酸塩が最も好ましい。これらの重合開始剤は、単独で使用されてもよく、2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
上記重合開始剤の使用量としては、単量体の使用量1モルに対して、0.1g以上、20g以下であることが好ましく、0.2g以上、18g以下であることがより好ましい。
上記重合する工程においては、必要に応じて連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤としては、具体的には、メルカプトエタノール、チオグリコール酸、メルカプトプロピオン酸、n-ドデシルメルカプタン等の、チオール系連鎖移動剤;四塩化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等の、ハロゲン化物;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む);亜リン酸、亜リン酸ナトリウム等の亜リン酸(塩);亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の亜硫酸(塩);亜硫酸水素ナトリウム(重亜硫酸ナトリウム)、亜硫酸水素カリウム等の重亜硫酸(塩);亜ジチオン酸ナトリウム等の亜ジチオン酸(塩);ピロ亜硫酸カリウム等のピロ亜硫酸(塩);などが挙げられる。上記連鎖移動剤は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
連鎖移動剤の使用量としては、単量体の使用量1モルに対して、0g以上、20g以下であることが好ましく、0g以上、15g以下であることがより好ましい。
上記重合工程は、反応促進等を目的として、重金属イオンを使用しても良い。本発明で重金属イオンとは、比重が4g/cm以上の金属のイオンを意味する。重金属イオンを使用することで、重合開始剤の使用量を低減することが可能となる。上記重金属イオンは、イオンの形態として含まれるものであれば特に限定されないが、重金属化合物を溶解してなる溶液を用いる方法を用いると、取り扱い性に優れるため好適である。上記重金属化合物としては、モール塩(Fe(NH(SO・6HO)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化マンガン等が例示される。
上記重金属イオンの使用量としては、重合反応液全量に対して、0ppm以上、100ppm以下であることが好ましく、0ppm以上、50ppm以下であることがより好ましい。
上記重合工程は、溶媒を使用することが好ましい。溶媒としては、水を含むことが好ましく、溶媒全量に対して、水を50質量%以上、100質量%以下含むことがより好ましく、80質量%以上、100質量%以下含むことがさらに好ましい。上記重合工程で使用可能な溶媒としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等の低級ケトン類;ジメチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアルデヒド等のアミド類が挙げられる。これらの溶媒は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で試用されてもよい。
溶媒の使用量としては、単量体100質量%に対して40~300質量%が好ましい。より好ましくは、45質量%以上であり、更に好ましくは、50質量%以上である。また、より好ましくは、270質量%以下であり、更に好ましくは、250質量%以下である。溶媒の使用量が40質量%未満であると、得られる重合体の分子量が高くなるおそれがあり、300質量%を超えると、得られる重合体の濃度が低くなり、保管等のコストが高額になるおそれがある。
上記重合工程における重合は、通常、0℃以上で行われることが好ましく、また、150℃以下で行われることが好ましい。より好ましくは、40℃以上であり、更に好ましくは、60℃以上であり、特に好ましくは、80℃以上である。また、より好ましくは、120℃以下であり、更に好ましくは、110℃以下である。
上記重合温度は、重合反応において、常にほぼ一定に保持する必要はなく、例えば、室温から重合を開始し、適当な昇温時間又は昇温速度で設定温度まで昇温し、その後、設定温度を保持するようにしてもよいし、単量体成分や開始剤等の滴下方法に応じて、重合反応中に経時的に温度変動(昇温又は降温)させてもよい。
上記重合工程における重合時間は特に制限されないが、好ましくは30~420分であり、より好ましくは45~390分であり、さらに好ましくは60~360分であり、最も好ましくは90~300分である。なお、本発明において、「重合時間」とは、特に断らない限り、単量体を添加している時間を表す。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体の酸基の一部又は全部が中和されている場合には、上記重合工程において、単量体を未中和のまま、若しくは所定の中和率より低い中和率で重合して、重合後に所定の中和度まで中和しても良く、単量体を中和しながら重合してもよく、予め単量体を中和してから重合しても良い。
上記重合工程における反応系内の圧力としては、常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下の何れであってもよいが、得られる重合体の分子量の点で、常圧下、又は、反応系内を密閉し、加圧下で行うのが好ましい。また、加圧装置や減圧装置、耐圧性の反応容器や配管等の設備の点で、常圧(大気圧)下で行うのが好ましい。反応系内の雰囲気としては、空気雰囲気でもよいが、不活性雰囲気であっても良く、例えば、重合開始前に系内を窒素等の不活性ガスで置換しても良い。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、任意であるが、上記重合工程以外の工程を含んで製造しても構わない。上記重合工程以外の工程としては、例えば、熟成工程、中和工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。
上記中和工程は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体が固体の場合には、水等の溶剤に溶解し、該溶液に、アルカリ化合物を添加することにより行うことが好ましい。アルカリ化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等の有機アミン等が例示される。
(第2の本発明に係るアクリル酸系重合体)
第2の本発明のセメント組成物が含むアクリル酸系重合体を、本明細書中「第2の本発明に係るアクリル酸系重合体」ともいう。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体とは、分子内に1以上のアクリル酸(塩)に由来する構造単位を含む重合体をいう。
上記「アクリル酸(塩)」とは、アクリル酸及びアクリル酸塩から選択される少なくとも1種をいい、アクリル酸塩の塩とは金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等をいう。上記金属塩、上記有機アミン塩としては、第1の本発明においてカルボン酸の金属塩、有機アミン塩として上述した通りである。
上記「アクリル酸(塩)に由来する構造単位」とは、アクリル酸(塩)が重合して形成される構造単位をいい、アクリル酸(塩)の炭素-炭素二重結合が単結合になった構造単位をいう。例えば、アクリル酸に由来する構造単位は、-CHCH(COOH)-、で表すことができる。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体の重量平均分子量は500以上、10000以下であることが好ましい。上記の範囲であることにより、セメント組成物の硬化遅延性や、該重合体の耐熱分解性が良好になる傾向にある。また、第2の本発明に係るアクリル酸系重合体の重量平均分子量が10000以下であることにより、セメント中のカルシウム成分を過度に引きつけることなく、セメント組成物を適切に硬化させることができる。重量平均分子量は、1000以上、8000以下であることがより好ましく、1000以上、7000以下であることがさらに好ましく、1000以上、6000以下であることが一層好ましく、硬化遅延性をより良好なものとする観点からは、1000以上、4000以下であることが特に好ましい。なお、上記重量平均分子量は後述する第2の本発明の実施例の測定方法により測定することができる。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)が1以上、30以下であることが好ましく、1.1以上、20以下であることがより好ましい。該重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)は、5以下であることが更に好ましく、3以下であることが一層好ましく、耐熱分解性と硬化遅延性とを高度に両立する観点からは、1.5以下であることが特に好ましい。なお、上記Mw/Mnは後述する第2の本発明の実施例の測定方法により測定することができる。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基100モル%に対して、50モル%以上、100モル%以下が、カルボン酸塩基であることが好ましい。上記範囲であることによりセメント組成物の硬化遅延性や、該重合体の耐熱分解性が良好になる傾向にある。該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基に対するカルボン酸塩基の割合は、より好ましくは、60モル%以上、100モル%以下であり、さらに好ましくは、70モル%以上、100モル%以下であり、一層好ましくは、80モル%以上、100モル%以下であり、特に好ましくは、90モル%以上、100モル%以下である。
硬化遅延性が特に良好になる傾向にあることから、第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、カルボン酸塩基として、カルボキシル基の1価の塩を含むことが好ましい。1価の塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等が例示される。第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基100モル%に対して、50モル%以上、100モル%以下が、カルボキシル基の1価の塩であることが好ましい。より好ましくは、60モル%以上、100モル%以下であり、さらに好ましくは、70モル%以上、100モル%以下であり、一層好ましくは、80モル%以上、100モル%以下であり、特に好ましくは、90モル%以上、100モル%以下である。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、セメント組成物の硬化遅延性や、該重合体の耐熱分解性がさらに向上する傾向にあるから、分子内に次亜リン酸(塩)基及び/又は亜リン酸(塩)基を含むことが好ましい。次亜リン酸(塩)基は、例えば次亜リン酸ナトリウム基であれば、-PH(=O)(ONa)、又は-P(=O)(ONa)-、で表すことができ、亜リン酸(塩)基は、例えば亜リン酸ナトリウム基であれば、-P(=O)(ONa)で表すことができる。次亜リン酸(塩)基は、例えば重合時に連鎖移動剤として次亜リン酸(塩)を使用することにより、亜リン酸(塩)基は、例えば重合時に連鎖移動剤として亜リン酸(塩)を使用することにより、重合体の分子内に導入することができる。また、次亜リン酸(塩)基や亜リン酸(塩)基は、31P-NMR等により定量することができる。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、アクリル酸(塩)に由来する構造単位に加え、所望により、後述するその他の単量体に由来する構造単位を含んでいても良い。第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、アクリル酸(塩)に由来する構造単位を、全単量体に由来する構造単位(アクリル酸(塩)に由来する構造単位とその他の単量体に由来する構造単位)100モル%に対して、70モル%以上、100モル%以下含むことが好ましい。上記の範囲であることにより、セメント組成物の硬化遅延性や、該重合体の耐熱分解性が良好になる傾向にある。全単量体に由来する構造単位に対するアクリル酸(塩)に由来する構造単位の割合は、より好ましくは75モル%以上、100モル%以下であり、さらに好ましくは80モル%以上、100モル%以下である。
上記その他の単量体としては、特に制限はないが、具体的には、メタクリル酸、クロトン酸、αーヒドロキシアクリル酸、α-ヒドロキシメチルアクリル酸及びその誘導体及びこれらの塩等の、アクリル酸(塩)以外の不飽和モノカルボン酸系単量体;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メチレングルタル酸等及びこれらの塩(一塩であっても二塩であっても良い)等の不飽和ジカルボン酸系単量体;3-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリル酸及びこれらの塩等のスルホン酸系単量体;第1の本発明において上述したその他の単量体等が挙げられる。上記その他の単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、全単量体に由来する構造単位(アクリル酸(塩)に由来する構造単位とその他の単量体に由来する構造単位)100モル%に対するその他の単量体に由来する構造単位の割合が、0モル%以上、30モル%以下であることが好ましく、0モル%以上、25モル%以下であることがより好ましく、0モル%以上、20モル%以下であることがさらに好ましい。なお、上記「その他の単量体に由来する構造単位」とは、その他の単量体が重合して形成される構造単位を表し、通常は、その他の単量体に含まれる1又は2以上の炭素-炭素二重結合が、炭素-炭素一重結合に変化した構造の構造単位である。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、全単量体に由来する構造単位100質量%に対するその他の単量体に由来する構造単位の割合が、0質量%以上、10質量%以下であることが特に好ましい。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体の熱分解温度の好ましい範囲、好ましい理由、測定方法は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体の熱分解温度として上述した通りである。
第2の本発明は、熱分解温度が250℃以上のアクリル酸系重合体、及び、セメントを含む、セメント組成物であってもよい。例えば、熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体、及び、セメントを含み、該重合体が、重量平均分子量が500以上、10000以下のアクリル酸系重合体であり、該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基の50~100モル%がカルボン酸塩基であるセメント組成物が第2の本発明の好ましい形態の1つである。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、アクリル酸(塩)と、必要に応じてその他の単量体を重合する工程を含んで製造することが好ましい。上記工程において、アクリル酸(塩)とその他の単量体(これらをあわせて単に「単量体」ともいう)との合計の使用量100モル%に対して、アクリル酸(塩)を70~100モル%とすることが好ましく、75~100モル%とすることがより好ましく、80~100モル%とすることがさらに好ましい。
上記工程におけるその他の単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100モル%に対して、0~30モル%であることが好ましく、0~25モル%であることがより好ましく、0~20モル%であることがさらに好ましい。
上記工程におけるその他の単量体の使用量は、単量体の合計の使用量100質量%に対して、0~10質量%であることが特に好ましい。
上記重合する工程における重合において採用できる方法の具体例、好ましい方法は、第1の本発明において上述した通りである。
上記重合する工程において、重合を行なう際には、重合開始剤を用いることが好ましい。上記重合開始剤の具体例、好ましい例、好ましい使用量は、第1の本発明において上述した通りである。なお、重合開始剤は、単独で使用されてもよく、2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
上記重合する工程においては、必要に応じて連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤の具体例、好ましい使用量は、第1の本発明において上述した通りである。上記連鎖移動剤は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。上記のとおり、次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む)及び/又は亜リン酸(塩)を使用することが好ましい。
次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む)及び/又は亜リン酸(塩)の使用量については、次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む)と亜リン酸(塩)の使用量の合計が、単量体の使用量1モルに対して、0g以上、20g以下であることが好ましく、0g以上、15g以下であることがより好ましい。
上記重合工程は、反応促進等を目的として、重金属イオンを使用しても良い。本発明で重金属イオンの定義、具体例、好ましい使用量は、第1の本発明において上述した通りである。
上記重合工程は、溶媒を使用することが好ましい。溶媒の例、好ましい例や使用量は、第1の本発明において上述した通りである。
上記重合工程における好ましい重合温度、温度変動の態様は、第1の本発明において上述した通りである。
上記重合工程における重合時間の定義、好ましい範囲は、第1の本発明において上述した通りである。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、上記重合工程において、単量体を未中和のまま、若しくは所定の中和率より低い中和率で重合して、重合後に所定の中和度まで中和しても良く、単量体を中和しながら重合してもよく、予め単量体を中和してから重合しても良い。
上記重合工程における反応系内の圧力、その好ましい範囲、雰囲気については、第1の本発明において上述した通りである。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、任意であるが、上記重合工程以外の工程を含んで製造しても構わない。上記重合工程以外の工程としては、第1の本発明において上述した通りである。
上記中和工程は、第2の本発明に係るアクリル酸系重合体が固体の場合には、水等の溶剤に溶解し、該溶液に、アルカリ化合物を添加することにより行うことが好ましい。アルカリ化合物の具体例としては、第1の本発明において上述した通りである。
(本発明の硬化遅延剤)
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は、セメント(組成物)の硬化遅延剤として使用することができる。第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体は良好な耐熱分解性を示すことから、油井若しくはガス井用セメント組成物用の硬化遅延剤として好ましく使用することができる。
すなわち、本発明は、例えば、熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体を含むセメント硬化遅延剤でもある。
例えば上記重合体が、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含むことが好ましい。
また本発明は、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含む重合体を含むセメント硬化遅延剤であってもよい。
第2の本発明に係るアクリル酸系重合体もまた、セメント(組成物)の硬化遅延剤として使用することができる。第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は良好な耐熱分解性を示すことから、油井若しくはガス井用セメント組成物用の硬化遅延剤として好ましく使用することができる。
すなわち、本発明は、アクリル酸系重合体を含み、該アクリル酸系重合体の重量平均分子量は500以上、10000以下であり、該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基の50~100モル%がカルボン酸塩基である、セメント硬化遅延剤でもある。
本発明の硬化遅延剤は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体を必須として含み、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体のみを含んでいても良い。
第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体、第2の本発明に係るアクリル酸系重合体の好ましい形態は、上述した通りである。例えば、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体が、重量平均分子量が500以上、10000以下のアクリル酸系重合体であり、該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基の50~100モル%がカルボン酸塩基であることが好ましい。
本発明の硬化遅延剤は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体を例えば1質量%以上、100質量%以下含むことが好ましい。
本発明の硬化遅延剤は、溶剤を含んでもよい。溶剤の含有量は、0質量%以上、99質量%以下であることが好ましい。
本発明の硬化遅延剤は、耐熱分解性や高温下での硬化遅延性がより向上することから、次亜リン酸(塩)及び/又は亜リン酸(塩)を含んでいても良い。次亜リン酸(塩)及び/又は亜リン酸(塩)の含有量は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体に対して0.1質量%以上、10質量%以下であることが好ましい。
本発明の硬化遅延剤は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体及び第2の本発明に係るアクリル酸系重合体以外の公知の硬化遅延性を有する化合物を含んでいても良い。
(本発明のセメント組成物)
[セメント]
本発明のセメント組成物は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体と共に、セメントを含む。第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、各種セメントに対して、良好な硬化遅延性を示すので、上記セメントに制限はなく、例えば、ポルトランドセメント(普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩及びそれぞれの低アルカリ形)、各種混合セメント(高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント)、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント(1クリンカー速硬性セメント、2クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント)、グラウト用セメント、油井用セメント(Oil Well Cement)、低発熱セメント(低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント)、超高強度セメント、セメント系固化材、エコセメント(都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたセメント)が好適であり、更に、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体や石膏を添加してもよい。また、骨材としては、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等以外に、珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質等の耐火骨材が使用可能である。
本発明のセメント組成物を、特に油井若しくはガス井用に使用する場合には、通常油井用セメントを使用することが好ましい。油井用セメントとしては、API(American Petroleum Institute)の規格「APISPEC 10A Specification for Cements and Materials for Well」のクラスAセメント~クラスHセメントのいずれも使用できるが、中でも、クラスGセメント及びクラスHセメントが、成分調整が容易であることからより好ましい。クラスGセメントとしては、例えば、宇部三菱セメント株式会社製 油井セメントOWC-Gが挙げられる。
[その他の成分]
本発明のセメント組成物は、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体とセメントの他、所望により任意の成分を含んでいても良い。
例えば、リグニンスルホン酸、メラミンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ポリアルキレングリコール鎖と酸基とを有する減水剤;(メタ)アクリル酸アルキル等の各種ビニル単量体の共重合物等の高分子エマルジョン;グルコン酸等の、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体及び第2の本発明に係るアクリル酸系重合体以外の遅延剤;塩化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム等の可溶性カルシウム塩、塩化鉄、塩化マグネシウム等の塩化物、硫酸塩、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸塩、チオ硫酸塩、ギ酸及びギ酸カルシウム等のギ酸塩、アルカノールアミン、アルミナセメント、カルシウムアルミネートシリケート等の早強剤・促進剤;燈油、流動パラフィン等の鉱油系消泡剤;動植物油、ごま油、ひまし油、これらのアルキレンオキシド付加物等の油脂系消泡剤;オレイン酸、ステアリン酸、これらのアルキレンオキシド付加物等の脂肪酸系消泡剤;グリセリンモノリシノレート、アルケニルコハク酸誘導体、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールトリオレエート、天然ワックス等の脂肪酸エステル系消泡剤;オキシエチレンオキシプロピレン共重合体、高級アルコールや高級アミンにエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドが1モル又は2モル以上付加した化合物等のオキシアルキレン系消泡剤;オクチルアルコール、ヘキサデシルアルコール、アセチレンアルコール、グリコール類等のアルコール系消泡剤;アクリレートポリアミン等のアミド系消泡剤;リン酸トリブチル、ナトリウムオクチルホスフェート等のリン酸エステル系消泡剤;アルミニウムステアレート、カルシウムオレエート等の金属石鹸系消泡剤;ジメチルシリコーン油、シリコーンペースト、シリコーンエマルジョン、有機変性ポリシロキサン(ジメチルポリシロキサン等のポリオルガノシロキサン)、フルオロシリコーン油等のシリコーン系消泡剤;樹脂石鹸、飽和又は不飽和脂肪酸、ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、ラウリルサルフェート、ABS(アルキルベンゼンスルホン酸)、LAS(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸)、アルカンスルホネート、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル硫酸エステル又はその塩、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテルリン酸エステル又はその塩、蛋白質材料、アルケニルスルホコハク酸、α-オレフィンスルホネート等のAE剤;その他の界面活性剤;脂肪酸(塩)、脂肪酸エステル、油脂、シリコン、パラフィン、アスファルト、ワックス等の防水剤;亜硝酸塩、リン酸塩、酸化亜鉛等の防錆剤;ポリオキシアルキルエーテル等のひび割れ低減剤;エトリンガイト系、石炭系等の膨張剤;その他、セメント湿潤剤、増粘剤、分離低減剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、セルフレベリング剤、着色剤、防カビ剤等が例示される。
本発明のセメント組成物は、上記のとおり、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体とセメントとを必須成分として含む。
優れた硬化遅延効果を発現することから、本発明のセメント組成物における、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体又は第2の本発明に係るアクリル酸系重合体は、セメント100質量%に対して、0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~8質量%であることがより好ましい。
また本発明のセメント組成物における、第1の本発明に係るカルボン酸(塩)基を有する重合体及び第2の本発明に係るアクリル酸系重合体の合計量は、セメント100質量%に対して、0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~8質量%であることがより好ましい。
本発明のセメント組成物は、本発明のセメント組成物100質量%に対し、セメントを90~99.99質量%含むことが好ましく、92~99.95質量%含むことがより好ましい。
本発明のセメント組成物における、上記その他の成分の含有量は、本発明のセメント組成物100質量%に対し、0~9.99質量%であることが好ましい。
本発明のセメント組成物は、良好な硬化遅延性を発現するものであるが、後述する二次水和ピーク時間が、15~50時間であることが好ましく、15~40時間であることがより好ましく、15~30時間であることがさらに好ましい。上記範囲であれば、高温高圧下においても、十分な硬化遅延性を発現可能となる。
本発明のセメント組成物は、上記のとおり、油井、ガス井の掘削用途に使用することが可能であるが、その他、土木・建築用、歯科用、地熱井の掘削用等に使用することが可能である。
本発明のセメント組成物は、油井若しくはガス井用のセメンチング用組成物として使用する場合、任意の方法で使用して良いが、例えば、二栓式セメンチング、インナーストリングセメンチング、多段式セメンチング、ライナーセメンチング等の公知の方法や、必要に応じてそれらを変形した方法を採用することができる。
本発明のセメント組成物は、油井若しくはガス井用のセメンチング用組成物として使用する場合、坑井内に挿入したケーシングパイプの外側の地層との間隙にセメントを充填してケーシングパイプを固定する為のプライマリセメンチングや、その後の補修を目的とした補修セメンチング等に使用することができる。本発明のセメント組成物を例えばプライマリセメンチングに使用する場合は、複数の地層間で地層流体の移動が起こらないようにすることができる。また、ケーシングパイプを充分に固定することができる。
本発明のセメント組成物を使用する際に、水の使用量は任意であるが、例えば油井若しくはガス井用のセメンチング用組成物として使用する場合、水セメント比(W/C比)を30~150%程度とすることが好ましい。本発明のセメント組成物と水を含み、水セメント比が30~150%のセメントスラリーは、油井若しくはガス井用のセメンチングに好適に使用することが可能である。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
<重量平均分子量及び数平均分子量の測定>
第1の本発明の実施例においては、重合体の重量平均分子量及び数平均分子量の測定は、下記条件で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて行った。
測定装置:東ソー社製 HLC-8320GPC
検出器:RI
カラム:昭和電工株式会社製 Shodex Asahipak GF-310-HQ,GF-710-HQ
カラム温度:40℃
流速:0.5mL/min
検量線:創和科学株式会社製 POLYACRYLIC ACID STANDARD
溶離液:0.1N酢酸ナトリウム水溶液
第2の本発明の実施例においては、重合体の重量平均分子量及び数平均分子量の測定は、下記条件で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて行った。
測定装置:東ソー社製 HLC-8320GPC
検出器:RI
カラム:東ソー社製TSK-GEL G3000PWXL 2本
カラム温度:40℃
流速:0.5mL/min
検量線:創和科学株式会社製 POLYACRYLIC ACID STANDARD
溶離液:リン酸二水素ナトリウム12水和物/リン酸水素二ナトリウム2水和物(34.5質量部/46.2質量部)の混合物を純水にて5000gに希釈した溶液
<重合体水溶液、重合体組成物中の単量体等の測定>
単量体の測定は、下記条件で液体クロマトグラフィーを用いて行った。
測定装置:Waters社製 Alliance e2695システム
検出器:Waters社製 UV検出器 2489UV/Vis検出器
カラム:昭和電工株式会社製 SHODEX RSpak DE-413
カラム温度:35.0℃
流速:1.0ml/min
溶離液:0.1質量%リン酸水溶液
<固形分の測定>
第1の本発明の実施例においては、120℃に加熱したオーブンで重合体組成物1.0質量部に水2.0質量部を加えたものを2時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の重量変化から、固形分(%)と、揮発成分(%)を算出した。
第2の本発明の実施例においては、130℃に加熱したオーブンで重合体組成物1.0質量部を1時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の重量変化から、固形分(%)と、揮発成分(%)を算出した。
<熱分解温度の測定>
まず、重合体組成物を下記条件で粉体化を行った。
重合体水溶液をアルミカップに1質量部秤量し、真空乾燥(1.33hPa(1mmHg)、50℃、8時間)した。その後、重合体を乳鉢で粉砕し、粉体の重合体を得た。
得られた粉体の重合体の熱分解温度測定は、下記条件で熱重量分析-示差熱分析(TG-DTA)装置を用いて測定した。図1に示すように、初期の徐々に重量減少するTG曲線の接線と、高温度側で急激に重量減少するTG曲線の変曲点の接線が交差する点の温度を熱分解温度T(℃)とした。
測定装置:Bruker AXS社製 TG-DTA2000SR
温度領域:30~500℃ 
昇温速度:10℃/min 
流通ガス:窒素 50ml/min 
秤量:3~15mg
<硬化遅延性の測定>
セメント組成物の硬化遅延性の測定は、下記条件にて等温熱量計装置を用いて測定し、二次水和ピークの時間を算出した。二次水和ピーク時間が増加するほど硬化遅延性が高いこととなる。
等温熱量計:Thermometric製 TAM AIR
セメント:宇部三菱セメント株式会社製 油井セメントOWC-G
水添加量:44質量%/セメント
重合体添加量:0.3質量%/セメント
測定温度:20℃
1.第1の本発明の実施例
<製造例1-1>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水140質量部、40質量%3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下、「40%HAPS」とも称する)266質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、80質量%アクリル酸水溶液(以下、「80%AA」とも称する)250質量部を90分間と、40%HAPS266質量部を60分間と、1質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下、「1%SHP」とも称する)11質量部を90分間と、15質量%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、「15%NaPS」とも称する)18質量部を55分間と更に続いて63質量部を55分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、15%NaPS以外は一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに10分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の共重合体組成物(重合体組成物(1-1))を得た(含まれる共重合体を重合体(1-1)とする)。
なお、31P-NMRにて、重合体(1-1)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<製造例1-2>
重合条件を表1に記載の方法に変更する以外は、製造例1-1と同様にして共重合体組成物(重合体組成物(1-2))を得た(含まれる共重合体を重合体(1-2)とする)。
なお、表1中の「2%SHP」とは、2質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液を表す。31P-NMRにて、重合体(1-2)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<製造例1-3>
重合条件を表1に記載の方法に変更する以外は、製造例1-1と同様にして共重合体組成物(重合体組成物(1-3))を得た(含まれる共重合体を重合体(1-3)とする)。
なお、31P-NMRにて、重合体(1-3)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<製造例1-4>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水271質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより還流するまで昇温させた。
次に、80%AA526質量部を180分間と、40%HAPS175質量部を20分間と更に続いて524質量部を120分間と2段階の供給速度で、45質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下、「45%SHP」とも称する)55質量部を180分間と、15%NaPS90質量部を130分間と更に続いて100質量部を70分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、40%HAPS、15%NaPS以外は一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに10分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の共重合体組成物(重合体組成物(1-4))を得た(含まれる共重合体を重合体(1-4)とする)。
なお、31P-NMRにて、重合体(1-4)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<製造例1-5>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水215質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、80%AA250質量部を90分間と、40%2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸水溶液(以下、「40%AMPS」とも称する)506質量部を90分間と、48質量%水酸化ナトリウム水溶液81質量部を90分間と、1質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下、「1%SHP」とも称する)11質量部を90分間と、15%NaPS43質量部を110分間とを、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに10分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の共重合体組成物(重合体組成物(1-5))を得た(含まれる共重合体を重合体(1-5)とする)。
なお、31P-NMRにて、重合体(1-5)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<製造例1-6>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水530質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、80%AA360質量部を75分間と、15%NaPS21質量部を90分間とを、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして比較重合体組成物(比較重合体組成物(1-1))を得た(含まれる重合体を比較重合体(1-1)とする)。
本発明の重合体(1-1)~(1-5)、比較重合体(1-1)の測定結果を表2~4にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
<実施例1-1~1-5、比較例1-1~1-3>
得られた重合体(1-1)~(1-5)、比較重合体(1-1)、及びリグニンスルホン酸を上記に記載した方法で、熱分解温度の測定を行った。更に、上記に記載した方法で、重合体(1-1)~(1-5)、比較重合体(1-1)、及びリグニンスルホン酸を添加したセメント組成物の硬化遅延性の評価を行った。硬化遅延性の評価においては、重合体未添加のセメント組成物の評価も行った。これらの結果を表5と図1、図2に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
表5、図1、図2に示す結果から、第1の本発明に係る重合体は、高い熱分解温度と硬化遅延性とを両立することが明らかとなった。このような第1の本発明に係る重合体は、高温下でも十分な硬化遅延性を発現できるものである。
2.第2の本発明の実施例
<製造例2-1>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水683質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、37質量%アクリル酸ナトリウム水溶液(以下、「37%SA」とも称する)696質量部と、15質量%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、「15%NaPS」とも称する)24質量部と、イオン交換水88質量部を、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、37%SAを140分間、15%NaPSを145分間、イオン交換水を145分間とした。それぞれの成分の滴下は、一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の重合体組成物(重合体組成物(2-1))を得た(含まれる重合体を重合体(2-1)とする)。
<製造例2-2>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水227質量部と硫酸第二鉄アンモニウム0.01質量部を仕込み、撹拌下、85℃まで昇温した。次いで撹拌下、約85℃一定状態の重合反応系中に80質量%アクリル酸水溶液(以下「80%AA」とも称する)579質量部、15%NaPS66質量部、35質量%重亜硫酸ナトリウム水溶液(以下、「35%SBS」とも称する)96質量部、及び48質量%水酸化ナトリウム水溶液(以下、「48%NaOH」とも称する)40質量部(アクリル酸の5モル%中和分)をそれぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、80%AAを180分間、15%NaPSを185分間、35%SBSを175分間、48%NaOHを180分間とした。また、それぞれの滴下の間、各成分の滴下速度は一定とし、連続的に滴下した。滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液を85℃に保持して重合を完結せしめた。重合の完結後、反応溶液を放冷しながら48%NaOH748質量部(アクリル酸の93モル%中和分)を撹拌下、反応溶液に徐々に滴下して中和を行った。このようにして本発明の重合体組成物(重合体組成物(2-2))を得た(含まれる重合体を重合体(2-2)とする)。
<製造例2-3>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水342質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、80%AA900質量部を180分間と、15%NaPS47質量部を185分間と、45%SHP17質量部、18分間と更に続いて68質量部を162分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、45%SHP以外は一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。重合の完結後、反応溶液を放冷しながらイオン交換水124質量部と、48%NaOH817質量部(アクリル酸の98モル%中和分)を撹拌下、反応溶液に徐々に滴下して中和を行った。このようにして本発明の重合体組成物(重合体組成物(2-3))を得た(含まれる重合体を重合体(2-3)とする)。
なお、31P-NMRにて、重合体(2-3)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<製造例2-4>
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた容量2.5LのSUS316製のセパラブルフラスコに、イオン交換水359質量部を仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、外部ジャケットにより水溶液の温度を還流するまで昇温させた。
次に、37%SA948質量部と、15%NaPS19質量部と、45%SHP58質量部と、イオン交換水36質量部を、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、37%SAを120分間、15%NaPSを125分間、45%SHPを120分間、イオン交換水を120分間とした。それぞれの成分の滴下は、一定の滴下速度で連続的に行った。
滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液の還流する温度で保持して熟成し、重合を完結せしめた。このようにして本発明の共重合体組成物(重合体組成物(2-4))を得た(含まれる重合体を重合体(2-4)とする)。
なお、31P-NMRにて、重合体(2-4)に次亜リン酸(塩)基(次亜リン酸ナトリウム基)が導入されていることを確認した。
<製造例2-5~2-8>
アクリル酸のナトリウム中和率を表6に記載の比率に変更する以外は、製造例2-3と同様にして重合体組成物(重合体組成物(2-5)~(2-8))を得た(含まれる重合体を重合体(2-5)、(2-6)、比較重合体(2-1)、(2-2)とする)。
本発明の重合体(2-1)~(2-6)、比較重合体(2-1)、(2-2)の測定結果を表6にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
<実施例2-1~2-6、比較例2-1~2-5>
得られた重合体(2-1)~(2-6)と、比較重合体(2-1)、(2-2)と、ポリアクリル酸ナトリウム(分子量170000)(日本触媒製アクアリックDL522)(比較重合体(2-3)とする)、及びリグニンスルホン酸を上記に記載した方法で、熱分解温度の測定を行った。更に、上記に記載した方法で、重合体(2-1)~(2-6)、比較重合体(2-1)~(2-3)、及びリグニンスルホン酸を添加したセメント組成物の硬化遅延性の評価を行った。硬化遅延性の評価においては、重合体未添加のセメント組成物の評価も行った。
これらの結果を表7と図3~図11に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
表7と図3~図11に示す結果から、第2の本発明に係る重合体は、高い熱分解温度と硬化遅延性とを両立することが明らかとなった。このような第2の本発明に係る重合体は、高温下でも十分な硬化遅延性を発現できるものである。

Claims (8)

  1. 熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体、及び、セメントを含むことを特徴とするセメント組成物。
  2. 前記重合体が、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含むことを特徴とする請求項1に記載のセメント組成物。
  3. 前記重合体が、単量体に由来する構造単位の合計100モル%に対して、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位を5~50モル%含むことを特徴とする請求項2に記載のセメント組成物。
  4. 前記重合体が、重量平均分子量が500以上、10000以下のアクリル酸系重合体であり、
    該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基の50~100モル%がカルボン酸塩基であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のセメント組成物。
  5. 前記セメントが油井用セメントであることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のセメント組成物。
  6. 熱分解温度が250℃以上のカルボン酸(塩)基を有する重合体を含むことを特徴とするセメント硬化遅延剤。
  7. 前記重合体が、(メタ)アクリル酸(塩)に由来する構造単位と、スルホン酸(塩)基を有する単量体に由来する構造単位とを含むことを特徴とする請求項6に記載のセメント硬化遅延剤。
  8. 前記重合体が、重量平均分子量が500以上、10000以下のアクリル酸系重合体であり、
    該アクリル酸系重合体に含まれるカルボン酸(塩)基の50~100モル%がカルボン酸塩基であることを特徴とする請求項6又は7に記載のセメント硬化遅延剤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110003375A (zh) * 2019-04-24 2019-07-12 刘翠芬 一种抗盐混凝土保水剂及其制备方法
CN112250791A (zh) * 2020-10-21 2021-01-22 中石化石油工程技术服务有限公司 一种具有降失水功能的缓凝剂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051646A (ja) * 1983-08-30 1985-03-23 出光石油化学株式会社 セメント添加剤
JPS60171256A (ja) * 1984-02-13 1985-09-04 日本ゼオン株式会社 セメント用混和剤
JPH07291691A (ja) * 1994-04-19 1995-11-07 Nippon Kayaku Co Ltd 無機水硬性組成物用分散剤、水硬性組成物及びその硬化物
JPH10324551A (ja) * 1997-05-21 1998-12-08 Chichibu Onoda Cement Corp グラウト組成物
US20070235192A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Michel Michaux Cement Retarder Systems, and Retarded Cement Compositions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051646A (ja) * 1983-08-30 1985-03-23 出光石油化学株式会社 セメント添加剤
JPS60171256A (ja) * 1984-02-13 1985-09-04 日本ゼオン株式会社 セメント用混和剤
JPH07291691A (ja) * 1994-04-19 1995-11-07 Nippon Kayaku Co Ltd 無機水硬性組成物用分散剤、水硬性組成物及びその硬化物
JPH10324551A (ja) * 1997-05-21 1998-12-08 Chichibu Onoda Cement Corp グラウト組成物
US20070235192A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Michel Michaux Cement Retarder Systems, and Retarded Cement Compositions

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110003375A (zh) * 2019-04-24 2019-07-12 刘翠芬 一种抗盐混凝土保水剂及其制备方法
CN112250791A (zh) * 2020-10-21 2021-01-22 中石化石油工程技术服务有限公司 一种具有降失水功能的缓凝剂及其制备方法

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