JPH0340757B2

JPH0340757B2 -

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Publication number: JPH0340757B2
Application number: JP9569883A
Authority: JP
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1991-06-19
Also published as: JPS59221378A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、石油、天然ガス、地熱井などの削井
用ボーリング工事、または連続壁工法やシールド
工法などの土木基礎工事等において、ベントナイ
ト懸濁水を主体とした泥水を使用して地層を掘削
する工法、いわゆる泥水工法において泥水が掘削
箇所から逸脱するのを防止する薬剤すなわち逸泥
防止剤に関するものである。地層を掘削する際に、掘りくずの地表までの
運搬、ビツトやドリルカラー、ドリルストリン
グスの冷却と潤滑、掘削中、地下に存在する
油、ガス、水などの噴出の抑止、掘削壁面の安
定化などのために泥水を使用する、いわゆる泥水
工法が上記の様な工事においてかなり広範囲に採
用されている。しかしながら泥水工法が適用される地層が砂礫
層のような粗粒末固結な浸透性の地層、炭酸塩岩
や火山岩などの割れ目のある地層、あるいは、石
炭岩層やドロマイト層などにみられる空洞のある
地層などである場合は、泥水が地層中に失われる
いわゆる逸泥現象が生じるという問題点をこの工
法は有している。かゝる逸泥現象に対して、古く
からいろいろな対策がとられており、逸泥の程
度、逸泥が発生する地層の種類により、いろいろ
な方法が考えられている。今までに提案された逸
泥防止方法としてはたとえばクルミ穀、雲母片、
綿実しぼり滓、フアイバー物質などの逸泥防止剤
を泥水に添加して、地層中の割れ目や間隙を閉塞
する方法、セメントフラツシユやセメントスキー
ズなどの方法がある。しかし、上記の様な物質か
らなる逸泥防止剤を使用する方法は、逸泥防止効
果を上げるためには、上記逸泥の状況に応じて粒
径と形状の異つた防止剤を多種類準備する必要が
ありまた逸泥の程度によつては、これを完全に防
止することは困難である。一方、セメントフラツシユやセメントスキーズ
は、材料の入手が容易で安価であるため、大きな
割れ目への逸泥や地熱開発井の逸泥に対して常と
う的に使用されているが、セメント注入に際して
ビツトを取りはずさなければならないこと、セメ
ントが硬化するまで長時間待機しなければならな
いこと、セメントによつて泥水が汚染されるの
で、調泥に時間と経費を要すること、セメントス
ラリーの比重が高いので地層中に損失し易いこ
と、さらにはセメントスラリーに泥水が混入した
場合セメントの硬化が悪くなり、場合によつて
は、硬化しなくなることなどの欠点を多く持つて
いる。従つて、現在のところどのタイプの逸泥に対し
ても効果のある有効な対策は皆無に等しく優れた
逸泥防止剤が強く求められている。本発明者らは、上記した如き現状の問題点を解
決し優れた逸泥防止剤を得るべくいろいろ検討を
加え本発明を完成した。すなわち、本発明は、α，β−モノエチレン性
不飽和カルボン酸の金属塩を主成分とする単量体
とその重合触媒とからなることを特徴とする泥水
工法用逸泥防止剤に関するものである。本発明の逸泥防止剤は、地層中の割れ目や間隙
に注入されたのち重合硬化し、含水弾性体とな
り、これら間隙を閉塞充填して逸泥を防止するこ
とを見出し、しかも該逸泥防止剤を用いた逸泥防
止工法は経済的にも非常に優れた方法であること
を見出し、本発明を完成するに至つたものであ
る。硬化した本発明の逸泥防止剤は、硬化体からの
水の離漿現象が認められず、かつ耐熱性、固着性
のすぐれた柔軟な水不透性の含水弾性体であるた
め優れた逸泥防止効果を生ぜしめる。また、本発
明の逸泥防止剤は、粘度が低く、間隙への浸透性
もよいことや、重合触媒の添加量によつて、その
硬化時間を逸泥地層の種類、深度、坑内温度その
他の抗井条件に応じた時間に任意に設定できるこ
となどの長所を有する。さらに又、抗内に本発明
の逸泥防止剤を注入する際作業方法によつては、
従来のようにビツトを取りはずす作業をせずに掘
削編成のまま注入作業をすることができるという
利点もある。本発明を更に以下に詳しく説明する。本発明の逸泥防止剤は上記の様にα，β−モノ
エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩を主成分と
する単量体とその重合触媒とからなるものであ
る。 α，β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の金
属塩とは、具体的にはアクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸などの
カルシウム塩、マグネシウム塩、亞鉛塩、アルミ
ニウム塩などの多価金属塩であり、本発明にとり
好ましいものはアクリル酸またはメタクリル酸の
カルシウム塩、マグネシウム塩、亜鉛塩、アルミ
ニウム塩であり、特に好ましいものは、砂粒子や
岩盤などに対する固着性が良いアクリル酸または
メタクリル酸のマグネシウム塩である。本発明の逸泥防止剤は、地層中に注入されて重
合硬化し含水弾性体となつて逸泥を防止するので
あるが、そのときに要求される特性、すなわち硬
化体の強度、包水作用による離漿現象の防止、固
着性、特に50〜100℃程度の高温下における固着
性を向上させるためにα，β−モノエチレン性不
飽和カルボン酸の金属塩（以下単量体ａと称す）
に、ヒドロキシ基またはアルコキシ基を有する
α，β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステ
ル（以下単量体ｂと称す）が併用された逸泥防止
剤が本発明にとり好ましいものである。単量体ｂの具体的化合物としてはアクリル酸、
メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロト
ン酸などのヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピ
ル、メトキシエチル、エトキシエチル、ブトキシ
エチルなどの親水基を有し、水と相溶乃至可溶性
のエステルであり、本発明にとり好ましいもの
は、アクリル酸またはメタアクリル酸のエステル
であり、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２
−ヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシエ
チルアクリレートおよびエトキシエチルアクリレ
ートが特に好ましい。本発明において単量体ａと単量体ｂを併用する
ときに、本発明の目的とする効果が良く発現する
のであるが、最も良い効果を出させるためには次
の様な併用割り合をとることが好ましい。すなわち全単量体を100重量部としたときに、
単量体ａを70〜98重量部、より好ましくは70〜94
重量部、単量体ｂを２〜30重量部、好ましくは６
〜30重量部、にて用いるとき本発明の効果がよく
発現され、さらに単量体ｂについてもヒドロキシ
基を有する単量体とアルコキシ基を有する単量体
を併用し、その場合の割合を単量体a70〜98重量
部、より好ましくは70〜94重量部、単量体ｂのう
ち２−ヒドロキシエチルアクリレートの様なヒド
ロキシ基を有する単量体１〜25重量部、より好ま
しくは５〜25重量部、メトキシエチルアクリレー
トの様なアルコキシ基を有する単量体１〜５重量
部にするとき最も効果が優れている。単量体ａの不飽和カルボン酸塩が70重量部未満
になると硬化体の強度が不足するようになり、単
量体ｂの不飽和カルボン酸エステルが２重量部未
満になると包水作用効果が不足するようになり硬
化体よりの離漿現象が出てくるようになり、固着
性も不足してくるようになる。さらに単量体ｂに
ついて前記のように二種併用することによりさら
にすぐれた固着性を与えることができる。本発明の逸泥防止剤は、その使用方法として、
ポンプなどを用いて逸泥地層に浸透させ、その後
上記単量体を重合硬化させて硬化体とし、それに
より逸泥防止を図るものであるため、重合触媒を
逸泥防止剤が含有していることが必要である。本発明の逸泥防止剤に適当な触媒は水溶性の酸
素含有触媒、例えば過硫酸塩、過酸化水素、過塩
素酸塩等が使用され、またレドツクスタイプの触
媒例えば、酸化成分として過硫酸、過塩素酸、過
硼酸及び過マンガン酸の如き、過酸及びこれらの
塩から誘導される任意の水溶性過酸化触媒、例え
ば過硫酸アンモニウム、カリウム、過酸化水素、
過塩素酸アンモニウムと還元剤として各種の還元
成分、例えば亜硫酸、次亜硫酸、チオ硫酸、エリ
ソルビン酸もしくはそのアルカリ金属塩、及び銅
粉、鉄粉ならびにそれらの塩化物、硫酸塩が併用
使用される。好適なレドツクス触媒の例として過硫酸アンモ
ニウム−チオ硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム−
チオ硫酸ナトリウム、過酸化水素−酸性亜硫酸ソ
ーダなどを挙げることができる。本発明において用いられる重合触媒の使用量
は、逸泥の発生している地層の種類、地層の深
度、坑内温度およびその他の坑井条件によつて求
められる硬化体の生成速度に応じて決められるも
のであるが、一般的には単量体100重量部に対し
て0.05〜20重量部の範囲で決定される。さらに硬化時間を調節するために、さらにこれ
らに赤血塩（フエリシアン化カリウム）などの重
合調整剤を添加することも可能であり、重合調整
剤の添加により、40℃以上の高温下においても任
意の硬化時間を設定することが出来るようにな
る。重合調整剤の添加量は一般的には単量体100
重量部に対し0.003〜0.7重量部である。本発明の逸泥防止剤の使用に当つては、単量体
ａ又は単量体ａおよび単量体ｂは注入時の作業
性、硬化時間および硬化体に要求される特性など
から一般的には10〜50％の水溶液として用いられ
る。また重合触媒はこの単量体水溶液に注入直前
に添加して使用される。本発明の逸泥防止剤の使用に当つては、単独使
用の他に目的深度の途中でのこの流体の地層へ
の浸透を防ぐために他の浸透防止剤を添加する、
硬化前のこの流体に粘性を与え、浸透速度を減
少せしめる、この流体に更にセメント、スラ
グ、ベントナイト、フライアツシユ、石膏などの
無機物質を混入して増量し、費用の低減又は硬化
体強度の増加等を図る、中空微小ガラス質球状
物質、パーライト、ギルソナイトその他の軽量物
質を添加し、この流体の比重を低減して、地層中
への浸透を減少せしめ、その他本発明の方法の
特性を損うことのない範囲で第三の物質を混入す
るなど、種々の添加剤を添加し、それに応じた特
性を付与することも可能である。以下、実施例、参考例をあげて本発明をさらに
説明する。実施例１アクリル酸マグネシウム80重量部、ヒドロキシ
エチルアクリレート18重量部、メトキシエチルア
クリレート２重量部の組成からなる単量体混合物
の30％水溶液100c.c.に重合触媒として20％過硫酸
アンモニウムの水溶液と10％チオ硫酸ソーダの水
溶液及び重合調整剤として10％赤血塩水溶液を
各々表−１記載の量添加しよく混合して逸泥防止
剤を得た。これらの20℃、40℃および60℃における硬化時
間を測定したところ表−１のような値が得られ
た。

【表】実施例２表−２記載の種々の粒径のガラス玉を濾過円筒
につめ地盤のモデルをつくり、ついでアクリル酸
マグネシウム80重量部、ヒドロキシエチルアクリ
レート18重量部、メトキシエチルアクリレート２
重量部の組成からなる単量体混合物の30％水溶液
100c.c.に重合触媒として20％過硫酸アンモニウム
の水溶液12c.c.、10％チオ硫酸ソーダの水溶液１
c.c.、重合調整剤として10％赤血塩水溶液0.3c.c.を
加えよく混合して逸泥防止剤を得た。この防止剤
を20℃で50分間放置したのち、地盤モデルの上部
より自然浸透させた。約５分后に温度上昇がみら
れ単量体水溶液の重合反応の進行が確認された。
この浸透硬化させた地盤モデルの上に泥水を充満
させ、７Kg／cm³の圧力で加圧した。その際に認められる逸泥水の量を測定し、逸泥
防止剤を使用しない場合との比較を行なつた。

【表】

【表】実施例３実施例２と同様にアクリル酸マグネシウム85重
量部、ヒドロキシエチルメタクレート13重量部、
エトキシエチルアクリレート２重量部の組成から
なる単量体混合物の30％水溶液100c.c.に表−３記
載の量の20％過硫酸アンモニウムの水溶液、10％
赤血塩水溶液を加えよく混合し逸泥防止剤を得
た。この防止剤を40℃、60℃、80℃に保持した地
盤モデルの上部より自然浸透させた。各条件にお
いて温度上昇がみられ重合反応の進行が確認され
た。そして実施例２と同様に逸泥水量を測定し
た。

【表】実施例４小坑径Ａ井（坑径５ 7/8インチ）の現場ボーリ
ングにおいて深度520M（坑底循環温度38℃）で逸
泥層に遭遇した。この逸泥を防止するためにアク
リル酸マグネシウム85重量部、ヒドロキシエチル
メタクリレート13重量部、エトキシエルアクリレ
ート２重量部の組成からなる単量体混合物の30％
水溶液2000に20％過硫酸アンモニウム100、
10％赤血塩2.0を加えて充分に撹拌混合し逸泥
防止剤となし、これを目的深度に注入した。この
際の充填量は1740であつた。その後、４時間静置し、再び泥水の循環を開始
した。上記逸泥防止剤の注入前の逸泥水量は2260／
時間であつたのに対し注入後は40／時間とな
り、その逸泥防止の効果は非常に優れたものであ
つた。実施例５小坑径Ｂ井（坑径５ 7/8インチ）の現場ボーリ
ングにおいて、深度970M（坑底循環温度69℃）で
逸泥層に遭遇した。この逸泥を防止するために、
アクリル酸マグネシウム85重量部、ヒドロキシエ
チルメタクリレート13重量部、エトキシエチルア
クリレート２重量部の組成からなる単量体混合物
の30％水溶液2000に、20％過硫酸アンモニウム
50、10％赤血塩6.0を加えて充分に撹拌混合
し、逸泥防止剤となし目的深度に注入した。この
際の充填量は1.820であつた。その後、４時間30分静置し、再び泥水の循環を
開始した。本発明の逸泥防止剤の使用前の逸泥水量は、
2710／時間であつたのに対し、使用後は、70
／時間となりその逸泥防止の効果は非常に優れ
たものであつた。実施例６ガラス玉径0.8mmを用いて実施例２と同様にし
て地盤モデルを作り、表−４記載の組成の逸泥防
止剤を用い、実施例２と同様にして逸泥水量を測
定したところ表−４のようになりいずれもすぐれ
た逸泥防止効果を有していた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１ α，β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の
金属塩を主成分とする単量体とその重合触媒とか
らなることを特徴とする泥水工法用逸泥防止剤。