[发明专利]坑井用水泥浆用添加剂及其制造方法、坑井用水泥浆以及坑井用水泥灌浆施工方法

说明书

提供在高温下也能够确保充分的水泥强度、并且抑制游离水的产生、抑制低比重骨料的上浮分离的坑井用水泥浆用添加剂及其制造方法。坑井用水泥浆用添加剂，其包含层状硅酸盐和二氧化硅的水性分散液。

技术领域

本发明涉及坑井用水泥浆用添加剂及其制造方法、坑井用水泥浆以及坑井用水泥灌浆施工方法。

背景技术

在油田、气田等的坑井挖掘中，在坑井整饰时，实施用于在坑井内作为内框插入的套管的固定、补强、防止腐蚀以及防止地下水流入坑井内的、在套管与地层(坑壁)的间隙(环状的间隙：有时也称为annulas(环形)等)注入水泥浆的水泥灌浆作业。

对于在这些中使用的水泥而言，作为考虑了要求性能的标准，在API标准(American Petroleum Institute(美国石油协会)制定的有关石油的标准)中，将各种油井水泥按等级类别·耐硫酸盐类别分类，其中，G级水泥是作为油井挖掘用水泥最常使用的水泥。

另外，根据坑井条件来设计，除了水泥与水和低比重骨料以外，加入水泥速硬剂、水泥迟硬剂、水泥分散剂、水泥脱水调节剂、水泥强度稳定剂、防漏泥剂等添加剂来制备。

所谓水泥灌浆，是指在坑井内的各个部位、或者套管内·外应用由包含水泥和水或添加剂的溶解水制作的水泥浆。

就油田、气田等的坑井挖掘而言，反复实施采用钻头(钻孔用具)的挖掘作业和上述的水泥灌浆作业，随着油井变深，作业现场的温度上升，压力也上升。近年来，挖掘技术提高，在积极地进行深500～1000m以上的深层的油田和气油田层的挖掘，需要在高温·高压环境下也可进行水泥灌浆的水泥浆的设计。

但是，随着压力的上升，水泥浆的向高浸透层的逃离(以下有时将该现象称为循环漏失(lost circulation))加剧，因此即使将水泥浆浇铸到在坑井内插入的套管与地层的间隙，也不能将套管固定·补强，对于水泥灌浆作业成为了大的障碍。作为其对策，使用了通过使水泥浆低比重化从而减轻对地层施加的压力、乃至抑制循环漏失的方法。

作为水泥浆的低比重化方法，已知水的增量、中空粒子等低比重骨料的添加等方法。

就水的增量而言，浆料中的材料分离(游离水的增多)变得显著。如果大量地添加低比重骨料，在水泥浆中低比重骨料上浮分离而变得不均匀，流动性显著降低，硬化变得不均匀(参照专利文献2)。

作为低比重骨料的不均匀化的解决对策，在专利文献1中公开了：在水泥浆制备后为了防止珠光体、飞灰、硅藻土、硅粉等低比重调节剂上浮分离，优选与比重调节剂同时添加2重量％以上(优选3～8重量％，相对于水泥组合物的量)的膨润土。

但是，在专利文献2中公开了：如果大量地添加溶胀性高的膨润土，在250℃以上的高温下，由于膨润土的添加，水泥强度降低。

在专利文献3中公开了为了控制循环漏失，添加0.1～25％BWOC的1～400nm的非胶体状纳米粘土矿物。应予说明，这里的水泥浆是比重为1.61～1.88的中比重至高比重水泥浆。

在专利文献4中，作为低比重水泥组合物，记载了中空球状二氧化硅为20％～100％BWOC、膨润土成分为0.25％～20％BWOC、碳酸钙微粉为1％～100％BWOC、碳酸钙中粉为1％～100％BWOC、硅砂组合物为1％～100％BWOC的石英粉组合物。在这里的说明书中所公开的水泥浆的密度为83pcf(比重1.33)。

如上所述，特别是在处于高温·高压的环境的油田和气油田的场地的坑井挖掘时在坑井内插入的套管与地层的间隙浇铸水泥浆、将套管固定·补强的工序中要求抑制水泥浆的循环漏失。为了抑制循环漏失，使用添加了低比重骨料的低比重水泥浆，如果没有抑制水泥浆中的低比重骨料的上浮分离，则不能抑制循环漏失。因此，需要抑制低比重水泥浆中的低比重骨料的上浮分离的添加剂。

现有技术文献

专利文献