聚合物水泥組合物和水泥膠結(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚合物水泥組合物和使用其的水泥膠結(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，作為在混凝土或砂漿中添加的混和劑之一，有以防水性的提高為目的的防 液劑。作為防液劑，一直以來，使用了氯化鈣、硅酸鈉、硅酸質(zhì)粉末等無機(jī)系添加劑、高級(jí)脂 肪酸等有機(jī)系添加劑。然而，它們均在防水效果、該效果的長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面存在問題。針對(duì) 這樣的問題，最近，作為防液劑使用了聚合物。含有聚合物的混凝土或砂漿在硬化時(shí)可以形 成聚合物的連續(xù)體，防液性、水密性優(yōu)異。另外，根據(jù)使用的聚合物的種類而發(fā)揮保水性、粘 接性、防腐性、耐凍害性、耐沖擊性、耐摩耗性、干燥收縮降低等各種效果。因此，含有聚合物 的混凝土或砂漿、所謂聚合物水泥混凝土或聚合物水泥砂漿被用于廣范圍的用途。作為該 用途，例如可以舉出：利用了防液性的屋頂板、儲(chǔ)水罐、水池、屎尿凈化槽、倉庫等、以及利用 了防腐性的廢液槽、化學(xué)工廠的地板、耐酸瓷磚的接縫材料、藥品倉庫等、瓷磚、地板材料、 墻壁材料、絕熱材料等粘接材料、加工涂材、修補(bǔ)材料等。
[0003]目前使用的水泥混和用聚合物被分為橡膠膠乳系（天然橡膠、各種合成橡膠）、和 樹脂乳液系（熱塑性樹脂、熱固化性樹脂、瀝青質(zhì)）。作為橡膠膠乳系，可以舉出：天然橡膠 膠乳、氯丁橡膠膠乳、丁苯橡膠膠乳、丙烯腈丁二烯橡膠膠乳、甲基丙烯酸甲酯丁二烯橡膠 膠乳等（例如參照專利文獻(xiàn)1)。作為樹脂乳液系，可以舉出：乙烯乙酸乙烯酯乳液、聚丙烯 酸酯乳液、聚乙酸乙烯酯乳液等（例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0004] 另一方面，石油、天然氣等的采掘中，在井坑內(nèi)的各種位置、殼體內(nèi)、或殼體外側(cè)的 環(huán)的部分進(jìn)行了適用由水泥和水、或水泥、水和添加劑制成的水泥漿料的水泥膠結(jié)。
[0005] 水泥膠結(jié)用、特別是油井用的水泥漿料與土木/建筑用不同，其以高溫高壓下的 使用作為前提，因此基礎(chǔ)水泥中使用高品質(zhì)的波特蘭水泥，加入各種添加劑調(diào)整比重、粘 度、硬化所需要的時(shí)間、強(qiáng)度等性質(zhì)。作為這樣的用途中使用的主要添加劑，有慢硬劑、速硬 劑、分散劑、脫水減少劑、低比重添加劑、高比重添加劑等（例如參照非專利文獻(xiàn)1)。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2001-354463號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2000-211955號(hào)公報(bào) [0010] 非專利文獻(xiàn)
[0011] 非專利文獻(xiàn)1 :石油開發(fā)時(shí)報(bào)No. 158(08 ? 08)，p43-50

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的問題
[0013] 在油井內(nèi)那樣的高溫高壓下，有時(shí)石油等油滲透、透過硬化了的水泥，泄露到油井 外。油的泄露成為火災(zāi)的原因。
[0014] 為了防止油的泄露，考慮了在水泥膠結(jié)用的水泥漿料中添加防液劑。
[0015] 然而，根據(jù)本發(fā)明人等的研究，將作為防液劑而一直以來使用的聚合物添加到水 泥漿料中進(jìn)行水泥膠結(jié)時(shí)，有在油井內(nèi)容易發(fā)生水泥的破裂的問題。水泥產(chǎn)生破裂時(shí)，水泥 本身的防液性即使提高，也有油自破裂了的部分泄露的擔(dān)心。
[0016] 本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，目的在于，提供硬化后不易產(chǎn)生由石油等油導(dǎo) 致的破裂的聚合物水泥組合物、使用其的水泥膠結(jié)方法。
[0017] 用于解決問題的方案
[0018] 本發(fā)明人等深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：將聚合物添加到水泥漿料中時(shí)，在油井內(nèi)滲透 到水泥內(nèi)的石油等油使水泥中的聚合物較大溶脹或崩解，引起水泥的破裂。
[0019] 本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)而完成的，為具有以下[1]~[11]的構(gòu)成的、聚合物水泥 組合物、水泥膠結(jié)方法。
[0020] [1] -種聚合物水泥組合物，其特征在于，其為含有水泥、聚合物和水的聚合物水 泥組合物，
[0021] 前述聚合物為氟聚合物，所述聚合物通過下述測(cè)定方法求出的溶脹度為0~ 30%〇
[0022](溶脹度的測(cè)定方法）
[0023] 將由前述聚合物構(gòu)成的厚度1mm的片在煤油中、于23±2°C的范圍內(nèi)的溫度下浸 漬24小時(shí)，測(cè)定浸漬前后的體積變化率（％ )，將該值作為溶脹度。
[0024] [2]根據(jù)上述[1]所述的聚合物水泥組合物，其中，前述氟聚合物為選自由下述氟 橡膠（F1)和下述氟樹脂（F2)組成的組中的至少1種。
[0025] 氟橡膠（F1):選自由偏二氟乙烯/六氟丙烯系共聚物（FKM)、四氟乙烯/丙烯系共 聚物（FEPM)和四氟乙烯/全氟（烷基乙烯基醚）系共聚物（FFKM)組成的組中的至少1種 氟橡膠。
[0026] 氟樹脂（F2):選自由乙烯/四氟乙烯系共聚物（ETFE)、四氟乙烯/全氟（烷基乙 烯基醚）系共聚物（PFA)、聚四氟乙烯（PTFE)、聚偏二氟乙烯（PVDF)、四氟乙烯/六氟丙烯 系共聚物（FEP)、聚氯三氟乙烯（PCTFE)和乙烯/氯三氟乙烯系共聚物（ECTFE)組成的組中 的至少1種氟樹脂。
[0027] [3]根據(jù)上述[2]所述的聚合物水泥組合物，其中，前述氟聚合物包含前述氟橡膠 (F1)。
[0028] [4]根據(jù)上述[1]~[3]中任一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物，其中，前述聚合物通 過下述測(cè)定方法測(cè)定的體積變化率為-30~30%。
[0029] (體積變化率的測(cè)定方法）
[0030] 將由前述聚合物構(gòu)成的厚度1mm的片在氫氧化鈉的50%水溶液中、于100°C±5°C 的范圍內(nèi)的溫度下浸漬72小時(shí)，測(cè)定浸漬前后的體積的變化率。
[0031] [5]根據(jù)上述[1]~[4]中任一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物，其中，前述聚合物為 粉末狀，其平均粒徑為〇. 5~1. 5mm。
[0032] [6]根據(jù)上述[1]~[5]中任一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物，其中，在前述聚合物 中添加有填充劑。
[0033] [7]根據(jù)上述[1]~[6]中任一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物，其中，前述聚合物為 再乳化型粉末樹脂。
[0034] [8]根據(jù)上述[1]~[7]中任一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物，其中，前述聚合物水 泥組合物中的聚合物含量為，聚合物的質(zhì)量（P)相對(duì)于水泥的質(zhì)量（C)的比（P/C)為10% 以上且40%以下。
[0035] [9]根據(jù)上述[1]~[8]中任一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物，其中，前述氟聚合物 為四氟乙烯/丙烯二元共聚物、四氟乙烯/丙烯/偏二氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯/全氟 (烷基乙烯基醚）共聚物、或乙烯/四氟乙烯系共聚物。
[0036] [10]根據(jù)上述[1]~[9]中任一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物，其中，在前述氟聚合 物中添加有相對(duì)于1〇〇質(zhì)量份氟聚合物為5~100質(zhì)量份的炭黑。
[0037] [11] -種水泥膠結(jié)方法，其特征在于，具備如下工序：使用上述[1]~[10]中任 一項(xiàng)所述的聚合物水泥組合物進(jìn)行水泥膠結(jié)。
[0038] 發(fā)明的效果
[0039] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供進(jìn)行硬化時(shí)不易產(chǎn)生由石油等油導(dǎo)致的破裂的聚合物水泥 組合物、使用其的水泥膠結(jié)方法。
【具體實(shí)施方式】
[0040] [聚合物水泥組合物]
[0041 ] 本發(fā)明的聚合物水泥組合物含有水泥、聚合物和水。
[0042] 作為水泥，沒有特別限定，可以考慮聚合物水泥組合物的用途等，從公知的水泥中 適當(dāng)選擇來使用。作為這樣的水泥，例如可以舉出：普通波特蘭水泥、早強(qiáng)波特蘭水泥、超早 強(qiáng)波特蘭水泥、中庸熱波特蘭水泥、耐硫酸鹽波特蘭水泥、二氧化硅水泥、飛灰水泥、高爐水 泥、超速硬水泥、白色波特蘭水泥、混合水泥、氧化鋁水泥、氧化鎂水泥、和它們的混合物等。
[0043] 本發(fā)明的聚合物水泥組合物用于油井中的水泥膠結(jié)時(shí)，作為水泥，優(yōu)選用作油井 用的水泥。油井用的水泥與土木/建筑用不同，一般為了以高溫高壓下的使用為前提，向高 品質(zhì)的波特蘭水泥中加入各種添加劑，調(diào)整比重、粘性、效果所需的時(shí)間、強(qiáng)度等性質(zhì)來使 用。作為這樣的水泥，可以舉出：API(AmericanPetroleumInstitute)的規(guī)章"APISPEC 10ASpecificationforCementsandMaterialsforWell" 中規(guī)定的A~H級(jí)的水泥。
[0044] 對(duì)于本發(fā)明的聚合物水泥組合物中使用的聚合物，是利用下述測(cè)定方法求出的溶 脹度（以下，也稱為基于煤油浸漬的溶脹度）為〇~30%的氟聚合物。該溶脹度優(yōu)選為0~ 20%、更優(yōu)選為0~15%、進(jìn)一步優(yōu)選為0~10%、最優(yōu)選為0~5%。該溶脹度為該范圍 內(nèi)時(shí)，使用含有氟聚合物的聚合物水泥組合物進(jìn)行水泥膠結(jié)使其硬化時(shí)，在油井內(nèi)那樣的 高溫高壓下也不易產(chǎn)生由石油等油導(dǎo)致的破裂。該溶脹度越接近0%上述效果越優(yōu)異。
[0045] (溶脹度的測(cè)定方法）
[0046] 將由前述聚合物構(gòu)成的厚度1mm的片在煤油中、于23±2°C的范圍內(nèi)的溫度下浸 漬24小時(shí)，測(cè)定浸漬前后的體積變化率（％ )，將該值作為溶脹度。
[0047] 對(duì)于前述聚合物，進(jìn)而通過下述測(cè)定方法求出的體積變化率（以下，也稱為基于 熱堿浸漬的體積變化率）優(yōu)選為-30~30 %、更優(yōu)選為-20~20 %、特別優(yōu)選為-10~ 10%。該體積變化率為該范圍內(nèi)時(shí)，作為聚合物水泥添加劑發(fā)揮功能，水泥強(qiáng)度提高。該體 積變化率越接近〇 %上述效果越優(yōu)異，而優(yōu)選。
[0048](體積變化率的測(cè)定方法）
[0049] 將由前述聚合物構(gòu)成的厚度1mm的片在氫氧化鈉的50%水溶液中、于100°C±5°C 的范圍內(nèi)的溫度下浸漬72小時(shí)，測(cè)定浸漬前后的體積的變化率。
[0050] 前述溶脹度或體積變化率的測(cè)定中使用的片按照以下步驟制作。
[0051] 氟聚合物為粉末狀等固體狀的橡膠的情況下，將規(guī)定量放入模具框架中，于50°C 進(jìn)行5分鐘熱壓，得到1mm厚的片。
[0052] 氟聚合物為固體狀的樹脂的情況下，將規(guī)定量放入模具框架中，加熱至熔點(diǎn)以上， 在熱壓下得到1mm厚的片。
[0053] 氟聚合物為膠乳、分散液那樣液態(tài)的情況下，將溶液中的固體成分凝集并干燥，形 成固體狀的橡膠或樹脂，然后如上述那樣成形得到1_厚的片。
[0054] 氟聚合物可以為氟橡膠也可以為氟樹脂。