H2S
0.05psi
以上
高圧ガス層
遮水性の確保 Ppore < Pfrac Ppore Pfrac
高圧ガス層
遮水性の確保不能 Pfrac < Ppore Pfrac Ppore
遮水性 遮水
不完全 ガス
比重勾配
４．セメンチング
ケーシングセメンチングの目的ー地層間の導通遮断
スペーサー
② ④
① スペーサー送入、ボトムプラグ投下、セメントスラリー送入
② ボトムプラグがフロートカラーに到達、ボトムプラグからセメントスラリー排出開始
③ 計画量のセメントスラリーが送入し終わったらトッププラグを投下、泥水で後押し
④ トッププラグがボトムプラグに到達し、圧力が上がりセメンチング終了
※セメントで遮断したい層が複数ある場合、複数回に分けてセメンチングを行うことを
①
ケーシング 泥水
ボトム プラグ 地層 セメント
ステージセメンチング
③
トップ プラグ
ケーシングセメンチング模式図
42
セメンチングに使用する坑内機器（例）
スクラッチャー セントラライザー
逆止弁 フロートカ
ラー
フロートシュー
セメントバスケッ ト
バイパスプラ
グ シャットオフプ
ラグ
ステージセメン ター
オープニン グプラグ
クロージン グプラグ
出典：Halliburton
セメントのケミストリー
•セメントの化学組成
• (C3A) Tricalcium aluminate
• CaO とAl2O3の化合物
• 早期の圧縮強度発現
• 硫酸に対し解けやすい。
• (C3S) Tricalcium silicate
• CaO to SiO2の化合物
• セメントの主要構成物
• (C2S) Dicalcium silicate
• CaO とSiO2の化合物
• 最終強度に影響
• (C4AF) Tetracalcium aluminoferrite
• CaO, Al2O3とFe2O3の化合物
• 圧縮強度に影響
他：石膏、石灰、酸化マグネシウム、ア ルカリ硫酸塩
出典：Dowell Schlumberger Cementing Technology
セメントの水和反応
•C3Aと石膏が水と反応して化合 物ETTRINGITEを生ずる
ファイバー状のETTRINGITEの増加 は粘性を増加
•C3Sは水和してＣSH皮膜を生成 CSH=Calcium Silicate Hydrates
珪酸カルシウム水和物
CSH生成時初期の発熱反応
•水和が進み水酸化カルシウムが 生成＝2度目の放熱反応のピーク からセメントがセットし始める
養生温度が高いと早 く硬化する
出典：Dowell Schlumberger Cementing Technology
APIセメントの組成
典型的なAPIセメントの組成
％ クラス
ＡＢ
Ｃ（早期圧縮 強度）Ｅ
Ｇ
53 47 58 26 50
24 32 16 54 30
8(+) 5(-)
8 2 5
8 12
8 12 12
C3S C2S C3A C4AF
•日本国内で使用されるのは以下：
クラスA(ポルトランドセメント) 温度:76℃まで
クラスG
温度:93℃まで 地熱井用セメント
クラスGで対応できない高温環境
地熱井用セメント（GWC)について
•
セメントは常温下では水和反応の進行に伴い強度増加•
但し、230F(110℃)に達すると数週間強度増加、その後減衰。•
高温下における強度減衰の要因・化学反応 ：CSH=ケイ酸カルシウム水和物が多孔質のAlpha-Dicalcium Silicate Hydrate(珪酸二カルシウム（２CaO/SiO2)）に変化
•
脱水シリカフラワー(高温安定剤)を30 ~ 40%添加すると