Густина бентонітової суспензії
1. Класифікація та експлуатаційні характеристики шламу
1.1 Класифікація
Бентоніт, також відомий як бентонітова порода, — це глиниста порода з високим вмістом монтморилоніту, яка часто містить невелику кількість іліту, каолініту, цеоліту, польового шпату, кальциту тощо. Бентоніт можна розділити на три типи: натрієвий бентоніт (лужний ґрунт), кальцієвий бентоніт (лужний ґрунт) та природна відбілювальна земля (кислий ґрунт). Серед них кальцієвий бентоніт також можна розділити на кальцієво-натрієвий та кальцієво-магнієвий.
1.2 Продуктивність
1) Фізичні властивості
Бентоніт у природному стані має білий та світло-жовтий колір, а також світло-сірий, світло-зелений, рожевий, коричнево-червоний, чорний тощо. Жорсткість бентоніту залежить від його фізичних властивостей.
2) Хімічний склад
Основними хімічними компонентами бентоніту є діоксид кремнію (SiO2), оксид алюмінію (Al2O3) та вода (H2O). Вміст оксиду заліза та оксиду магнію також іноді високий, а кальцій, натрій та калій часто присутні в бентоніті в різних кількостях. Вміст Na2O та CaO в бентоніті впливає на фізичні та хімічні властивості, а також на технологію процесу.
3) Фізичні та хімічні властивості
Бентоніт вирізняється оптимальною гігроскопічністю, а саме розширенням після поглинання води. Число розширення при поглинанні води сягає 30 разів. Його можна диспергувати у воді, утворюючи в'язку, тиксотропну та змащувальну колоїдну суспензію. Він стає пластичним та адгезивним після змішування з дрібними частинками, такими як вода, суспензія або пісок. Він здатний поглинати різні гази, рідини та органічні речовини, а максимальна адсорбційна здатність може досягати 5-кратного значення його ваги. Поверхнево-активна кислотна відбілювальна земля може адсорбувати кольорові речовини.
Фізичні та хімічні властивості бентоніту головним чином залежать від типу та вмісту монтморилоніту, який він містить. Загалом, бентоніт на основі натрію має кращі фізичні та хімічні властивості та технологічні характеристики, ніж бентоніт на основі кальцію або магнію.
2. Безперервне вимірювання бентонітової суспензії
TheЛонметрвбудованийbentоніteслуррyщільністьметрє онлайн-ресурсомвимірювач щільності пульпичасто використовується в промислових процесах. Густина пульпи – це відношення ваги пульпи до ваги заданого об'єму води. Величина густини пульпи, виміряна на місці, залежить від загальної ваги пульпи та бурового шламу в пульпі. Також слід враховувати вагу домішок, якщо такі є.
3. Внесення шламу в різних геологічних умовах
Важко просвердлити отвір у шарах піску, гравію, гальки та пошкоджених зонах для покращення зв'язків між частинками. Ключ до проблеми полягає у збільшенні сили зв'язку між частинками, а шлам виступає в якості захисного бар'єру в таких шарах.
3.1 Вплив щільності шламу на швидкість буріння
Швидкість буріння зменшується зі збільшенням щільності шламу. Швидкість буріння значно знижується, особливо коли щільність шламу перевищує 1,06-1,10 г/см.3Чим вища в'язкість суспензії, тим нижча швидкість буріння.
3.2 Вплив вмісту піску в шламі на буріння
Вміст гірських порід у шламі створює ризики для буріння, призводячи до неправильно очищених свердловин та подальшого заклинювання. Крім того, це може спричинити всмоктування та перевантаження тиску, що спричиняє витік або руйнування свердловини. Вміст піску високий, а осад у свердловині товстий. Це призводить до руйнування стінки свердловини через гідратацію, і легко може призвести до відшаровування оболонки шламу та аварій у свердловині. Водночас високий вміст осаду призводить до значного зносу труб, бурових доліт, гільз циліндрів водяних насосів та штоків поршнів, а термін їх служби короткий. Тому, щоб забезпечити баланс пластового тиску, щільність шламу та вміст піску слід максимально зменшити.
3.3 Густина рідкого ґрунту
У м’яких шарах ґрунту, якщо щільність суспензії занадто низька або швидкість буріння занадто висока, це призведе до руйнування свердловини. Зазвичай краще підтримувати щільність суспензії на рівні 1,25 г/см.3у цьому шарі ґрунту.
4. Поширені формули шламу
У машинобудуванні існує багато видів шламів, але їх можна класифікувати на такі типи відповідно до їх хімічного складу. Метод дозування такий:
4.1 Суспензія Na-Cmc (натрійкарбоксиметилцелюлози)
Ця суспензія є найпоширенішою суспензією для підвищення в'язкості, а Na-CMC відіграє певну роль у подальшому підвищенні в'язкості та зменшенні втрати води. Формула така: 150-200 г високоякісної глинистої суспензії, 1000 мл води, 5-10 кг кальцинованої соди та близько 6 кг Na-CMC. Властивості суспензії: щільність 1,07-1,1 г/см3, в'язкість 25-35 с, втрати води менше 12 мл/30 хв, значення pH близько 9,5.
4.2 Шлам на основі солі заліза та хрому, Na-Cmc
Ця суспензія має сильне покращення в'язкості та стабільності, а сіль заліза та хрому відіграє певну роль у запобіганні флокуляції (розбавленню). Формула: 200 г глини, 1000 мл води, приблизно 20% додавання чистого лугового розчину з концентрацією 50%, 0,5% додавання розчину солі ферохрому з концентрацією 20% та 0,1% Na-CMC. Властивості суспензії: густина 1,10 г/см3, в'язкість 25 с, втрата води 12 мл/30 хв, pH 9.
4.3 Суспензія сульфонату лігніну
Лігнінсульфонат отримують з рідких відходів сульфітної целюлози та зазвичай використовують у поєднанні з вугільним лужним агентом для вирішення проблеми протифлокуляції та втрати води в суспензії на основі збільшення в'язкості. Формула така: 100-200 кг глини, 30-40 кг рідких відходів сульфітної целюлози, 10-20 кг вугільного лужного агента, 5-10 кг NaOH, 5-10 кг піногасника та 900-1000 л води на 1 м3 суспензії. Властивості суспензії: щільність 1,06-1,20 г/см3, в'язкість у воронці 18-40 с, втрати води 5-10 мл/30 хв, а також 0,1-0,3 кг Na-CMC можна додавати під час буріння для подальшого зменшення втрати води.
4.4 Суспензія гумінової кислоти
У суспензії гумінової кислоти як стабілізатор використовується вугільний лужний агент або гумат натрію. Її можна використовувати разом з іншими очисними агентами, такими як Na-CMC. Формула приготування суспензії гумінової кислоти полягає в тому, щоб додати 150-200 кг вугільного лужного агента (суха вага), 3-5 кг Na2CO3 та 900-1000 л води до 1 м3 суспензії. Властивості суспензії: щільність 1,03-1,20 г/см3, втрати води 4-10 мл/30 хв, pH 9.
Час публікації: 12 лютого 2025 р.
