Плотность бентонитовой суспензии
1. Классификация и эксплуатационные характеристики шлама
1.1 Классификация
Бентонит, также известный как бентонитовая порода, представляет собой глинистую породу с высоким содержанием монтмориллонита, часто содержащую небольшое количество иллита, каолинита, цеолита, полевого шпата, кальцита и т. д. Бентонит можно разделить на три типа: натриевый бентонит (для щелочных почв), кальциевый бентонит (для щелочных почв) и природную отбеливающую землю (для кислых почв). Среди них кальциевый бентонит также можно разделить на кальциево-натриевый и кальциево-магниевый.
1.2 Производительность
1) Физические свойства
В природе бентонит бывает белого и светло-желтого цвета, но также встречается в светло-сером, светло-зеленом, розовом, коричнево-красном, черном и т. д. Жесткость бентонита зависит от его физических свойств.
2) Химический состав
Основными химическими компонентами бентонита являются диоксид кремния (SiO₂), оксид алюминия (Al₂O₂) и вода (H₂O). Содержание оксида железа и оксида магния также иногда бывает высоким, а кальций, натрий и калий часто присутствуют в бентоните в различных концентрациях. Содержание Na₂O и CaO в бентоните влияет на его физико-химические свойства и даже на технологию производства.
3) Физические и химические свойства
Бентонит отличается оптимальной гигроскопичностью, то есть расширением после поглощения воды. Коэффициент расширения при поглощении воды достигает 30 раз. Он может диспергироваться в воде, образуя вязкую, тиксотропную, смазывающую коллоидную суспензию. При смешивании с мелкими частицами, такими как вода, шлам или песок, он становится пластичным и клейким. Он способен поглощать различные газы, жидкости и органические вещества, а его максимальная адсорбционная емкость может достигать 5-кратного веса. Поверхностно-активная кислотная отбеливающая глина способна адсорбировать окрашенные вещества.
Физические и химические свойства бентонита в основном зависят от типа и содержания в нём монтмориллонита. В целом, натриевый бентонит обладает превосходными физико-химическими свойствами и технологическими характеристиками по сравнению с кальциевым или магниевым бентонитом.
2. Непрерывное измерение бентонитовой суспензии
TheЛоннметрв соответствииbentониteслуррyплотностьметрэто онлайнизмеритель плотности пульпыЧасто используется в промышленных процессах. Плотность шлама определяется отношением его веса к весу определённого объёма воды. Величина плотности шлама, измеренная на месте, зависит от общего веса шлама и бурового шлама в нём. Также следует учитывать вес примесей, если таковые имеются.
3. Применение шлама в различных геологических условиях
Сложно пробурить скважину в слоях песчаника, гравия, гальки и в зонах с нарушенной структурой, чтобы снизить прочность связей между частицами. Ключ к решению проблемы заключается в повышении прочности связей между частицами и использовании шлама в качестве защитного барьера в таких слоях.
3.1 Влияние плотности пульпы на скорость бурения
Скорость бурения снижается с увеличением плотности пульпы. Она значительно снижается, особенно при плотности пульпы более 1,06–1,10 г/см3.3Чем выше вязкость раствора, тем ниже скорость бурения.
3.2 Влияние содержания песка в пульпе на бурение
Содержание обломков горных пород в пульпе представляет опасность при бурении, приводя к ненадлежащей очистке отверстий и последующему прихвату. Кроме того, это может вызвать всасывание и возбуждение давления, что приведет к утечке или обрушению скважины. Содержание песка высокое, а осадок в скважине толстый. Это приводит к разрушению стенок скважины из-за гидратации, и это легко может привести к падению корки пульпы и стать причиной аварий в скважине. В то же время высокое содержание осадка приводит к сильному износу труб, буровых долот, гильз цилиндров водяных насосов и штоков поршней, а также к короткому сроку их службы. Поэтому, под предлогом обеспечения баланса пластового давления, плотность пульпы и содержание песка должны быть максимально снижены.
3.3 Плотность пульпы в мягком грунте
В мягких грунтах слишком низкая плотность пульпы или слишком высокая скорость бурения приведут к обрушению скважины. Обычно рекомендуется поддерживать плотность пульпы на уровне 1,25 г/см3.3в этом слое почвы.
4. Распространенные формулы для приготовления суспензии
В машиностроении используется множество видов шламов, но по химическому составу их можно разделить на следующие типы. Метод дозирования следующий:
4.1 Суспензия Na-Cmc (натрийкарбоксиметилцеллюлоза)
Этот раствор является наиболее распространённым средством для повышения вязкости, а Na-КМЦ играет важную роль в дальнейшем повышении вязкости и снижении водоотдачи. Состав: 150-200 г высококачественной глины для шлама, 1000 мл воды, 5-10 кг кальцинированной соды и около 6 кг Na-КМЦ. Характеристики раствора: плотность 1,07-1,1 г/см3, вязкость 25-35 с, водоотдача менее 12 мл/30 мин, значение pH около 9,5.
4.2 Суспензия железохромовой соли-Na-Cmc
Эта суспензия обладает высокой вязкостью и стабильностью, а соль хрома железа предотвращает флокуляцию (разжижение). Состав: 200 г глины, 1000 мл воды, около 20% раствора чистой щелочи 50%-ной концентрации, 0,5% раствора соли феррохрома 20%-ной концентрации и 0,1% Na-КМЦ. Характеристики суспензии: плотность 1,10 г/см3, вязкость 25 с, водоотдача 12 мл/30 мин, pH 9.
4.3 Суспензия лигнинсульфоната
Лигнинсульфонат получают из жидких отходов сульфитной целлюлозы и обычно используют в сочетании с угольной щелочью для решения проблемы флокуляции и водоотдачи пульпы за счёт повышения её вязкости. Состав: 100-200 кг глины, 30-40 кг жидких отходов сульфитной целлюлозы, 10-20 кг угольной щелочи, 5-10 кг NaOH, 5-10 кг пеногасителя и 900-1000 л воды на 1 м3 пульпы. Характеристики пульпы: плотность 1,06-1,20 г/см3, вязкость по воронке 18-40 с, водоотдача 5-10 мл/30 мин. Для дальнейшего снижения водоотдачи во время бурения можно добавить 0,1-0,3 кг Na-КМЦ.
4.4 Суспензия гуминовой кислоты
В гуминовой пульпе в качестве стабилизатора используется угольно-щелочной агент или гумат натрия. Гуминовую пульпу можно использовать в сочетании с другими обрабатывающими агентами, такими как Na-КМЦ. Рецепт приготовления гуминовой пульпы: добавить 150–200 кг угольно-щелочного агента (в сухом виде), 3–5 кг Na₂CO₂ и 900–1000 л воды на 1 м₂ пульпы. Свойства пульпы: плотность 1,03–1,20 г/см₂, водоотдача 4–10 мл/30 мин, pH 9.
Время публикации: 12 февраля 2025 г.
