Densità della sospensione bentonitica
1. Classificazione e prestazioni della poltiglia
1.1 Classificazione
La bentonite, nota anche come roccia bentonitica, è una roccia argillosa caratterizzata da un'alta percentuale di montmorillonite, che spesso contiene anche piccole quantità di illite, caolinite, zeolite, feldspato, calcite, ecc. La bentonite può essere classificata in tre tipologie: bentonite sodica (terreno alcalino), bentonite calcica (terreno alcalino) e terra sbiancante naturale (terreno acido). Tra queste, la bentonite calcica può essere classificata anche in bentoniti calcio-sodiche e bentoniti calcio-magnesiche.
1.2 Prestazioni
1) Proprietà fisiche
La bentonite naturale è di colore bianco e giallo chiaro, ma è disponibile anche in grigio chiaro, verde chiaro, rosa, marrone rosso, nero, ecc. La rigidità della bentonite varia a seconda delle sue proprietà fisiche.
2) Composizione chimica
I principali componenti chimici della bentonite sono biossido di silicio (SiO₂), ossido di alluminio (Al₂O₂) e acqua (H₂O). Anche il contenuto di ossido di ferro e ossido di magnesio è talvolta elevato, e calcio, sodio e potassio sono spesso presenti nella bentonite in concentrazioni variabili. Il contenuto di Na₂O e CaO nella bentonite influenza le proprietà fisiche e chimiche e persino la tecnologia di processo.
3) Proprietà fisiche e chimiche
La bentonite si distingue per la sua igroscopicità ottimale, ovvero per la sua capacità di espansione dopo l'assorbimento d'acqua. Il coefficiente di espansione associato all'assorbimento d'acqua può raggiungere fino a 30 volte. Può essere dispersa in acqua per formare una sospensione colloidale viscosa, tissotropica e lubrificante. Diventa malleabile e adesiva dopo essere stata miscelata con detriti fini come acqua, fanghi o sabbia. È in grado di assorbire vari gas, liquidi e sostanze organiche, con una capacità di adsorbimento massima di 5 volte il suo peso. La terra decolorante acida tensioattiva può adsorbire sostanze colorate.
Le proprietà fisiche e chimiche della bentonite dipendono principalmente dal tipo e dal contenuto di montmorillonite in essa contenuta. In generale, la bentonite sodica presenta proprietà fisiche e chimiche e prestazioni tecnologiche superiori rispetto alla bentonite a base di calcio o magnesio.
2. Misurazione continua della sospensione bentonitica
ILLonnmetroin lineabentoniteslurrydensitàmetroè un onlinemisuratore di densità della polpaSpesso utilizzato nei processi industriali. La densità del fango si riferisce al rapporto tra il peso del fango e il peso di un volume d'acqua specificato. La densità del fango misurata in loco dipende dal peso totale del fango e dei detriti di perforazione presenti nel fango. È necessario includere anche il peso degli additivi, se presenti.
3. Applicazione del liquame in diverse condizioni geologiche
È difficile praticare un foro in strati di sabbia, ghiaia, ciottoli e zone di frattura per individuare le proprietà di legame più deboli tra le particelle. La chiave del problema risiede nell'aumentare la forza di legame tra le particelle e utilizza la fanghiglia come barriera protettiva in tali strati.
3.1 Effetto della densità della fanghiglia sulla velocità di perforazione
La velocità di perforazione diminuisce con l'aumentare della densità del fango. La velocità di perforazione diminuisce significativamente, soprattutto quando la densità del fango è superiore a 1,06-1,10 g/cm.3Maggiore è la viscosità della sospensione, minore è la velocità di perforazione.
3.2 Effetto del contenuto di sabbia nel fango sulla perforazione
Il contenuto di detriti rocciosi nel fango rappresenta un rischio durante la perforazione, con conseguente intasamento dei fori e conseguente formazione di sedimenti. Inoltre, può causare eccitazione da aspirazione e pressione, con conseguenti perdite o collasso del pozzo. L'elevato contenuto di sabbia e il sedimento nel foro sono densi. Ciò causa il collasso delle pareti del foro per idratazione, con conseguente facile distacco della pellicola di fango e conseguente rischio di incidenti nel foro. Allo stesso tempo, l'elevato contenuto di sedimenti causa una notevole usura di tubi, punte di perforazione, manicotti dei cilindri delle pompe idrauliche e bielle, riducendone la durata utile. Pertanto, al fine di garantire l'equilibrio della pressione di formazione, la densità del fango e il contenuto di sabbia devono essere ridotti il più possibile.
3.3 Densità del liquame in terreno soffice
Negli strati di terreno tenero, una densità del fango troppo bassa o una velocità di perforazione troppo elevata possono causare il collasso del foro. Di solito è preferibile mantenere la densità del fango a 1,25 g/cm³.3in questo strato di terreno.
4. Formule comuni per la sospensione
Esistono molti tipi di fanghi in ingegneria, ma possono essere classificati nelle seguenti tipologie in base alla loro composizione chimica. Il metodo di dosaggio è il seguente:
4.1 Sospensione di Na-Cmc (carbossimetilcellulosa sodica)
Questa poltiglia è la più comune per l'aumento della viscosità, e la Na-CMC svolge un ruolo importante nell'ulteriore miglioramento della viscosità e nella riduzione della perdita d'acqua. La formula è la seguente: 150-200 g di argilla di alta qualità, 1000 ml di acqua, 5-10 kg di carbonato di sodio e circa 6 kg di Na-CMC. Le proprietà della poltiglia sono: densità 1,07-1,1 g/cm³, viscosità 25-35 s, perdita d'acqua inferiore a 12 ml/30 min, pH circa 9,5.
4.2 Sospensione di sali di ferro e cromo-Na-Cmc
Questa sospensione presenta un forte miglioramento della viscosità e della stabilità, e il sale di ferro-cromo svolge un ruolo importante nel prevenire la flocculazione (diluizione). La formula è la seguente: 200 g di argilla, 1000 ml di acqua, aggiunta di circa il 20% di soluzione alcalina pura al 50% di concentrazione, aggiunta dello 0,5% di soluzione di sale di ferro-cromo al 20% di concentrazione e 0,1% di Na-CMC. Le proprietà della sospensione sono: densità 1,10 g/cm³, viscosità 25 s, perdita d'acqua 12 ml/30 min, pH 9.
4.3 Sospensione di lignina sulfonato
Il ligninsolfonato deriva dal liquido di scarto della polpa di solfito ed è generalmente utilizzato in combinazione con un agente alcalino a base di carbone per risolvere il problema dell'antiflocculazione e della perdita d'acqua della poltiglia in base all'aumento di viscosità. La formula prevede 100-200 kg di argilla, 30-40 kg di liquido di scarto della polpa di solfito, 10-20 kg di agente alcalino a base di carbone, 5-10 kg di NaOH, 5-10 kg di antischiuma e 900-1000 litri d'acqua per 1 m³ di poltiglia. Le proprietà della poltiglia sono: densità 1,06-1,20 g/cm³, viscosità a imbuto 18-40 s, perdita d'acqua 5-10 ml/30 min e 0,1-0,3 kg di Na-CMC possono essere aggiunti durante la perforazione per ridurre ulteriormente la perdita d'acqua.
4.4 Solubilità di acido umico
La sospensione di acido umico utilizza un agente alcalino di carbone o umato di sodio come stabilizzante. Può essere utilizzata in combinazione con altri agenti di trattamento come Na-CMC. La formula per la preparazione della sospensione di acido umico prevede l'aggiunta di 150-200 kg di agente alcalino di carbone (peso secco), 3-5 kg di Na₂CO₂ e 900-1000 litri di acqua a 1 m³ di sospensione. Proprietà della sospensione: densità 1,03-1,20 g/cm³, perdita d'acqua 4-10 ml/30 min, pH 9.
Data di pubblicazione: 12 febbraio 2025
