Densità della sospensione di bentonite
1. Classificazione e prestazioni delle sospensioni
1.1 Classificazione
La bentonite, nota anche come roccia bentonitica, è una roccia argillosa caratterizzata da un'alta percentuale di montmorillonite, che spesso contiene piccole quantità di illite, caolinite, zeolite, feldspato, calcite, ecc. La bentonite può essere classificata in tre tipi: bentonite a base di sodio (terreno alcalino), bentonite a base di calcio (terreno alcalino) e terra decolorante naturale (terreno acido). Tra queste, la bentonite a base di calcio può essere ulteriormente suddivisa in bentonite a base di calcio-sodio e bentonite a base di calcio-magnesio.
1.2 Prestazioni
1) Proprietà fisiche
La bentonite è bianca e giallo chiaro in natura, ma si presenta anche in diverse colorazioni: 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 il biossido di silicio (SiO2), l'ossido di alluminio (Al2O3) e l'acqua (H2O). Talvolta è presente anche un elevato contenuto di ossido di ferro e ossido di magnesio, e spesso nella bentonite sono presenti, in diverse proporzioni, anche calcio, sodio e potassio. 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 l'espansione dopo l'assorbimento d'acqua. Il numero di espansione dovuto all'assorbimento d'acqua raggiunge valori fino a 30 volte superiori. Può essere dispersa in acqua per formare una sospensione colloidale viscosa, tissotropica e lubrificante. Diventa malleabile e adesiva se miscelata con detriti fini come acqua, fanghi o sabbia. È in grado di assorbire vari gas, liquidi e sostanze organiche, e la sua capacità di adsorbimento massima può raggiungere 5 volte il suo peso. Questa 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 presente. In generale, la bentonite a base di sodio presenta proprietà fisiche e chimiche e prestazioni tecnologiche superiori rispetto alla bentonite a base di calcio o a base di magnesio.
2. Misurazione continua della sospensione di bentonite
ILLonnmeterin lineabentoniteslurrydensitàcontatoreè un onlinemisuratore di densità della colonnaSpesso utilizzato nei processi industriali. La densità della sospensione si riferisce al rapporto tra il peso della sospensione e il peso di un determinato volume d'acqua. La densità della sospensione misurata in loco dipende dal peso totale della sospensione e dei detriti di perforazione in essa contenuti. Bisogna includere anche il peso di eventuali additivi.
3. Applicazione di fanghi in diverse condizioni geologiche
È difficile praticare un foro in strati di sabbia, ghiaia, ciottoli e zone fratturate per migliorare le proprietà di legame tra le particelle. La chiave del problema sta nell'aumentare la forza di legame tra le particelle, e considera la sospensione come una barriera protettiva in tali strati.
3.1 Effetto della densità della sospensione sulla velocità di perforazione
La velocità di perforazione diminuisce con l'aumentare della densità della sospensione. La velocità di perforazione diminuisce significativamente, soprattutto quando la densità della sospensione è superiore a 1,06-1,10 g/cm³.3Maggiore è la viscosità della miscela, minore è la velocità di perforazione.
3.2 Effetto del contenuto di sabbia nella sospensione sulla perforazione
La presenza di detriti rocciosi nella miscela di perforazione comporta rischi per la perforazione, causando una pulizia inadeguata dei pozzi e conseguenti inceppamenti. Inoltre, può provocare turbolenze di aspirazione e pressione, con conseguenti perdite o collasso del pozzo. L'elevato contenuto di sabbia e lo spesso strato di sedimenti nel pozzo possono causare il collasso delle pareti a causa dell'idratazione, con conseguente rischio di distacco della pellicola di miscela e possibili incidenti. Allo stesso tempo, l'alto contenuto di sedimenti provoca una forte usura di tubi, punte di perforazione, manicotti dei cilindri delle pompe idrauliche e aste dei pistoni, riducendone la durata. Pertanto, pur garantendo l'equilibrio della pressione di formazione, è necessario ridurre al minimo la densità e il contenuto di sabbia della miscela di perforazione.
3.3 Densità della sospensione in terreni soffici
In strati di terreno soffice, se la densità della malta è troppo bassa o la velocità di perforazione è troppo elevata, si può verificare il collasso del foro. Di solito è meglio mantenere la densità della malta a 1,25 g/cm³.3in questo strato di terreno.
4. Formule comuni per le sospensioni
In ingegneria esistono molti tipi di fanghi, che possono essere classificati nelle seguenti categorie in base alla loro composizione chimica. Il metodo di dosaggio è il seguente:
4.1 Sospensione di Na-Cmc (carbossimetilcellulosa sodica)
Questa sospensione è la più comune per l'aumento della viscosità, e il Na-CMC contribuisce ulteriormente ad aumentarne la viscosità e a ridurre la perdita d'acqua. La formula è: 150-200 g di argilla in sospensione di alta qualità, 1000 ml di acqua, 5-10 kg di carbonato di sodio e circa 6 kg di Na-CMC. Le proprietà della sospensione sono: densità 1,07-1,1 g/cm³, viscosità 25-35 s, perdita d'acqua inferiore a 12 ml/30 min, valore di pH circa 9,5.
4.2 Sale di ferro e cromo - Sospensione di Na-Cmc
Questa sospensione presenta un forte aumento di viscosità e stabilità, e il sale di ferro-cromo svolge un ruolo nel prevenire la flocculazione (diluizione). La formula è: 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 25s, perdita d'acqua 12 ml/30 min, pH 9.
4.3 Sospensione di ligninsolfonato
Il ligninsolfonato deriva dal liquido di scarto della pasta di cellulosa al solfito e viene generalmente utilizzato in combinazione con un agente alcalino a base di carbone per risolvere i problemi di flocculazione e perdita d'acqua della sospensione, aumentandone la viscosità. La formula prevede 100-200 kg di argilla, 30-40 kg di liquido di scarto della pasta di cellulosa al solfito, 10-20 kg di agente alcalino a base di carbone, 5-10 kg di NaOH, 5-10 kg di antischiuma e 900-1000 L di acqua per 1 m³ di sospensione. Le proprietà della sospensione sono: densità 1,06-1,20 g/cm³, viscosità all'imbuto 18-40 s, perdita d'acqua 5-10 ml/30 min. È possibile aggiungere 0,1-0,3 kg di Na-CMC durante la perforazione per ridurre ulteriormente la perdita d'acqua.
4.4 Sospensione di acido umico
La sospensione di acido umico utilizza un agente alcalino a base di carbone o umato di sodio come stabilizzante. Può essere utilizzata in combinazione con altri agenti di trattamento come il Na-CMC. La formula per la preparazione della sospensione di acido umico prevede l'aggiunta di 150-200 kg di agente alcalino a base di carbone (peso secco), 3-5 kg di Na2CO3 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
