צפיפות של בנטוניט סלארי
1. סיווג וביצועים של תרחיף
1.1 סיווג
בנטוניט, הידוע גם כסלע בנטוניט, הוא סלע חרסית המכיל אחוז גבוה של מונטמורילוניט, שלעתים קרובות מכיל כמות קטנה של איליט, קאוליניט, זאוליט, פלדספר, קלציט וכו'. ניתן לסווג את הבנטוניט לשלושה סוגים: בנטוניט מבוסס נתרן (קרקע אלקלית), בנטוניט מבוסס סידן (קרקע אלקלית) ואדמת הלבנה טבעית (קרקע חומצית). ביניהם, ניתן לסווג בנטוניט מבוסס סידן גם לבנטוניט מבוסס סידן-נתרן וסידן-מגנזיום.
1.2 ביצועים
1) תכונות פיזיקליות
בנטוניט הוא לבן וצהוב בהיר בצבע טבעי, והוא מופיע גם באפור בהיר, ירוק בהיר ורוד, חום אדום, שחור וכו'. בנטוניט משתנה בקשיחות שלו עקב תכונותיו הפיזיקליות.
2) הרכב כימי
המרכיבים הכימיים העיקריים של בנטוניט הם סיליקון דיאוקסיד (SiO2), תחמוצת אלומיניום (Al2O3) ומים (H2O). תכולת תחמוצת הברזל ותחמוצת המגנזיום גבוהה גם היא לעיתים, וסידן, נתרן ואשלגן נמצאים לעתים קרובות בבנטוניט בתכולות שונות. תכולת ה-Na2O וה-CaO בבנטוניט משפיעה על התכונות הפיזיקליות והכימיות, ואף על טכנולוגיית התהליך.
3) תכונות פיזיקליות וכימיות
בנטוניט מצטיין בהיגרוסקופיות האופטימלית שלו, כלומר התפשטות לאחר ספיגת מים. מספר ההתפשטות הכרוכה בספיגת מים מגיע עד פי 30. ניתן לפזר אותו במים ליצירת תרחיף קולואידי צמיג, תיקסוטרופי ומשמן. הוא הופך לגמיש ודביק לאחר ערבוב עם פסולת דקה כמו מים, תרחיף או חול. הוא מסוגל לספוג גזים, נוזלים וחומרים אורגניים שונים, וקיבולת הספיחה המרבית שלו יכולה להגיע פי 5 ממשקלו. אדמת הלבנה חומצית פעילה שטח יכולה לספוג חומרים צבעוניים.
התכונות הפיזיקליות והכימיות של בנטוניט תלויות בעיקר בסוג ובתכולת המונטמורילוניט שהוא מכיל. באופן כללי, לבנטוניט מבוסס נתרן יש תכונות פיזיקליות וכימיות וביצועים טכנולוגיים טובים יותר מאשר בנטוניט מבוסס סידן או מגנזיום.
2. מדידה רציפה של תרחיף בנטוניט
הלונמטרמוטבעbentאוניteסלאוררyצְפִיפוּתמֶטֶרהוא מקווןמד צפיפות עיסתמשמש לעתים קרובות בתהליכים תעשייתיים. צפיפות התרחיף מתייחסת ליחס בין משקל התרחיף למשקל של נפח מים מסוים. גודל צפיפות התרחיף הנמדדת באתר תלוי במשקל הכולל של התרחיף וגזרי הקידוח בתרחיף. יש לכלול גם את משקל התערובות, אם יש כאלה.
3. יישום של תרחיף בתנאים גיאולוגיים שונים
קשה לקדוח חור בשכבות של שיוף, חצץ, חלוקי נחל ואזורים שבורים כדי להשיג תכונות הדבקה זוטרות בין חלקיקים. המפתח לבעיה טמון בהגברת כוח ההדבקה בין החלקיקים, ולוקח את התערובת כמחסום מגן בשכבות כאלה.
3.1 השפעת צפיפות התרחיף על מהירות הקידוח
מהירות הקידוח יורדת עם העלייה בצפיפות התרחיף. מהירות הקידוח יורדת באופן משמעותי, במיוחד כאשר צפיפות התרחיף גדולה מ-1.06-1.10 גרם/סמ"ר.3ככל שצמיגות התרחיף גבוהה יותר, כך מהירות הקידוח נמוכה יותר.
3.2 השפעת תכולת החול בסלארי על קידוח
תכולת פסולת הסלע בבור מהווה סיכון בקידוח, וכתוצאה מכך קיבועים לא תקינים של הבורות. בנוסף, הדבר עלול לגרום ליניקה ועוררות לחץ, מה שמוביל לדליפה או קריסת הבאר. תכולת החול גבוהה והמשקעים בבור עבים. זה גורם לקריסת דופן הבור עקב הידרציה, וקל לגרום לקליפת הבור ליפול ולגרום לתאונות בבור. יחד עם זאת, תכולת המשקעים הגבוהה גורמת לבלאי רב של צינורות, מקדחים, שרוולי גליל משאבת המים ומוטות הבוכנה, וחיי השירות שלהם קצרים. לכן, תחת ההנחה של הבטחת איזון בלחץ התצורה, יש להפחית את צפיפות הבור ותכולת החול ככל האפשר.
3.3 צפיפות השלג באדמה רכה
בשכבות קרקע רכות, אם צפיפות התערובת נמוכה מדי או מהירות הקידוח מהירה מדי, הדבר יוביל לקריסת החור. בדרך כלל עדיף לשמור על צפיפות התערובת על 1.25 גרם/סמ"ר.3בשכבת הקרקע הזו.
4. נוסחאות נפוצות של תרחיף
ישנם סוגים רבים של תרחיף בהנדסה, אך ניתן לסווג אותם לסוגים הבאים לפי ההרכב הכימי שלהם. שיטת הפרופורציה היא כדלקמן:
4.1 תרחיף Na-Cmc (נתרן קרבוקסימתיל תאית)
תרחיף זה הוא התרחיף הנפוץ ביותר לשיפור צמיגות, ו-Na-CMC ממלא תפקיד בשיפור צמיגות נוסף ובהפחתת אובדן מים. הנוסחה היא: 150-200 גרם של חימר תרחיף איכותי, 1000 מ"ל מים, 5-10 ק"ג של סודה, וכ-6 ק"ג של Na-CMC. תכונות התרחיף הן: צפיפות 1.07-1.1 גרם/סמ"ק, צמיגות 25-35 שניות, אובדן מים פחות מ-12 מ"ל/30 דקות, ערך pH כ-9.5.
4.2 תרחיף ברזל-כרום מלח-Na-Cmc
לתרחיף זה יש שיפור צמיגות ויציבות חזקים, ומלח ברזל-כרום משחק תפקיד במניעת הפתתה (דילול). הנוסחה היא: 200 גרם חימר, 1000 מ"ל מים, תוספת של כ-20% של תמיסת אלקלית טהורה בריכוז 50%, תוספת של 0.5% של תמיסת מלח פרוכרומיום בריכוז 20%, ו-0.1% Na-CMC. תכונות התרחיף הן: צפיפות 1.10 גרם/סמ"ק, צמיגות 25 שניות, אובדן מים 12 מ"ל/30 דקות, pH 9.
4.3 תרחיף ליגנין סולפונט
ליגנין סולפונט מופק מנוזל פסולת עיסת סולפיט ומשמש בדרך כלל בשילוב עם חומר אלקלי מפחם כדי לפתור את בעיות המונעות הפתתה ואובדן מים של תרחיף על בסיס עלייה בצמיגות. הנוסחה היא 100-200 ק"ג חימר, 30-40 ק"ג נוזל פסולת עיסת סולפיט, 10-20 ק"ג חומר אלקלי מפחם, 5-10 ק"ג NaOH, 5-10 ק"ג חומר מסיר קצף, ו-900-1000 ליטר מים עבור 1 מ"ק תרחיף. תכונות התרחיף הן: צפיפות 1.06-1.20 גרם/סמ"ק, צמיגות משפך 18-40 שניות, אובדן מים 5-10 מ"ל/30 דקות, וניתן להוסיף 0.1-0.3 ק"ג Na-CMC במהלך הקידוח כדי להפחית עוד יותר את אובדן המים.
4.4 תרחיף חומצה הומית
תרחיף חומצה הומית משתמש בחומר אלקלי פחם או נתרן הומאטי כמייצב. ניתן להשתמש בו בשילוב עם חומרי טיפול אחרים כגון Na-CMC. הנוסחה להכנת תרחיף חומצה הומית היא להוסיף 150-200 ק"ג חומר אלקלי פחם (משקל יבש), 3-5 ק"ג Na2CO3, ו-900-1000 ליטר מים ל-1 מ"ק של תרחיף. תכונות התרחיף: צפיפות 1.03-1.20 גרם/סמ"ק, אובדן מים 4-10 מ"ל/30 דקות, pH 9.
זמן פרסום: 12 בפברואר 2025
