Бентонит для бурения


Бентонит для ГНБ

ТехСервис ГНБ » Блог » Бентонит для ГНБ

Бурение скважин является востребованной процедурой в строительных и добывающих работах. К бурильным услугам прибегают частные домовладельцы, чтобы обеспечить водоснабжение дома. Для технологии применяются различные вспомогательные приспособления и вещества.Бентонит для ГНБ– один из таких материалов. Применяется в жидком состоянии для промывки или в виде бурового раствора. Способствует эффективности бурения.

Бентониты — это универсальные, насыщенные компонентами вещества, которые имеют минералы-, монтмориллониты. Эти минералы, называемые также алюмосиликаты, имеют повышенные водопоглощающие и дисперсионные свойства. При попадании влаги в глину, бентонитовая смесь расширяется, увеличиваясь.

Само по себе вещество используется во многоотраслевом производстве: начиная от парфюмерии, и, заканчивая сталелитейным производством.

Разновидности:

  • На основе натрия;
  • На основе кальция;
  • На основе калия.

Во время процедуры бурения применяют разные составы материала. Но по умолчанию должно быть присутствие соды с кальцием, водой. Помимо этого состав полон различными примесями, отличающимися по назначению. Подобное разнообразие зависит от грунтового состава в месте буровых процедур.

Назначение бентонита

Раствор при бурении с полимерами и бентонитом используют не только для подземных прокладок трубопроводов. Средство активно применимо в таких работах:

  • при геологических раскопках;
  • в процессе бурения проходки к шахтам и рудникам;
  • в горизонтальных буровых работах.

Использование бентонитовой смеси для ГНБ составляет основу в буровом растворе. Образуется водоотталкивающая пленка на пробуренной скважине, что осуществляет фильтрацию бура и его смазывание. Исследования показали, что благодаря глинистому бурению сокращаются финансовые расходы на процесс бурения более, чем на 10%.

Помимо этого у материаладля горизонтально направленного буренияимеются такие функции:

  • укрепляются и уплотняются стены в пробуренном канале, что гарантирует прочность с устойчивостью скважины;
  • снижается крутящий момент буровой штанги;
  • выводятся грунтовые излишки из пробуренного канала;
  • ускоряется проталкивание трубы внутри скважины (снижено трение).

Отслеживается грунтовая структура при выборе состава раствора для ГНБ, так как при процедурах почвенный состав изменчив. Когда происходят перемены,буровой раствор меняется, чтобы адаптироваться к геологическим условиям.

Качество бентонитовой смеси зависит от хим. составляющей и физических свойств. Имеются у материала такие преимущества:

  • Так как у бентонита имеются оригинальные характеристики изменчивости, можно в ходе работы с бурением их изменить, повышая эффективность буровой процедуры и качества скважины.
  • Плотный состав с сохранением геологических свойств и выходом с большим значением для гидравлики долота.
  • Бентонит увеличивает плотность раствора, что приводит к повышенности силы подъема.
  • Особые свойства с большей эффективность освобождают скважинные стволы от осколков породы, обеспечивая прочность с целостностью.
  • Денежная экономия.
  • Смесь ускоряет буровые процессы, уменьшает сроки процедуры в общем.
  • При помощи бентонитовой глины не налипается земля на бур, а также охлаждается головка. Помимо этого, благодаря раствору лучше скользит оборудование в скважине.
  • Повышается вязкость бентонита, за счет чего облегчается шламовой вывод.
  • Бентонит является лучшим средством в процессе буровых работ водяных скважин, так как гарантируется экологическая чистота и безвредность, защищающие питьевую воду от токсинов и агрессивных компонентов.
  • Активно применим во время работы грунтами, которые отличаются повышенной сыпучестью и плывучестью, а также, когда выполняется горизонтальное бурение.

Расход бентонита во время горизонтальной направленной буровой работы рассчитывается с учетом грунтовой характеристики – водонепроницаемости почвы. Данный параметр говорит о том, что расходы материала в процессе ГНБ доходят до 50 кг на 1 кв. м. грунта. Помимо этого, буровой раствор зависит от диаметров скважины и скорости прокладывания труб.

От качества использованных компонентов и расчета бентопорошка будет зависеть количество бурового раствора. Если правильно применить данное вещество, будут обеспечены буровые работы высокого качества.

ЗАДАЙТЕ СВОЙ ВОПРОС

tsgnb.ru

Бентонитовая глина

18.03.2017 09:08

Бурение скважин является одним из обязательных процессов, без которого нельзя обойтись во многих промышленных отраслях. Скважина является неотъемлемым инструментом для добычи нефти и газа, посредством скважины обеспечиваются водой жилые дома, также скважины необходимы во время некоторых строительных работ. Сам процесс бурения очень сложный, требующий определенных знаний, умений, внимания, а также использования специальных инструментов и технологий. Одним из главных компонентов, который является прямым участником в формировании скважины, выступает бентонитовая глина. Она представляет собой минерал глинистого происхождения. Главное ее свойство заключается в многократном увеличении вещества в объеме при взаимодействии с водой. Это обусловлено ее слоистой структурой, попавшая влага в которую дает возможность материалу в несколько раз увеличиться в объеме.

Для бентонитовой глины характерны следующие особенности:

  1. Пластичность. При взаимодействии с водой, глина приобретает консистенцию, похожую на пластилин,  которой можно придать любую форму путем воздействия небольшого давления.
  2. Набухание. Если смешать данную глину с водой, то она увеличится в объеме примерно в 14-16 раз.
  3. Сорбционность. Глина поглощает из окружающей среды и удерживает на своей поверхности частицы, ионы, молекулы.
  4. Огнеупорность и спекаемость. Она не плавится под воздействием очень высоких температур, а наоборот, приобретает очень твердую структуру.

Бентонитовая глина для бурения скважин является необходимым материалом, так как именно она используется для удержания стенок скважины и предотвращения нежелательных обвалов. Особенно в случаях, когда делается достаточно глубокая скважина, где риск обвала стенок существенно выше. Для того, чтобы правильно сформировать устойчивые стенки скважины, бентонитовая глина смешивается с водой в пропорциях 1 кубометр воды на 50 кг сухой массы, после чего она приобретает гелеобразное состояние и легко распределяется по стенкам, делая их ровными. Также вода, используемая при формировании скважин, благодаря бентонитовой глине остается внутри скважины.

Кроме того, если воздействовать на глину механически, то произойдет переход из состояния геля к твердому состоянию, что является уникальным свойством. Благодаря этому есть возможность формировать стенки скважины одновременно с тем, как бур продвигается вглубь.

Благодаря сорбционным свойствам бентонитовой глины, о которых упоминалось выше, источник остается полностью защищенным от проникновения токсинов и других агрессивных веществ, что позволяет использовать бентонитовую глину при бурении скважин питьевой воды.

Использование бентонитовой глины при бурении скважин имеет следующие преимущества:

  1. Благодаря переменности есть возможность изменять свойства глины прямо в ходе рабочего процесса;
  2. Гидравлика долота зависит от плотности состава, реологических свойств, которыми он обладает, а также от выхода;
  3. С помощью бентонита можно сделать раствор более плотным, тем самым увеличив подъемную силу;
  4. На целостность и прочность скважины влияет возможность быстрого удаления осколков породы из ее свола;
  5. Экономичность;
  6. Сокращаются сроки бурения скважины в связи с ускорением процесса бурения;
  7. Позволяет сохранять чистым бур во время работы, а также предотвращает нагревание пилотной головки;
  8. Благодаря вязкости шлам выводится значительно легче;
  9. Является экологичным материалом, благодаря чему может применяться при бурении скважин питьевой воды;
  10. Облегчает работу с неустойчивыми грунтами.

В связи с тем, что бентонитовая глина обладает определенными свойствами и преимуществами, о которых речь шла выше, она отлично себя зарекомендовала во время бурения скважин разного предназначения. То, насколько эффективным будет бурение, во многом зависит именно от свойств бентонитового раствора. В свою очередь, бурение оценивается на основании таких качественных показателей:

  1. Выход раствора. Основополагающим фактором успешного приготовления раствора высокого качества является соответствующая модификация, а также фракция помола составляющих его веществ. Для приготовления раствора может понадобиться различное количество бентонита, что и является определением выхода.
  2. Увлажнение, качество, а также концентрация взвешенных частиц определяет, насколько вязким будет раствор. Взаимосвязь подъемной силы и вязкости прямопропорционально.
  3. Условная вязкость представляет собой гидравлическое противодействие течению;
  4. Характеристикой пластической вязкости выступает сопротивление раствора и течения, образованное по причине механического трения.
  5. Водонепроницаемая пленка на стенках скважины образуется в соответствии с высотой, которую имеет фильтрационная корка.

Однако, данная глина очень популярный компонент и пользуется большим спросом в различных областях.

Применение бентонитовой глины:

  1. Пищевая промышленность (пищевая добавка Е558, которая препятствует на протяжении длительного времени слеживанию продуктов);
  2. Сельское хозяйство (удобрение почв);
  3. Нефтегазовая промышленность;
  4. Металлургия (в частности, литейное дело);
  5. При изготовлении керамических изделий;
  6. Для осветления различных растворов;
  7. Строительная отрасль;
  8. Косметическая промышленность;
  9. Фармакология;
  10. Для оформления жилищ земноводных животных (террариумы, аквариумы и др.).

Как видим, практически отсутствует отрасль, в которой бы не были знакомы с бентонитовой глиной. Такой востребованностью вещество обязано своему составу, содержащему 70% монтмориллонита.

Месторождения бентониовой глины

Среди стран, которые славятся залежами бентонитовой глины, стоит выделить: Россию, Испанию, Украину, Италию, Грецию, США, Канаду. Именно территории этих государств богаты бентонитом, который успешно и непрерывно добывается с помощью открытого способа в карьерах.

Самыми известными месторождениями бентонитовой глины, которые находятся на территории РФ, являются: Курганское, Кудринское, а также Омское, рядом с которыми расположены и крупнейшие ее производители. Сразу после погрузки бентонит подвергается дроблению, после чего сортируется. Некоторые части дробленого бентонита проходят сушку для дальнейшего использования во время приготовления раствора для бурения. 

news-mining.ru

Бентонитовая глина: описание и сферы применения материала

16 out of 5

Простота изготовления

20 out of 5

Трудоемкость при использовании

20 out of 5

Экологичность

Бентонитовая глина — это материал природного происхождения, который отличается тем, что может применяться едва ли не всюду. Основной составляющей его является монтмориллонит. Именно благодаря ему она приобретает столь выдающиеся свойства гидрофильности и разбухания.

При этом отмечено, что если ограничить количество жидкости, вливаемой в нее, а так же пространство, то из нее возможно получить гель, отталкивающий влагу.

Бентонит обладает потрясающими гидроизоляционными свойствами, из-за чего применим в огромном количестве сфер.

Помимо этого он обладает и следующими характеристиками:

  1. Очищение воды;
  2. Способность препятствовать механическому воздействию;
  3. Прием любой формы без использования каких-либо сложных механизмов;
  4. Задержание не только токсинов, но и влаги.

Кроме этого, отмечается, что в состоянии покоя бентонит способен разжижаться, тогда как при использовании его плотность существенно сгущается. Это и объясняет широкую сферу применения глины данного вида.

Состав бентонитовой глины

Эта глина содержит около 70% минерального компонента, который относится к классу смектитовых минералов. Это монтмориллонит, нонтронит, бейделлит, гидрослюда, каолинит, карбонат, кварц, а так же некоторые другие составляющие.

Данный материал имеет слоистую структуру и влага, попадая в нее, позволяет материалу разбухать в несколько раз.

Помимо указанных выше компонентов, имеет бентонит и другие минералы в составе: натрий, магний, кальций, окись железа, а так же некоторые другие. При этом указывается, что от количества того или иного компонента будут зависеть и свойства всей смеси.

Так, суспензия с большим количеством натрия будет обладать высочайшей скоростью набухания, а вот кальциевый бентонит по данным показателям будет существенно ему уступать.

Глина для кладки печи не только обеспечивает наилучшее сцепление между кирпичами, но и лучше всего переносит постоянное воздействие тепла. Швы при этом не должны превышать 4 мм, в противном случае глина потеряет свои свойства к термической обработке и разрушится.

Для этих целей лучше всего подойдет шамотная глина. О том, как ею правильно пользоваться расскажет статья.

Технические характеристики

Свойства бентонитовой суспензии можно выразить благодаря химическим характеристикам:

  • Набухаемость — способность одной частицей глины притягивать множество водных молекул;
  • Дисперсность — колеблющийся размер частиц глины, которые распределены в одной среде;
  • Адсорбция — способности к поглощению влаги при нахождении в жидкой среде;
  • Коллоидность — свойство распределения веществ по всей дисперсной среде.

Марки ПБМГ бентонитовых порошков производят, согласно ГОСТу, из кальцинированной активированной соды. Согласно ему раствор обязательно должен обладать хорошими качествами условной вязкости, фильтрации и индексом набухания в 10 мл/г.

Глина бентонитовая обладает так же следующими свойствами:

  1. Седиментация 0%;
  2. Плотность до 1,048 см3 на грамм;
  3. Вязкость до 25 сек;
  4. Вес объемный до 0,9 г/см3.

Добыча и производство

Наиболее крупные месторождения бентонита располагаются в России, Испании, Украине, Италии, Греции, США, Канаде. Добыча его производится в карьерах открытым способом. После погрузки, особенно крупные части породы погружают в дробильную машину. Уже после этого глину рассортировывают для различных целей. Некоторые части ее сушат, чтобы после использовать, например, для приготовления раствора, необходимого при бурении.

На территории Российской федерации наиболее известно Курганское, Кудринское и Омское месторождение бентонитовой глины, там же расположены и наиболее крупные ее производители.

Бентонитовые глины Зауралья выходят на всероссийский рынок:

Применение бентонитовой глины

Спектр использования бентонитовой глины невероятно широк. Так, сюда входят следующие области применения:

  • Косметология;
  • Металлургия;
  • Производство керамики;
  • Медицина;
  • Бассейны, в том числе и промышленные;
  • Емкости и резервуары автозаправочных станций;
  • Полигоны отходов;
  • С/х сфера;
  • Дороги, выстраиваемые на слабом грунте;
  • Искусственные водоемы;
  • Строительство, в том числе и подземное;
  • Изготовление лаковой продукции;
  • Производство вин.

Но основной сферой применения является использование данного материала при бурении скважин. Из нее изготавливают специальную жидкость, при помощи которой проводят промывочные работы, позволяющие избавлять от остатков в полости скважины горной породы. При этом существенно по качеству будут отличаться неактивированные или активированные растворы.

Механизм действия подобной гелеобразной жидкости из бетонита достаточно прост. Она окутывает полость скважины тончайшим слоем, который препятствует попаданию в нее газа или нефти. Этот процесс называется глинизацией и он позволяет исключать возможность фонтанирования из скважины нефти, а так же позволяет ускорить буровой процесс.

Кроме того бентонитовую глину используют при бурении скважин на воду, подробнее на видео:

Положительной стороной бентонита является не только возможность широкого применения, но и его способностью самостоятельно восстанавливать мельчайшие повреждения.

Так же можно выделить другие плюсы бентонитовой глины:

  1. Выдерживание множества циклов замораживания и размораживания;
  2. Способность не изменять своих свойств в процессе эксплуатации;
  3. Прочность;
  4. Гидроизолирующие свойства;
  5. Обеспечение отличного сцепления грунтов;
  6. Сравнительно простой процесс изготовления раствора и монтажа изделий из бентонита;
  7. Долговечность.

Недостатков у материала, по сравнению с другими типами мало. Так, «жирный» тип бентонитовой глины обладает способностью при высыхании растрескиваться. Это можно предотвратить при помощи специальных обработок, но все же данную особенность можно считать недостатком.

  • Цена. Исходя из собственных свойств материал имеет приемлемую стоимость;
  • Практичность. Перечень всех тех сфер применения, в которых можно использовать бентонитовую глину, действительно поражает. Мало какой материал одновременно способен применяться как в косметологии, так и в металлургии;
  • Внешний вид. Она не включает никаких примесей, которые способны сделать ее вид слишком плохим;
  • Простота изготовления. Добыча в карьере, конечно, не представляет никаких сложностей, однако ввиду широкого спектра применения, бентонит будет нуждаться в нескольких типах обработки, что несколько усложнит процесс добычи;
  • Трудоемкость при использовании. Не требует каких-либо дополнительных мер, может использоваться сразу же после покупки;
  • Экологичность. Не просто экологичный, но и очень полезный материал, который даже считают хорошим БАДом для домашней живности. Состав глины уникален благодаря большому количеству минералов и не способен приносить какого-либо вреда.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте, Одноклассниках, Facebook, Google Plus или Twitter.

stroyres.net

О бентоните

Бентонит – это глина, в которой содержится не менее 70% монтмориллонита (высокодисперсный слоистый алюмосиликат). Особенность кристалло-химического строения бентонита обуславливает наличие на его поверхности ионообменных катионов, в значительной степени определяющих его химические и физические свойства как минерала.

Избыточный отрицательный заряд, компенсирующий обменные катионы межслоевого пространства монтмориллонита, обуславливают высокую гидрофильность бентонита. При затворении бентонита водой она проникает в межслоевое пространство монтмориллонита, гидратирует его и вызывает набухание. При дальнейшем разбавлении водой бентонит образует устойчивую вязкую суспензию с выраженными тиксотропными свойствами. Кроме того, монтмориллонит обладает высокими адсорбционными свойствами.

Благодаря отмеченным выше свойствам, бентонит нашел широкое применение как вязко-гелеобразователь и понизитель фильтрации в приготовлении буровых растворов для бурения скважин, как связующий материал в литейных формовочных смесях, а также как гидроизоляционный и адсорбционный материал.

Бентонит, в котором главным обменным катионом является Na, получил название натриевого или щелочного бентонита. Бентонит, в котором в обменных катионах преобладает Ca, получил название кальциевого бентонита.

Наиболее распространенными в природе являются кальциевые бентониты. Однако, при необходимости преобразование кальциевых бентонитов в натриевые можно выполнить путем их обработки натриевыми солями. Такой процесс ионного замещения называется активированием, а преобразованный натриевый бентонит – активированным. Глины, содержащие монтмориллонита менее 70%, или у которых вместо монтмориллонита содержится какой-либо другой минерал из группы смектитов, относятся к бентонитоподобным глинам или бентоноидам.

Типовой химический состав бентонита (%)

Al2O3 16,6 K2O 0,92
SiO2 52,30 Na2O 1,92
TiO2 0,97 P2O5 0,12
CaO2 5,49 MgO 3,05
Fe2O3 5,3 S 0,38

Бентонитовые глинопорошки в бурении используются для приготовления буровых растворов, обеспечивающих удаление обломков разбуриваемых пород из забоя. Свойства бурового раствора при этом в значительной степени определяют эффективность бурения.

Поэтому технико-эксплуатационные свойства бентонитового порошка оценивается через качественные показатели именно буровой суспензии, основными из которых являются:

Выход раствора – это интегральный показатель качества глинопорошка, зависящий от технологии помола и модификации порошка, а также минералогического и химического состава. Выход раствора определяет расход бентпорошка для приготовления бурового раствора требуемого качества.

Вязкость – определяется концентрацией, качеством и степенью гидратации взвешенных частиц; характеризует подъемную силу бурового раствора.

Условная вязкость – характеризует гидравлическое сопротивление бурового раствора течению.

Пластическая вязкость – определяет составляющую сопротивления течению жидкости, вызванную механическим трением.

Предельное динамическое напряжение сдвига (точка Йелда) – определяет составляющую сопротивления течению жидкости, вызванную электрохимическими силами взаимодействия в буровой суспензии.

Показатель фильтрации – характеризует способность раствора отфильтровываться на стенках скважины.

Толщина фильтрационной корки – определяет способность бурового раствора создавать малопроницаемую корку на стенках скважины.

Для приготовления буровых растворов применяются бентопорошки российского стандарта (ТУ 2164-002-00136716-01), а также стандарта API (ТУ 5751-001-78035873-05).

Бентонитовые порошки для бестраншейного строительства позволяют при прокладке коммуникаций методом ГНБ преодолеть проблемы, порождаемые характеристиками грунта (крупнозернистый песок, липкая глина и др.), а также особенностями самого способа проходки. Основу глинопорошка для ГНБ составляет высококачественный бентонит, переработанный по специальной технологии с добавлением особых реагентов.

Применение в бестраншейном строительстве специальных бентопорошков позволяет значительно сократить время выполнения работ по прокладке коммуникаций.

    Бентонитовые глинопорошки для ГНБ обеспечивают:
  • укрепление стенок канала в сыпучих обваливающихся грунтах;
  • снижение просачивания воды через стенки канала путем формирования тонкого водонепроницаемого слоя;
  • скольжение прокладываемого трубопровода по стенкам канала;
  • охлаждение буровой головки и зонда в случае бурения в слежавшихся грунтах.

При строительстве сооружений, находящихся ниже уровня грунтовых вод, применяется метод «стена в грунте». Для этого в грунте делается выработка прямоугольной формы требуемого размера, которая заполняется глинистым раствором, приготовленном на основе специального бентонитового порошка и укрепляется арматурным каркасом. Затем производится бетонирование выработки с одновременным вытеснением бентонитового раствора, который в дальнейшем используется для регенерации и повторного применения.

Такая конструкция может служить несущим фундаментом, стеной для подземного сооружения, а также противофильтрационной завесой, исключающей доступ грунтовых вод в заглубленное эксплуатируемое сооружение.

    Если «стена в грунте» не армируется, то она в этом случае представляет собой противофильтрационную диафрагму, которая может применяться для:
  • защиты подземных и поверхностных вод от загрязнения;
  • защиты карьеров и шахт от подземных вод;
  • организации мест складирования (захоронения) экологически опасных отходов.

При строительстве тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях (плывунные неустойчивые грунты, значительное давление грунтовых вод и др.) используются проходческие комплексы с гидропригрузом. В таких комплексах в призабойную область под давлением нагнетается бентонитовый раствор, что позволяет поддерживать забой в стабильном состоянии. Разработанная порода, измельченная до состояния пульпы, отводится вместе с бентонитом по трубопроводу. В сепарационной установке происходит отделение породы и рекультивация бентонитового раствора, который в дальнейшем возвращается в камеру гидропригруза. Рецептура бентонитового раствора по результатам лабораторного анализа может корректироваться в зависимости от условий проходки и характеристик грунтов.

Глинопорошки для приготовления бентонитовых растворов, используемых в щитовой проходке, должны отвечать по качеству самым высоким требованиям, так как это связано в первую очередь с надежностью функционирования весьма дорогостоящего проходческого комплекса.

Глинопорошки бентонитовые нашли широкое применение в литейном производстве в качестве минерального связующего материала в формовочных смесях. При этом используется склеивающая способность глины. Из таких формовочных смесей, состоящих в основном из песка и глины, изготавливаются формы для отливок ответственного назначения из черных и цветных металлов.

Формовочные глинопорошки должны обладать достаточной прочностью, связующей способностью и термохимической устойчивостью, что обеспечит получение качественных форм и бездефектных отливок.

    Основными показателями качества формовочных бентонитовых порошков являются:
  • предел прочности при сжатии во влажном состоянии;
  • предел прочности при разрыве в зоне конденсации влаги;
  • термическая устойчивость;
  • коллоидальность.

Применение для формовочных смесей качественного бентопорошка обеспечивает снижение его расхода, а также улучшает технико-экономические показатели работы литейных цехов в виду снижения объема выбраковки.

drillmat.narod.ru


Смотрите также