Как приготовить бентонит для бурения скважин

Бентонитовая глина

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.

Источник

Как приготовить идеальный бентонит. Мастер-класс от BAROID

Правильно приготовленный буровой раствор – один из важнейших условий успешной работы ГНБ. К тому же цена бентонита – немаловажный фактор себестоимости работ ГНБ.

Берите большую кружку кофе/чаю, устраивайтесь поудобнее и готовьтесь к чтению интересной и полезной информации. Готовы? Поехали!

Рабочая неделя (25.01.2013) начиналась как обычно и не предвещала ничего особенного, но с самого утра ко мне зашел Вадим (наш всегда веселый и жизнерадостный оператор ГНБ) и говорит:
«Поехали в Киев на семинар!»
Я так О_О: «А что там?»
«Да Ditch Witch семинар по бентониту Baroid проводит, какой-то американец приезжает» (в последствии оказалось голландец).
«Ну ок, поехали, послушаем.»

Тут хочу сделать небольшое отступление. Не смотря на то, что горизонтально направленным бурением мы занимаемся более 6 лет, на подобные семинары мы почти не ездили. И не потому-что мы люди темные и дремучие (не стремимся к знаниям), а просто «не совпадали желания с возможностями». А тут совпали — и мы поехали. Так сказать, закрепить опыт полученный на практике теоретическими знаниями.

Киев встретил нас по весеннему теплой и солнечной погодой, как и радушный готель «Козацький стан» на Бориспольском шоссе.

В комнате для заседаний нас уже с нетерпением ждали операторы установок Ditch Witch + остальные жаждущие вкусить плода знаний иностранного специалиста.

Немного неудачно сфотографировал — пустых мест было меньше.

Выступать с докладом по Baroid приехал с самой Голландии серьезный дядя по имени Марсель Бийлевельд работающий с 1987 года на фирме Ditch Witch (отдел Cebo-Holland) и с 1993 года специализирующийся именно на бентоните и присадках к нему.
Как он сам сказал: » Я прошел путь от маленькой Ditch Witch JT520 до флагмана линейки Ditch Witch JT100 Mach 1″.

Начало семинара

С левого края мы видим директора Ditch Witch Украина (Шиш Александра Леонидовича), который нам переводил с английского все, что говорил Марсель.

Вступление окончено. Теперь к делу.

Рецепт идеального бентонитного раствора начинается конечно с воды! Берем лакмусовую бумажку и измеряем pH (кислотность). Должен он быть 7 — 9,5.

Тут все просто, и опытный оператор всегда носит с собой пару бумажек:)

Низкий уровень кислотности мы повышаем с помощью кальционированной соды (карбонат натрия Na2CO3 ) из расчета 0,6-1,2 кг на м3. В принципе, желательно иметь уровень кислотности 8,5-9,5, тогда бентонит лучше «распускается».
Выше 10,4 с использованием карбонатной соды кислотность мы все равно не поднимем, поэтому лучше всыпать больше, чем вообще не использовать.

Тем более, что добавляя карбонат натрия мы удаляем кальций из воды, тем самым снижая жесткость. (главное не перепутать и не купить бикарбонат натрия(пищевую соду) NaHCO3 ).На базаре 700 граммовая пачка кальционированной соды у нас стоит около 6 грн. Если кидать «на глаз», то 1 пачка на тонну воды будет нормально.Идем дальше.

Жесткость воды

Но знать надо. Марсель показал нам тест систему (на фото) и сказал, что положено иметь общую жесткость не более 100 млн-1 — 150млн-1. Никто с ним не спорил, все поверили на слово.

Тест система проверки воды на жесткость

Тест воды на содержание соли

В данном случае у Марселя нашелся электронный гаджет, который он опустил в стакан с водой, и тот нам показал содержание соли. Так как такого прибора у нас нет, то можно макнуть палец в воду и попробовать на вкус. Если сильно соленая — то почувствуем.

Зачем нам это знать?
Дело в том, что делая проколы под дорогами, которые зимой обильно посыпаются солью, мы можем столкнуться с тем, что бентонит насытится грунтовыми(солеными) водами и разрушится структура уже готового бентонитного раствора (станет «хлопьями»).
Ну или если с какого-то пересоленного водоема воду набрать, то тогда — кранты.
На практике мы с таким не сталкивались и надеюсь не столкнемся, но знать надо.

Воронка (вискозиметр) Марша

В колбах Марсель нам привез показать правильный(по инструкции «как книжка пишет») и жадный(голодный) бентонит. Где какой думаю понятно.

Далее на фото Вы можете увидеть весы для определения количества грунта в буровой пульпе(выносная способность бентонита). Т.е. мы можем определить сколько грунта вынесет 1 м3 бентонитного раствора.

Увеличение плотности бурового раствора, соответственно, увеличивает его несущую способность за счет увеличения его подъемной силы и вязкости, вследствие возросшего содержания в растворе твердой фазы.

Тут наступил перекур (кофе-брейк) и я пофоткал поближе.

Ух какой бентонитище! После окончания перекура сенсей сделал нам «коктейль». А именно, на примере показал как образуется фильтрационная пленка в песчаных грунтах при применении двух типов растворов бентонита: нормальной плотности и молока (голодного бентонита). Разница видна стала сразу же. Здесь в руках Марселя пресс для определения фильтрации раствора. Еще нам показали реометр для определения пластической вязкости и предела текучести, при этом отметив, что он стоит 3000 евро. После озвучивания стоимости интерес к нему резко снизился, а еще больше он снизился после того как Марсель объяснил для чего он, и что его вполне может заменить обыкновенный пластиковый стакан. Итак. Берем пластиковый стакан набираем пульпу с приямка и смотрим как быстро осядет на дно грунт. Если медленно — все нормально, если быстро — надо что-то делать. В принципе, и в приямке видно, что если пульпа выходит и бентонит падает в осадок, слоится на фракции, образуется лужа воды — то творится что-то не то. На фотографии ниже Вы можете увидеть расчет необходимого объема раствора для выноса грунта. Считается очень просто: Диаметр расширителя(в дюймах) возводим в квадрат и делим на два. Получаем объем одного метра скважины. «Гидро-замок» Отдельного рассказа стоит такое явление при бурении методом гнб как «гидро-замок». Его признаки: отсутствует вынос бентонита, резко растет давление в скважине(видно по датчику насоса), раствору некуда выходить, ощущение будто забились форсунки и т.д. Что нужно делать: Если этот эффект возник при пилотном бурении, нужно поставить более широкую лопатку. При обратном затягивании сложнее. Оператор гнб должен понимать, что бентонит всегда должен куда-то выходить, или назад или вперед. И если нет выноса пульпы ни вперед ни назад — то что-то идет не так. Следует остановиться, если возможно(жесткая сцепка) дать пол метра назад и подождать пока не возобновится вынос. Если не помогло — последний пункт на фото 🙂 Источник Оцените статью Вам также может понравиться Ячменное молоко как приготовить Ячмень и молоко в лечебных целях Ячмень и молоко в Яфаровская жайма как приготовить Яфаровская жайма — удивительная история лепешки из Янтарная кислота как удобрение для растений как приготовить Как развести янтарную кислоту, чтобы полить цветы Янтарная Яндекс что мне приготовить Блюда на каждый день В этой подборке мы собрали простые Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты