چگالی دوغاب بنتونیت
۱. طبقه‌بندی و عملکرد دوغاب
۱.۱ طبقه‌بندی
بنتونیت که به عنوان سنگ بنتونیت نیز شناخته می‌شود، سنگی رسی است که درصد بالایی از مونت موریلونیت دارد و اغلب حاوی مقدار کمی ایلیت، کائولینیت، زئولیت، فلدسپات، کلسیت و غیره است. بنتونیت را می‌توان به سه نوع طبقه‌بندی کرد: بنتونیت پایه سدیم (خاک قلیایی)، بنتونیت پایه کلسیم (خاک قلیایی) و خاک سفیدکننده طبیعی (خاک اسیدی). در میان آنها، بنتونیت پایه کلسیم را می‌توان به بنتونیت‌های پایه کلسیم-سدیم و بنتونیت‌های پایه کلسیم-منیزیم نیز طبقه‌بندی کرد.
۱.۲ عملکرد
۱) خواص فیزیکی
بنتونیت در طبیعت به رنگ سفید و زرد روشن است، در حالی که به رنگ‌های خاکستری روشن، سبز روشن صورتی، قهوه‌ای قرمز، سیاه و غیره نیز دیده می‌شود. بنتونیت‌ها به دلیل خواص فیزیکی‌شان از نظر سختی متفاوت هستند.
۲) ترکیب شیمیایی
اجزای شیمیایی اصلی بنتونیت عبارتند از دی اکسید سیلیکون (SiO2)، اکسید آلومینیوم (Al2O3) و آب (H2O). محتوای اکسید آهن و اکسید منیزیم نیز گاهی اوقات زیاد است و کلسیم، سدیم و پتاسیم اغلب در بنتونیت با درصدهای مختلف وجود دارند. محتوای Na2O و CaO در بنتونیت بر خواص فیزیکی و شیمیایی و حتی فناوری فرآیند تأثیر می‌گذارد.
۳) خواص فیزیکی و شیمیایی
بنتونیت به دلیل خاصیت رطوبت‌پذیری مطلوب خود، یعنی انبساط پس از جذب آب، برجسته است. عدد انبساط مربوط به جذب آب به 30 برابر می‌رسد. می‌توان آن را در آب پراکنده کرد تا یک سوسپانسیون کلوئیدی چسبناک، تیکسوتروپیک و روان‌کننده تشکیل دهد. پس از مخلوط شدن با ذرات ریز مانند آب، دوغاب یا شن، انعطاف‌پذیر و چسبنده می‌شود. قادر به جذب گازها، مایعات و مواد آلی مختلف است و حداکثر ظرفیت جذب آن می‌تواند به 5 برابر وزن خود برسد. خاک سفیدکننده اسیدی فعال سطحی می‌تواند مواد رنگی را جذب کند.
خواص فیزیکی و شیمیایی بنتونیت عمدتاً به نوع و میزان مونتموریلونیت موجود در آن بستگی دارد. به طور کلی، بنتونیت پایه سدیم نسبت به بنتونیت پایه کلسیم یا منیزیم، خواص فیزیکی و شیمیایی و عملکرد فناوری بهتری دارد.
۲. اندازه‌گیری مداوم دوغاب بنتونیت
لون‌متردرون خطیbentاونیteاس الاورyچگالیمترآنلاین استدستگاه سنجش چگالی پالپاغلب در فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود. چگالی دوغاب به نسبت وزن دوغاب به وزن حجم مشخصی از آب اشاره دارد. اندازه چگالی دوغاب که در محل اندازه‌گیری می‌شود، به وزن کل دوغاب و خرده‌های حفاری موجود در دوغاب بستگی دارد. در صورت وجود، وزن افزودنی‌ها نیز باید در نظر گرفته شود.
۳. کاربرد دوغاب در شرایط مختلف زمین‌شناسی
ایجاد سوراخ در لایه‌های شن، ماسه، سنگریزه و مناطق شکسته برای ایجاد خواص پیوندی کمتر بین ذرات دشوار است. کلید این مشکل در افزایش نیروی پیوند بین ذرات نهفته است و دوغاب به عنوان یک مانع محافظ در چنین لایه‌هایی عمل می‌کند.
۳.۱ تأثیر چگالی دوغاب بر سرعت حفاری
سرعت حفاری با افزایش چگالی دوغاب کاهش می‌یابد. سرعت حفاری به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد، به خصوص هنگامی که چگالی دوغاب بیشتر از 1.06-1.10 گرم بر سانتی‌متر مکعب باشد.3هرچه ویسکوزیته دوغاب بیشتر باشد، سرعت حفاری کمتر است.
۳.۲ تأثیر میزان ماسه موجود در دوغاب بر حفاری
وجود خرده سنگ در دوغاب، خطراتی را در حین حفاری ایجاد می‌کند و منجر به ایجاد سوراخ‌های تصفیه نشده و در نتیجه گیر کردن چاه می‌شود. علاوه بر این، ممکن است باعث تحریک مکش و فشار شود که در نتیجه نشت یا ریزش چاه را به همراه دارد. میزان شن و ماسه زیاد و رسوبات موجود در چاه ضخیم است. این امر باعث ریزش دیواره چاه به دلیل هیدراتاسیون می‌شود و به راحتی می‌تواند باعث ریزش پوسته دوغاب و ایجاد حوادث در چاه شود. در عین حال، میزان بالای رسوبات باعث سایش زیاد لوله‌ها، مته‌های حفاری، غلاف‌های سیلندر پمپ آب و میله‌های پیستون می‌شود و عمر مفید آنها را کوتاه می‌کند. بنابراین، با فرض اطمینان از تعادل فشار سازند، باید چگالی دوغاب و میزان شن تا حد امکان کاهش یابد.
۳.۳ چگالی دوغاب در خاک نرم
در لایه‌های خاک نرم، اگر چگالی دوغاب خیلی کم باشد یا سرعت حفاری خیلی زیاد باشد، منجر به ریزش سوراخ می‌شود. معمولاً بهتر است چگالی دوغاب روی ۱.۲۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب نگه داشته شود.3در این لایه خاک
۴. فرمول‌های رایج دوغاب
انواع مختلفی از دوغاب در مهندسی وجود دارد، اما می‌توان آنها را بر اساس ترکیب شیمیایی به انواع زیر طبقه‌بندی کرد. روش تناسب‌بندی به شرح زیر است:
۴.۱ دوغاب Na-Cmc (سدیم کربوکسی متیل سلولز)
این دوغاب، رایج‌ترین دوغاب افزایش‌دهنده ویسکوزیته است و Na-CMC در افزایش بیشتر ویسکوزیته و کاهش اتلاف آب نقش دارد. فرمول آن عبارت است از: ۱۵۰ تا ۲۰۰ گرم خاک رس دوغاب با کیفیت بالا، ۱۰۰۰ میلی‌لیتر آب، ۵ تا ۱۰ کیلوگرم خاکستر سودا و حدود ۶ کیلوگرم Na-CMC. خواص دوغاب عبارتند از: چگالی ۱.۰۷ تا ۱.۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب، ویسکوزیته ۲۵ تا ۳۵ ثانیه، اتلاف آب کمتر از ۱۲ میلی‌لیتر در ۳۰ دقیقه، مقدار pH حدود ۹.۵.
۴.۲ دوغاب نمک آهن-کروم-سدیم-سی‌ام‌سی
این دوغاب دارای افزایش ویسکوزیته و پایداری قوی است و نمک آهن-کروم در جلوگیری از لخته شدن (رقت) نقش دارد. فرمول آن عبارت است از: ۲۰۰ گرم خاک رس، ۱۰۰۰ میلی‌لیتر آب، افزودن حدود ۲۰٪ محلول قلیایی خالص با غلظت ۵۰٪، افزودن ۰.۵٪ محلول نمک فروکروم با غلظت ۲۰٪ و ۰.۱٪ Na-CMC. خواص دوغاب عبارتند از: چگالی ۱.۱۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب، ویسکوزیته ۲۵ ثانیه، میزان از دست دادن آب ۱۲ میلی‌لیتر در ۳۰ دقیقه، pH ۹.
۴.۳ دوغاب لیگنین سولفونات
لیگنین سولفونات از مایع ضایعات خمیر سولفیت مشتق شده است و عموماً در ترکیب با عامل قلیایی زغال سنگ برای حل مشکل ضد لخته شدن و از دست دادن آب دوغاب بر اساس افزایش ویسکوزیته استفاده می‌شود. فرمول آن شامل ۱۰۰-۲۰۰ کیلوگرم خاک رس، ۳۰-۴۰ کیلوگرم مایع ضایعات خمیر سولفیت، ۱۰-۲۰ کیلوگرم عامل قلیایی زغال سنگ، ۵-۱۰ کیلوگرم NaOH، ۵-۱۰ کیلوگرم کف زدا و ۹۰۰-۱۰۰۰ لیتر آب برای ۱ متر مکعب دوغاب است. خواص دوغاب عبارتند از: چگالی ۱.۰۶-۱.۲۰ گرم بر سانتی متر مکعب، ویسکوزیته قیف ۱۸-۴۰ ثانیه، از دست دادن آب ۵-۱۰ میلی لیتر در ۳۰ دقیقه، و ۰.۱-۰.۳ کیلوگرم Na-CMC را می‌توان در حین حفاری برای کاهش بیشتر از دست دادن آب اضافه کرد.
۴.۴ دوغاب اسید هیومیک
دوغاب اسید هیومیک از عامل قلیایی زغال سنگ یا هیومات سدیم به عنوان تثبیت کننده استفاده می‌کند. می‌توان آن را همراه با سایر عوامل تصفیه مانند Na-CMC استفاده کرد. فرمول تهیه دوغاب اسید هیومیک، افزودن ۱۵۰ تا ۲۰۰ کیلوگرم عامل قلیایی زغال سنگ (وزن خشک)، ۳ تا ۵ کیلوگرم Na2CO3 و ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ لیتر آب به ۱ متر مکعب دوغاب است. خواص دوغاب: چگالی ۱.۰۳ تا ۱.۲۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب، میزان از دست دادن آب ۴ تا ۱۰ میلی‌لیتر در ۳۰ دقیقه، pH ۹.
زمان ارسال: ۱۲ فوریه ۲۰۲۵
