1泥浆的分类和性能1.1分类我国膨润土资源丰富,包括钙基膨润土、钠基膨润土、氢基膨润土、铝基膨润土、钠钙基膨润土和未分级膨润土。膨润土又称膨胀岩,是以蒙脱石(又称微晶高
1泥浆的分类和性能
1.1分类
我国膨润土资源丰富,包括钙基膨润土、钠基膨润土、氢基膨润土、铝基膨润土、钠钙基膨润土和未分级膨润土。膨润土又称膨胀岩,是以蒙脱石(又称微晶高岭石、高岭石)为主要成分的粘土岩——蒙脱石粘土岩,常含有少量的伊利石、高岭石、沸石、长石、方解石。蒙脱石是一种含水铝硅酸盐矿物,含有少量碱金属和碱土金属。它的化学式是Nax (H2O) 4 {(Al2 ~ XMG0。)[Si4o10] (OH) 2}。由于蒙脱石中存在层间水和交换性阳离子,根据蒙脱石中交换性阳离子的种类、含量和结晶化学性质,膨润土可分为钠基膨润土(碱土)、钙基膨润土(碱土)和天然漂白土(酸性土)。钙基膨润土包括钙钠膨润土、钙镁膨润土等。碱土主要交换阳离子为Na+(和K+),碱度系数大于等于1,碱土主要交换阳离子为Ca2+、Na+或Ca2+、Mg2+等。,碱度系数小于1,酸性土壤主要交换阳离子为H+(Al3+)。
1.2性能
1)物理属性
膨润土一般呈白色、微黄色,因含铁量不同而呈浅灰色、浅绿粉色、棕红色、黑色等颜色。有些膨润土像土壤一样疏松,而另一些则致密坚硬。
2)化学成分
膨润土的主要化学成分是二氧化硅(SiO2)、Al2O3和水(H2O)。以及钙、钠、钾等的含量。往往以不同的含量存在于膨润土中。膨润土中Na2O和CaO的含量对膨润土的理化性能和工艺性能有很大影响。
3)物理和化学性质
膨润土吸湿性强,吸水后膨胀,膨胀数可达30倍。它能以胶体悬浮液的形式分散在水中,具有一定的粘度、触变性和润滑性。当与水、泥或砂等细碎屑混合时,它具有可塑性和粘结性。阳离子交换能力强。对各种气体、液体、有机物都有一定的吸附能力,最大吸附量可达其重量的5倍。具有表面活性的酸性漂白土可以吸附有色物质。
膨润土的物理化学性质主要取决于其所含蒙脱石的种类和含量。一般来说,钠基膨润土的理化性能和工艺性能都优于钙基膨润土或镁基膨润土。主要表现在:吸水率慢,但吸水率和膨胀倍数大;高阳离子交换容量;在水介质中分散性好,胶体值高;其胶体悬浮液具有良好的触变性、粘性、润滑性和高PH值;良好的热稳定性;可塑性高,粘结性强;热拉伸强度和干压力高。因此,钠基膨润土的使用价值和经济价值很高。
2泥浆的检验方法
目前,测量泥浆密度最广泛使用的仪器是密度计。测量时,将浆料装入浆料杯中,加盖后,使多余的浆料从杯盖中心孔溢出。泥杯表面晾干后,将杠杆放在支架上(主刀口坐在主刀垫上)。移动代码使杠杆水平(水平气泡在中心)。读取行程代码左侧的刻度,即泥浆的密度值。测量泥浆密度前,用清水校准仪器。如果读数不在1.0,可以通过增加或减少杠杆右端小盒中的金属颗粒来调整。
泥浆的密度是指泥浆的重量与特定体积水的重量之比。施工现场测得的泥浆密度主要取决于造浆粘土重量和钻屑重量之和。添加添加剂等其他物质时,也必须包括添加剂的重量。
泥浆在不同地质条件下的应用及影响
在砂层、砾石、卵石、破碎带钻进时,由于颗粒间缺乏胶结,孔壁容易坍塌,成孔非常困难。对于这类地层,解决问题的关键是增加孔壁颗粒间的结合力。当粘性泥浆适当渗透到孔壁地层中时,可以明显增强砂石之间的粘结力,从而增强孔壁的稳定性。提高泥浆粘度主要通过使用高分散泥浆(细分散泥浆)、增加泥浆中粘土含量、添加有机或无机增粘剂等措施来实现。细分散泥浆是含盐量小于1%,含钙量小于120ppm,不含抑制性聚合物的分散泥浆。除粘土、Na2CO3和水外,还经常加入增粘剂、降滤失剂和絮凝剂(稀释剂)以满足钻井需要。根据添加剂的不同,有羧甲基纤维素钠浆、铬铁浆、木质素磺酸盐浆、腐植酸浆等不同类型。用高粘度细分散泥浆在砂砾层钻井,包括在流砂层钻井,已有许多成功的工程。
3.1泥浆对机械钻速的影响
随着泥浆密度的增加,机械钻速降低,尤其是当泥浆密度大于1.06~1.10 g/cm3时。泥浆密度相同,粘度越高,机械钻速越低。
3.2泥浆中含砂量对钻井的影响
泥浆中的钻屑会对钻井造成很大的危害。井内清洁不良可能导致钻井卡钻,并可能导致泵送、压力激发等。,导致泄漏或井塌。含砂量高,孔内沉积物厚。造成孔壁水化坍塌,容易造成泥皮脱落,造成孔内事故。同时泥沙含量高,对管道、钻头、水泵缸套、活塞杆磨损大,使用寿命短。因此,在保证地层压力平衡的前提下,应尽可能降低泥浆密度和含砂量。
3.3软土地层中的泥浆密度
在软土地层中,泥浆密度过低或钻进速度过快都会导致塌孔。一般情况下,该土层的泥浆密度最好保持在1.25g/cm3。
4常见泥浆配方实例
工程泥浆种类繁多,但根据其化学成分可分为以下几种,其配比方法如下:
4.1 Na-CMC(羧甲基纤维素钠)泥浆
这种泥浆是最常见的增粘泥浆,Na-CMC起到进一步增粘降滤失的作用。配方为:优质制浆粘土150 ~ 200 g,水1000ml,纯碱5 ~ 10 kg,Na-CMC约6 kg。泥浆性能:密度1.07 ~ 1.1g/cm3,粘度25 ~ 35s,失水小于12ml/30min,pH值9.5左右。
4.2铬铁钠羧甲基纤维素泥浆
泥浆粘稠稳定,铁铬盐起到防絮凝(稀释)作用。配方为:粘土200g,水1000ml,50%浓度的纯碱溶液20%左右,20%浓度的铬铁盐溶液0.5%,Na-CMC 0.1%。泥浆性能为:密度1.10 g/cm3,粘度25s,失水12ml/30min,pH值9。
4.3木质素磺酸盐泥浆
木质素磺酸盐来源于亚硫酸纸浆废液,一般与煤碱剂配合使用,在增加粘度的基础上解决泥浆防絮凝和降失水问题。配方为1立方米泥粘土100 ~ 200公斤,亚硫酸纸浆废液30 ~ 40公斤,煤碱剂10 ~ 20公斤,氢氧化钠5 ~ 10公斤,消泡剂5 ~ 10公斤,水900 ~ 1000升。泥浆性能为:密度1.06~1.20 g/cm3,漏斗粘度18 ~ 40s,失水5 ~ 10ml/30min,可加入0.1 ~ 0.3kg Na-CMC进一步降低钻井过程中的失水。
4.4腐植酸泥浆
腐植酸泥浆用煤碱剂或腐植酸钠稳定,可与其他处理剂如羧甲基纤维素钠配合使用。制备腐植酸泥浆的配方是在1m3泥浆中加入150 ~ 200 kg煤碱剂(干重)、3 ~ 5 kg Na2CO3、900 ~ 1000 L水。泥浆性能:密度1.03~1.20 g/cm3,失水4 ~ 10ml/30min,pH 9。
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