벤토나이트 슬러리의 밀도
1. 슬러리의 분류 및 성능
1.1 분류
벤토나이트는 몬트모릴로나이트 함량이 높은 점토질 암석으로, 일라이트, 카올리나이트, 제올라이트, 장석, 방해석 등이 소량 함유되어 있는 경우가 많습니다. 벤토나이트는 크게 나트륨계 벤토나이트(알칼리성 토양), 칼슘계 벤토나이트(알칼리성 토양), 천연 표백토(산성 토양)의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 칼슘계 벤토나이트는 다시 칼슘-나트륨계 벤토나이트와 칼슘-마그네슘계 벤토나이트로 나눌 수 있습니다.
1.2 성능
1) 물리적 특성
벤토나이트는 자연 상태에서 흰색과 연한 노란색을 띠지만, 연한 회색, 연한 녹색, 분홍색, 갈색, 빨간색, 검은색 등 다양한 색상으로도 나타납니다. 벤토나이트는 물리적 특성으로 인해 강성이 다양합니다.
2) 화학적 조성
벤토나이트의 주요 화학 성분은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 그리고 물(H2O)입니다. 산화철과 산화마그네슘 함량도 높은 경우가 있으며, 칼슘, 나트륨, 칼륨도 다양한 함량으로 벤토나이트에 존재합니다. 벤토나이트 내 Na2O와 CaO 함량은 물리적, 화학적 특성뿐 아니라 공정 기술에도 영향을 미칩니다.
3) 물리적 및 화학적 특성
벤토나이트는 뛰어난 흡습성, 즉 수분 흡수 후 팽창률이 매우 높다는 점에서 탁월합니다. 수분 흡수 시 팽창률은 최대 30배에 달합니다. 물에 분산되면 점성이 있고 요변성이 있으며 윤활성이 있는 콜로이드 현탁액을 형성합니다. 물, 슬러리 또는 모래와 같은 미세 입자와 혼합되면 가단성이 생기고 접착성이 높아집니다. 다양한 기체, 액체 및 유기 물질을 흡수할 수 있으며, 최대 흡착 용량은 자체 무게의 5배에 이릅니다. 또한, 계면활성제인 산성 표백토는 착색 물질을 흡착할 수 있습니다.
벤토나이트의 물리적, 화학적 성질은 주로 함유된 몬트모릴로나이트의 종류와 함량에 따라 결정됩니다. 일반적으로 나트륨계 벤토나이트는 칼슘계 또는 마그네슘계 벤토나이트보다 물리적, 화학적 성질과 기술적 성능이 우수합니다.
2. 벤토나이트 슬러리의 연속 측정
그만큼론미터인라인bent오니tesl우르y밀도미터온라인입니다펄프 밀도 측정기슬러리는 산업 공정에서 흔히 사용됩니다. 슬러리 밀도는 슬러리 무게와 특정 부피의 물 무게의 비율을 나타냅니다. 현장에서 측정하는 슬러리 밀도는 슬러리와 그 안에 포함된 드릴 절삭물의 총 무게에 따라 달라집니다. 첨가제가 있는 경우 첨가제의 무게도 포함해야 합니다.
3. 다양한 지질 조건에서의 슬러리 적용
모래, 자갈, 조약돌 층 및 파쇄된 지층에서는 입자 간 결합력이 약해 구멍을 뚫기가 어렵습니다. 이 문제의 핵심은 입자 간 결합력을 높이는 데 있으며, 이러한 지층에서는 슬러리를 보호막으로 사용하는 것이 효과적입니다.
3.1 슬러리 밀도가 드릴링 속도에 미치는 영향
슬러리 밀도가 증가함에 따라 드릴링 속도가 감소합니다. 특히 슬러리 밀도가 1.06~1.10 g/cm³보다 클 때 드릴링 속도가 크게 감소합니다.3슬러리의 점도가 높을수록 드릴링 속도는 낮아집니다.
3.2 슬러리 내 모래 함량이 시추에 미치는 영향
슬러리에 함유된 암석 파편은 시추 과정에서 위험을 초래하여 시추공 정화 불량 및 막힘 현상을 야기할 수 있습니다. 또한, 흡입 및 압력 변동을 일으켜 누출이나 유정 붕괴로 이어질 수 있습니다. 모래 함량이 높고 시추공 내 퇴적물이 두꺼우면 수화 작용으로 인해 시추공 벽면이 붕괴될 수 있으며, 슬러리 표면층이 쉽게 벗겨져 시추공 내 사고를 유발할 수 있습니다. 동시에, 높은 퇴적물 함량은 파이프, 드릴 비트, 워터 펌프 실린더 슬리브 및 피스톤 로드의 마모를 심화시켜 수명을 단축시킵니다. 따라서 지층 압력 균형을 유지하는 전제 하에 슬러리 밀도와 모래 함량을 최대한 줄여야 합니다.
3.3 연약토에서의 슬러리 밀도
연약 지반에서는 슬러리 밀도가 너무 낮거나 드릴링 속도가 너무 빠르면 천공 붕괴가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 슬러리 밀도는 1.25g/cm³로 유지하는 것이 좋습니다.3이 토양층에서.
4. 일반적인 슬러리 배합식
공학 분야에서 사용되는 슬러리에는 여러 종류가 있지만, 화학적 조성에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다. 배합 방법은 다음과 같습니다.
4.1 Na-Cmc(나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스) 슬러리
이 슬러리는 가장 일반적인 점도 향상 슬러리이며, Na-CMC는 점도를 더욱 향상시키고 수분 손실을 줄이는 역할을 합니다. 배합비는 고품질 슬러리 점토 150-200g, 물 1000ml, 탄산나트륨 5-10kg, Na-CMC 약 6kg입니다. 슬러리의 특성은 밀도 1.07-1.1g/cm³, 점도 25-35초, 수분 손실 12ml/30분 미만, pH 약 9.5입니다.
4.2 철 크롬염-Na-Cmc 슬러리
이 슬러리는 점도 향상 및 안정성이 뛰어나며, 철크롬염은 응집(희석) 방지 역할을 합니다. 조성은 점토 200g, 물 1000ml, 50% 농도의 순수 알칼리 용액 약 20%, 20% 농도의 페로크롬염 용액 0.5%, 그리고 Na-CMC 0.1%입니다. 슬러리의 물성은 밀도 1.10g/cm³, 점도 25초, 수분 손실 12ml/30분, pH 9입니다.
4.3 리그닌 설포네이트 슬러리
리그닌 설포네이트는 아황산 펄프 폐액에서 추출되며, 일반적으로 석탄 알칼리제와 함께 사용하여 점도 증가를 통해 슬러리의 응집 방지 및 수분 손실 문제를 해결합니다. 1m³ 슬러리 제조 공식은 점토 100-200kg, 아황산 펄프 폐액 30-40kg, 석탄 알칼리제 10-20kg, NaOH 5-10kg, 소포제 5-10kg, 물 900-1000L입니다. 슬러리의 특성은 밀도 1.06-1.20g/cm³, 깔때기 점도 18-40초, 수분 손실 5-10ml/30분이며, 시추 중 0.1-0.3kg의 Na-CMC를 첨가하면 수분 손실을 더욱 줄일 수 있습니다.
4.4 휴믹산 슬러리
휴믹산 슬러리는 석탄 알칼리제 또는 휴믹산나트륨을 안정제로 사용합니다. Na-CMC와 같은 다른 처리제와 함께 사용할 수 있습니다. 휴믹산 슬러리 제조 공식은 슬러리 1m³당 석탄 알칼리제 150~200kg(건조 중량), Na₂CO₃ 3~5kg, 물 900~1000L를 첨가하는 것입니다. 슬러리 특성: 밀도 1.03~1.20g/cm³, 수분 손실 4~10ml/30분, pH 9.
게시 시간: 2025년 2월 12일
