Densidade da pasta de bentonita
1. Classificação e desempenho de lamas
1.1 Classificação
A bentonita, também conhecida como rocha bentonítica, é uma rocha argilosa com alta porcentagem de montmorilonita, que frequentemente contém pequenas quantidades de ilita, caulinita, zeólita, feldspato, calcita, etc. A bentonita pode ser classificada em três tipos: bentonita sódica (solo alcalino), bentonita cálcica (solo alcalino) e terra branqueadora natural (solo ácido). Dentre elas, a bentonita cálcica pode ser subdividida em bentonita cálcio-sódica e bentonita cálcio-magnésica.
1.2 Desempenho
1) Propriedades Físicas
A bentonita é branca e amarelo claro em seu estado natural, mas também pode ser encontrada em tons de cinza claro, verde claro, rosa, marrom, vermelho, preto, etc. A rigidez da bentonita varia devido às suas propriedades físicas.
2) Composição Química
Os principais componentes químicos da bentonita são dióxido de silício (SiO2), óxido de alumínio (Al2O3) e água (H2O). O teor de óxido de ferro e óxido de magnésio também pode ser elevado em alguns casos, e cálcio, sódio e potássio estão frequentemente presentes na bentonita em diferentes concentrações. O teor de Na2O e CaO na bentonita influencia as propriedades físico-químicas e até mesmo o processamento da matéria-prima.
3) Propriedades Físicas e Químicas
A bentonita destaca-se pela sua higroscopicidade ideal, ou seja, pela sua expansão após a absorção de água. O número de expansão resultante da absorção de água atinge até 30 vezes. Pode ser dispersa em água para formar uma suspensão coloidal viscosa, tixotrópica e lubrificante. Torna-se maleável e adesiva após mistura com partículas finas, como água, lama ou areia. É capaz de absorver diversos gases, líquidos e substâncias orgânicas, e a capacidade máxima de adsorção pode chegar a 5 vezes o seu peso. A terra branqueadora ácida, com ação tensoativa, pode adsorver substâncias coloridas.
As propriedades físicas e químicas da bentonita dependem principalmente do tipo e teor de montmorilonita que ela contém. Em geral, a bentonita à base de sódio apresenta propriedades físicas e químicas superiores, bem como melhor desempenho tecnológico, em comparação com a bentonita à base de cálcio ou magnésio.
2. Medição contínua da suspensão de bentonita
OMedidor de comprimentoem linhabentoniteslurrydensidademedidoré um sitemedidor de densidade de polpaFrequentemente utilizada em processos industriais, a densidade da pasta refere-se à razão entre o peso da pasta e o peso de um determinado volume de água. O valor da densidade da pasta medida no local depende do peso total da pasta e dos detritos de perfuração presentes nela. O peso de quaisquer aditivos também deve ser considerado.
3. Aplicação de lama em diferentes condições geológicas
É difícil perfurar camadas de areia, cascalho, seixos e zonas fraturadas devido às propriedades de ligação entre as partículas. A chave para resolver o problema reside em aumentar a força de ligação entre as partículas, utilizando lama bentonítica como barreira protetora nessas camadas.
3.1 Efeito da densidade da lama na velocidade de perfuração
A velocidade de perfuração diminui com o aumento da densidade da lama. A velocidade de perfuração diminui significativamente, especialmente quando a densidade da lama é superior a 1,06-1,10 g/cm³.3Quanto maior a viscosidade da pasta, menor a velocidade de perfuração.
3.2 Efeito do teor de areia na lama sobre a perfuração
A presença de detritos rochosos na lama de perfuração representa riscos para a perfuração, resultando em furos com purificação inadequada e consequente obstrução. Além disso, pode causar sucção e excitação de pressão, resultando em vazamentos ou colapso do poço. O alto teor de areia e a espessa camada de sedimentos no furo podem causar o colapso da parede do poço devido à hidratação, além de facilitar o desprendimento da lama e causar acidentes no poço. Ao mesmo tempo, o alto teor de sedimentos causa grande desgaste em tubos, brocas, camisas de cilindros de bombas d'água e hastes de pistão, reduzindo sua vida útil. Portanto, sob a premissa de garantir o equilíbrio da pressão da formação, a densidade da lama e o teor de areia devem ser reduzidos ao máximo.
3.3 Densidade da lama em solo mole
Em camadas de solo mole, se a densidade da lama for muito baixa ou a velocidade de perfuração for muito alta, ocorrerá o colapso do furo. Geralmente, é melhor manter a densidade da lama em 1,25 g/cm³.3nessa camada de solo.
4. Fórmulas comuns de suspensão
Existem muitos tipos de pastas de cimento na engenharia, mas elas podem ser classificadas nos seguintes tipos de acordo com sua composição química. O método de dosagem é o seguinte:
4.1 Suspensão de Na-Cmc (Carboximetilcelulose Sódica)
Essa pasta é a mais comum para aumentar a viscosidade, e o Na-CMC desempenha um papel importante no aumento da viscosidade e na redução da perda de água. A fórmula é: 150-200 g de argila de alta qualidade, 1000 ml de água, 5-10 kg de carbonato de sódio e cerca de 6 kg de Na-CMC. As propriedades da pasta são: densidade de 1,07-1,1 g/cm³, viscosidade de 25-35 µs, perda de água inferior a 12 ml/30 min e pH em torno de 9,5.
4.2 Suspensão de sal de ferro-cromo-Na-Cmc
Essa pasta apresenta forte aumento de viscosidade e estabilidade, e o sal de ferro-cromo desempenha um papel na prevenção da floculação (diluição). A fórmula é: 200 g de argila, 1000 ml de água, cerca de 20% de solução alcalina pura a 50% de concentração, 0,5% de solução de sal de ferro-cromo a 20% de concentração e 0,1% de Na-CMC. As propriedades da pasta são: densidade 1,10 g/cm³, viscosidade 25 s, perda de água 12 ml/30 min e pH 9.
4.3 Suspensão de lignina sulfonada
O lignina sulfonato é derivado do efluente líquido da polpa sulfítica e geralmente é usado em combinação com um agente alcalino derivado do carvão para solucionar os problemas de antifloculação e perda de água da lama, aumentando sua viscosidade. A fórmula consiste em 100-200 kg de argila, 30-40 kg de efluente líquido da polpa sulfítica, 10-20 kg de agente alcalino derivado do carvão, 5-10 kg de NaOH, 5-10 kg de antiespumante e 900-1000 L de água para 1 m³ de lama. As propriedades da lama são: densidade de 1,06-1,20 g/cm³, viscosidade no funil de 18-40 s, perda de água de 5-10 ml/30 min, e 0,1-0,3 kg de Na-CMC podem ser adicionados durante a perfuração para reduzir ainda mais a perda de água.
4.4 Suspensão de Ácido Húmico
A pasta de ácido húmico utiliza um agente alcalino de carvão ou humato de sódio como estabilizante. Pode ser usada em conjunto com outros agentes de tratamento, como o Na-CMC. A fórmula para preparar a pasta de ácido húmico consiste em adicionar 150-200 kg de agente alcalino de carvão (peso seco), 3-5 kg de Na₂CO₃ e 900-1000 L de água a 1 m³ de pasta. Propriedades da pasta: densidade 1,03-1,20 g/cm³, perda de água 4-10 ml/30 min, pH 9.
Data da publicação: 12 de fevereiro de 2025
