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    1. 鉆井膨潤土 穿越膨潤土 造漿膨潤土

      2021年11月09日{} 來源: 恒杰集團官網

        在鉆井作業中,需要使用泥漿來冷卻鉆頭、清除碎屑、保護井壁及平衡地壓,膨潤土通常作為泥漿添加劑使用。一般情況下,淺孔使用鈣基膨潤土,地層復雜時則用鈉基膨潤土。


        膨潤土是一種高度膠體黏土礦物分解的火山灰,具有吸收大量水分并擴展到其正常體積數倍的能力,有時也稱為蒙脫石,是一種天然存在的物質,由許多層組成,每層厚約10埃,每層由兩個四面體和一個八面體單元組成,這種結構負責三個主要特征,即吸收大量水分的能力,交換離子的能力和觸變凝膠的形成。

        鈉基膨潤土嚴格執行中華人民共和國國家標準:GB/T5005-2010,具有良好的懸浮性、觸變性,且濾失量小、造漿性能好、配制方便,易調整鉆井液比重特點,是深井及海洋鉆井工程必不可少的理想基礎材料。

        膨潤土是鉆井液的主要成分,流變性能使其成為油井和水井鉆井的最佳組成部分。在鉆井中的主要功能是穩定鉆孔,鉆屑被移除并且鉆孔壁得到牢固的密封;泥漿用于隧道、微型隧道、水井和油井鉆井,鉆井泥漿的靜水壓力防止水的侵入和不穩定地層的沉積物進入鉆孔。

        鉆井級膨潤土基本上是從礦山中自然獲得的鈉膨潤土,采用先進的化學技術進行處理,用于從礦石中鉆取。膨潤土用于鉆井液,用于潤滑和冷卻切削刀具,去除切屑,并有助于防止爆裂。膨潤土在鉆井的大部分用途來自其獨特的流變特性。

        膨潤土是一種以蒙脫石為主的粘土。蒙脫石是由兩層Si-O四面體中夾一層Al-(O,OH)八面體為構造單元組成的層狀硅酸鹽礦物。其結構有兩個特點[1] :①晶層間靠范德華力聯結,這種作用力較弱;②四面體中部分Si4+ 可被Al3+ 取代,八面體中的Al可被Fe、Mg、Zn等離子取代,使晶層平面上帶負電。前者使水分子易于進入晶胞層間發生膨脹;后者使粘土顆粒表面能自發地吸附反電荷離子(陽離子)形成絡合物或有機、無機復合物。當膨潤土分散于水中時,由于表面吸附的陽離子在溶液主體中的濃度較低,它們有自晶層表面向外擴散的趨勢;另一方面,它們又受帶電晶層的靜電吸引。這兩個相反趨向的結果,使粘粒晶層外表面形成擴散雙電層,并呈大氣狀分布[2] ,堆疊晶層間的陽離子則限制在面對面晶層表面中間的狹窄間隔內。

        由于膨潤土特定的層狀結構,使其具有較大的比表面積,因此具有較強的吸附性,同時由于有親水基團OH-的存在,在水溶液中具有優良的分散性、懸浮性及粘結性,在一定濃度范圍內,表現出優良的觸變性[3] 。即在有外加攪拌時,懸濁液表現為流動性很好的溶膠液,停止攪拌后會自行排列成立體網狀結構的凝膠,而不發生沉降和水析離。這種特性,特別適于配制鉆井泥漿。

        無論石油鉆井、還是地質勘探鉆井,都大量用膨潤土為主要原料配制鉆井泥漿,用以保護井壁、上返巖屑、冷卻鉆頭等。膨潤土是鉆井泥漿的基本材料,世界上鉆井年用量約150萬t,我國為15~20萬t[5] ,由于我國石油工業的發展對鉆井液用膨潤土需求量逐年增加,目前,國內高品位鉆井液用膨潤土產量遠遠供不應求,膨潤土在石油鉆井方面應用前景廣闊[


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