Бентонит для бурения скважин и советы по применению

Бурение скважин востребовано в разных отраслях (строительной, добывающей). Порой услуги бурильщиков могут понадобиться для частных домовладельцев, например, для организации водоснабжения дома. Технология бурения требует использования различных вспомогательных приспособлений и веществ. Одним из дополнительных материалов является бентонит для бурения скважин. Это специальный промывочный раствор, необходимый для очищения ствола скважины от частиц различных пород. Иными словами бентонит позволяет избавиться от засорения скважины глиной, землёй, камнями и другими обломками. Промывочная жидкость или буровой раствор бентонит позволяют повысить качество и скорость бурения.

Что собой представляет бентонит?

Бентонит для бурения — это многокомпонентное вещество, на 70 процентов состоящее из минералов, относящихся к группе монтмориллонитов. Они в свою очередь принадлежат к категории алюмосиликатов, которые обладают повышенными водопоглощающими и дисперсионными свойствами. При этом в процессе увлажнения вещество увеличивается во много раз. Сам по себе бентонит может использоваться в разных отраслях: виноделии, парфюмерном производстве, лёгкой промышленности, нефтепереработке, сельском хозяйстве, бурении, сталелитейном производстве.

В процессе бурения может применяться бентонит с разным составом. Как правило, в нём присутствуют кальцинированная и каустическая сода, вода. Кроме этого в составе могут быть различные добавки, которые будут отличаться, исходя из его назначения. Такое разнообразие не случайно, ведь смеси подбираются в зависимости от состава грунта в том месте, где будет выполняться бурение скважины.

Таким образом, перед покупкой бентонита стоит изучить состав почвы, после чего купить смесь и дополнить её необходимыми компонентами, которые скорректируют состав в соответствии с особенностями грунта.

При взаимодействии с водой бентонитовая глина сильно разбухает, превращаясь в гелеобразное вещество. Главное назначение бентонита состоит в формировании стенок скважины во время процесса бурения и защите от обсыпания породы. Это особенно актуально при бурении на небольшой глубине.

Важно знать: один мешок бентонита после разбухания увеличивается в размере в 15 раз.

Самыми лучшими промывочными составами считаются щелочные бентонитовые смеси. Они производятся с применением технологии модификации глины, содержащей много ионов натрия и калия, а также монтмориллонита. Больше всего в природе распространен кальциевый бентонит. Если есть необходимость в преобразовании кальциевых смесей в натриевые, то это можно сделать при помощи натриевой соли. В итоге полученное вещество будет называться активированным.

Преимущества бентонита

Качественные характеристики бентонитового раствора зависят от химического состава и физических свойств. Он обладает целым рядом преимуществ:

• Поскольку бентонит имеет особые переменные свойства, можно прямо в процессе работы быстро поменять их и тем самым повысить эффективность процедуры бурения и качество скважины.
• Плотность состава, его реологические свойства и выход имеют большое значение для гидравлики долота.
• С помощью бентонита можно увеличить плотность раствора, что в свою очередь приведёт к повышению подъёмной силы.
• Благодаря особым свойствам удаётся быстро и эффективно освобождать ствол скважины от осколков породы, обеспечивать её прочность и целостность.
• Использование бентонита не требует больших финансовых затрат.
• Благодаря применению вещества удаётся значительно ускорить процесс бурения, уменьшить сроки проведения бурильных работ.
• Бентонитовая глина не позволяет налипать кускам земли на бур, а также охлаждает головку. Кроме этого раствор облегчает скольжение оборудования в скважине.
• Повышенная вязкость бентонита облегчает вывод шлама.
• Бентонит как нельзя лучше подходит для бурения водяных скважин, поскольку отличается экологической чистотой и безвредностью, что позволяет защитить источник питьевой воды от загрязнения токсинами и агрессивными компонентами.
• Он просто незаменим при работе с плывущими и сыпучими грунтами, а также при выполнении горизонтального бурения.

Важно знать: чем меньше в составе бентонита глины, тем выше качество раствора.

Технико-эксплуатационные свойства бентонита

Свойства бентонитовой смеси оказывают определяющее значение на эффективность бурения. Его свойства в свою очередь оцениваются через качественные показатели, а именно:

1. Выход раствора. Это качество вещества зависит от модификации и помола порошкообразных компонентов. Не меньшее значение оказывает химический и минеральный состав. Чтобы приготовить раствор необходимого качества может понадобиться разный расход бентонитового порошка. Это и определяет выход.
2. Вязкость раствора зависит от степени увлажнения, качества и концентрации взвешенных частиц. При этом вязкость напрямую связана с подъёмной силой.
3. Гидравлическое противодействие течению называется условной вязкостью.
4. Пластическая вязкость характеризуется сопротивлением раствора течению, вызванному механическим трением.
5. Свойство вещества отфильтровываться на стенах скважины характеризуется показателем фильтрации.
6. Предел по динамическому напряжению сдвигу определяет сопротивление течению жидкости, вызванному электрохимическими силами.
7. Высота фильтрационной корки – этот показатель характеризует свойство смеси создавать на стенках скважины водонепроницаемую корку.

Применение

Использование раствора основано на способности глины разбухать при контакте с водой. В результате этого на стенках скважины формируется плотная глинистая корка. Это позволяет стабилизировать ствол скважины и защитить его от разрушения.

При утяжелении смеси она становится отличным барьером, защищающим скважину от проникновения грунтовых вод. Кроме этого снижается риск фонтанирования воды во время бурения. Такое действие состав оказывает благодаря способности преобразовываться из гелеобразного состояния в твёрдое. Это происходит при отсутствии механического воздействия после прохождения бура. В итоге в процессе движения бура раствор переходит в твёрдое состояние и формирует стенки скважины.  Всё это позволяет быстро и эффективно продолжать бурение.

Важно: для приготовления состава согласно нормативным требования на 50 кг сухой смеси нужно взять приблизительно куб воды. Раствор перемешивается и оставляется на полчаса.

Советы по применению бентонита

• Диаметр расширенной скважины должен быть больше диаметра трубы на 20 %.
• При правильном выполнении работ важно сопоставить скорость расширения скважины с уровнем бентонита в яме, где будет выполняться прокладка трубы.
• При больших потерях жидкости приёмная и входная ямы заполняются бентонитовым раствором. Их заполняют для поддержания статического давления.
• Уровень бентонита всегда должен быть выше уровня залегания грунтовых вод.
• Бентонитовые растворы подбираются, исходя из состава грунта.