Densidad de la suspensión de bentonita
1. Clasificación y rendimiento de la suspensión
1.1 Clasificación
La bentonita, también conocida como roca bentonítica, es una roca arcillosa con un alto porcentaje de montmorillonita, que a menudo contiene pequeñas cantidades de illita, caolinita, zeolita, feldespato, calcita, etc. La bentonita se puede clasificar en tres tipos: bentonita sódica (suelo alcalino), bentonita cálcica (suelo alcalino) y tierra de blanqueo natural (suelo ácido). Dentro de esta última, la bentonita cálcica se puede subdividir en bentonita cálcico-sódica y cálcico-magnésica.
1.2 Rendimiento
1) Propiedades físicas
La bentonita es blanca y amarillo claro en su estado natural, aunque también se presenta en gris claro, verde claro, rosa, marrón, rojo, negro, etc. La rigidez de la bentonita varía debido a sus propiedades físicas.
2) Composición química
Los principales componentes químicos de la bentonita son el dióxido de silicio (SiO₂), el óxido de aluminio (Al₂O₃) y el agua (H₂O). El contenido de óxido de hierro y óxido de magnesio también suele ser elevado, y el calcio, el sodio y el potasio se encuentran frecuentemente en la bentonita en diferentes proporciones. El contenido de Na₂O y CaO en la bentonita influye en sus propiedades físicas y químicas, e incluso en la tecnología de procesamiento.
3) Propiedades físicas y químicas
La bentonita destaca por su higroscopicidad óptima, es decir, su expansión tras la absorción de agua. El índice de expansión tras la absorción de agua alcanza hasta 30 veces. Puede dispersarse en agua para formar una suspensión coloidal viscosa, tixotrópica y lubricante. Se vuelve maleable y adhesiva al mezclarse con partículas finas como agua, lodo o arena. Es capaz de absorber diversos gases, líquidos y sustancias orgánicas, y su capacidad máxima de adsorción puede alcanzar 5 veces su peso. La tierra decolorante ácida tensioactiva puede adsorber sustancias coloreadas.
Las propiedades físicas y químicas de la bentonita dependen principalmente del tipo y la cantidad de montmorillonita que contiene. En general, la bentonita a base de sodio presenta propiedades físicas y químicas y un rendimiento tecnológico superiores a los de la bentonita a base de calcio o magnesio.
2. Medición continua de la suspensión de bentonita
ElLonnmeteren líneabentoniteslurrydensidadmetroes un sitio en líneamedidor de densidad de pulpaSe utiliza frecuentemente en procesos industriales. La densidad de la lechada se refiere a la relación entre el peso de la lechada y el peso de un volumen específico de agua. La densidad de la lechada medida in situ depende del peso total de la lechada y los recortes de perforación que contiene. También debe incluirse el peso de los aditivos, si los hubiera.
3. Aplicación de lodos bajo diferentes condiciones geológicas
Es difícil perforar en capas de arena, grava, guijarros y zonas fracturadas debido a las propiedades de unión entre partículas. La clave reside en aumentar la fuerza de unión entre las partículas, y en ello se utiliza una lechada como barrera protectora en dichos estratos.
3.1 Efecto de la densidad de la lechada en la velocidad de perforación
La velocidad de perforación disminuye al aumentar la densidad de la lechada. La velocidad de perforación disminuye significativamente, especialmente cuando la densidad de la lechada es mayor que 1,06-1,10 g/cm³.3Cuanto mayor sea la viscosidad de la lechada, menor será la velocidad de perforación.
3.2 Efecto del contenido de arena en la lechada sobre la perforación
La presencia de fragmentos de roca en la lechada supone un riesgo para la perforación, ya que provoca una limpieza inadecuada de los pozos y su posterior atascamiento. Además, puede generar succión y sobrepresión, lo que puede causar fugas o el colapso del pozo. Un alto contenido de arena y una gruesa capa de sedimentos en el pozo pueden provocar el colapso de la pared del pozo debido a la hidratación, facilitando el desprendimiento de la capa superficial de la lechada y ocasionando accidentes. Asimismo, el alto contenido de sedimentos provoca un gran desgaste en las tuberías, brocas, camisas de cilindros de bombas de agua y vástagos de pistones, reduciendo su vida útil. Por lo tanto, para garantizar el equilibrio de la presión de la formación, se debe reducir al máximo la densidad de la lechada y el contenido de arena.
3.3 Densidad del lodo en suelos blandos
En capas de suelo blando, si la densidad de la lechada es demasiado baja o la velocidad de perforación es demasiado rápida, se producirá el colapso del agujero. Generalmente es mejor mantener la densidad de la lechada en 1,25 g/cm³.3en esta capa de suelo.
4. Fórmulas comunes de lodos
En ingeniería existen muchos tipos de lodos, pero se pueden clasificar en los siguientes tipos según su composición química. El método de dosificación es el siguiente:
4.1 Suspensión de Na-CMC (carboximetilcelulosa sódica)
Esta suspensión es la más común para aumentar la viscosidad, y el Na-CMC contribuye a mejorarla aún más y a reducir la pérdida de agua. La fórmula es: 150-200 g de arcilla de alta calidad, 1000 ml de agua, 5-10 kg de carbonato de sodio y aproximadamente 6 kg de Na-CMC. Las propiedades de la suspensión son: densidad de 1,07-1,1 g/cm³, viscosidad de 25-35 s, pérdida de agua inferior a 12 ml/30 min y pH aproximado de 9,5.
4.2 Suspensión de sal de cromo-hierro-Na-CMC
Esta suspensión presenta una fuerte mejora de la viscosidad y estabilidad, y la sal de cromo-hierro contribuye a prevenir la floculación (dilución). La fórmula es: 200 g de arcilla, 1000 ml de agua, aproximadamente un 20 % de solución alcalina pura al 50 %, un 0,5 % de solución de sal de ferrocromo al 20 % y 0,1 % de Na-CMC. Las propiedades de la suspensión son: densidad 1,10 g/cm³, viscosidad 25 s, pérdida de agua 12 ml/30 min y pH 9.
4.3 Suspensión de sulfonato de lignina
El lignosulfonato se deriva del líquido residual de la pulpa de sulfito y generalmente se usa en combinación con un agente alcalino de carbón para resolver la floculación y la pérdida de agua de la pulpa mediante el aumento de la viscosidad. La fórmula es 100-200 kg de arcilla, 30-40 kg de líquido residual de la pulpa de sulfito, 10-20 kg de agente alcalino de carbón, 5-10 kg de NaOH, 5-10 kg de antiespumante y 900-1000 L de agua para 1 m³ de pulpa. Las propiedades de la pulpa son: densidad 1,06-1,20 g/cm³, viscosidad de embudo 18-40 s, pérdida de agua 5-10 ml/30 min, y se pueden agregar 0,1-0,3 kg de Na-CMC durante la perforación para reducir aún más la pérdida de agua.
4.4 Suspensión de ácido húmico
La suspensión de ácido húmico utiliza un agente alcalino de carbón o humato de sodio como estabilizador. Puede utilizarse junto con otros agentes de tratamiento como el Na-CMC. La fórmula para preparar la suspensión de ácido húmico consiste en añadir 150-200 kg de agente alcalino de carbón (peso seco), 3-5 kg de Na2CO3 y 900-1000 L de agua a 1 m³ de suspensión. Propiedades de la suspensión: densidad 1,03-1,20 g/cm³, pérdida de agua 4-10 ml/30 min, pH 9.
Fecha de publicación: 12 de febrero de 2025
