مواد کاهنده مقاومت زمین

معرفی مواد کاهنده مقاومت زمین

در فواصل ضعیف چاه های نفت از سیستم های سیمانی سبک استفاده می شود، مواد کاهنده مقاومت زمین، بنتونیت سدیم به عنوان یک گسترش دهنده در سیستم های سیمانی چاه نفت سبک استفاده می شود زیرا از آب اضافی و رسوب ذرات جلوگیری می کند و در نتیجه تشکیل غلاف های سیمانی همگن و پایدار را تضمین می کند. توانایی گسترش بنتونیت سدیم هنگامی که از قبل هیدراته شود افزایش می یابد. با این حال، زمان بهینه پیش هیدراتاسیون بنتونیت و تأثیر آن بر پایداری سیستم های سیمانی سبک وزن به خوبی ثابت نشده است.
هدف از این مطالعه بررسی زمان بهینه پیش هیدراتاسیون بنتونیت سدیم و ارتباط آن با پایداری سیستم های سیمانی چاه نفت سبک است. سوسپانسیون های بنتونیت با پیش برش شدید در 12000 دور در دقیقه به مدت 5 دقیقه و به دنبال آن زمان های پیری 0، 30، 60 و 120 دقیقه تهیه شد. رفتار تورم بنتونیت با استفاده از آنالایزر اندازه ذرات لیزری بررسی شد.

قیمت مواد کاهنده مقاومت زمین

مواد کاهنده مقاومت زمین مدل هرشل-بولکلی برای تعیین پارامترهای رئولوژیکی تنش برشی اندازه‌گیری و در مقابل داده‌های نرخ برشی تعلیق‌های قدیمی قرار گرفت.
اثر نمک کلرید کلسیم بر سوسپانسیون‌های بنتونیت قدیمی مورد بررسی قرار گرفت. اندازه‌گیری چگالی و آنالیز فضای منافذ با تکنیک تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) برای بررسی همگنی هسته‌های مبتنی بر سیمان استفاده شد. مشاهده شد که بنتونیت با گذشت زمان متورم می شود و پس از 30 دقیقه تورم ناچیز است. با این حال، خاصیت تورم هیچ تاثیر مشاهده‌ای بر خواص سیستم‌های سیمانی طراحی‌ و با بنتونیت کهنه در زمان‌های مختلف نداشت.
به طور کلی، همه دوغاب های سیمان سبک وزن از نظر رئولوژیکی خواص مشابهی از خود نشان دادند. پایداری و همگنی، صرف نظر از زمان پیش هیدراتاسیون بنتونیت. این یافته‌ها نشان می‌دهد که سوسپانسیون بنتونیت پیر پس از پیش‌برش شدید در طراحی سیمان سبک غیرضروری است و تنها به زمان غیرمولد کمک می‌کند.

مواد کاهنده مقاومت خاک

مواد کاهنده مقاومت زمین، بنتونیت یک مونتموریلونیت فعال با سدیم است که وقتی با آب مخلوط می شود، تا چند برابر حجم خشک خود متورم می شود. این باعث می شود رطوبت از خاک اطراف جذب شود (مثلاً بارندگی) و مشکلات تماس خاک با میله زمین را حل می کند.

خاک رس نگهدارنده رطوبت بنتونیت معمولاً به عنوان پشتی برای میله های زمین نصب و در سوراخ های حفاری یا به عنوان لایه ای که هادی های زمین افقی مدفون در یک ترانشه را محصور می کند.

مزیت اصلی آن از نظر ارتینگ این است که می تواند رطوبت را در مجاورت میله ارت نگه دارد و آن را برای مدت زمان قابل توجهی در آنجا نگه دارد. این باعث کاهش مقاومت تماس و افزایش اندازه موثر الکترودهای زمین می شود.

بنتونیت یک رس است که از سنگ های آتشفشانی به دست می آید. این یک نوع رس اسمکتیت حاوی کانی مونتموریلونیت و مقادیر مشخصی کوارتز، فلدسپات، کریستوبالیت، پیریت، ایلیت و میکا است . مونت موریلونیت به عنوان یک کانی رسی 2: 1 طبقه بندی می شود زیرا از دو ورقه چهار وجهی سیلیکون تشکیل که اتم های اکسیژن را با یک ورقه آلومینیومی هشت وجهی که بین آنها قرار و تشکیل می شود.
کانی رسی سه لایه مونتموریلونیت با لایه‌های اولیه خنثی از طریق جایگزینی هم‌شکل بار منفی می‌یابد، به عنوان مثال زمانی که آلومینیوم در یک ورق چهار وجهی جایگزین سیلیکون می‌شود یا منیزیم جایگزین آلومینیوم در یک ورق هشت‌وجهی می‌شود .

مقاومت مصالح

ایزومورفیسم یک پدیده مهم در بنتونیت است زیرا زمانی که سطح دارای بار منفی توسط کاتیون های قابل تعویض (Ca2+، Na + و Mg2 + ) متعادل می شود، ویژگی منحصر به فرد خود را به دست می آورد. اگر کاتیون تبادلی غالب در بنتونیت Na + باشد ، خاک رس به‌عنوان بنتونیت سدیم شناخته می‌شود و اگر Ca2+ مبادله شود، بنتونیت کلسیم است .

بنتونیت سدیم در کامپوزیت های سیمان بسیار مفید است زیرا توانایی آن در متورم شدن هنگام پراکندگی در آب و همچنین ایجاد پراکندگی های پایدار  است. بنتونیت به عنوان یک گسترش، در سیستم های سیمانی سبک وزن، به عنوان یک کنترل آب آزاد ، افزودنی از دست دادن سیال یا عامل ضد ته نشینی عمل می کند. دوغاب سیمان مبتنی بر بنتونیت را می توان با مخلوط کردن خشک خاک رس و سیمان یا با هیدراته کردن خاک رس در آب مخلوط قبل از افزودن سیمان تهیه کرد. در طراحی دوغاب سیمان، هیدراتاسیون کامل بنتونیت در آب مخلوط مفید است. زیرا یون های Ca2 + موجود در دوغاب سیمان از هیدراتاسیون آن جلوگیری می کنند.

ویژگی ها و مزایا مواد کاهنده مقاومت زمین (بنتونیت)

• تا پنج برابر وزن خود آب را جذب می کند
• تا سیزده برابر حجم خشک خود متورم می شود که مقاومت در برابر تماس را تا حد زیادی بهبود می بخشد
• از الکترود محافظت می کند و با گذشت زمان ویژگی ها را تغییر نمی دهد
• مناسب برای استفاده در ترانشه ها و به خصوص گمانه ها
• مقرون به صرفه است زیرا در مقایسه با محلول های مبتنی بر سیمان به محصول کمتری نیاز دارد
• مقاومت نصب ، بنتونیت به میزان رطوبت آن از حدود 3 اهم متر به بالا متغیر است.

کاربرد مواد کاهنده مقاومت زمین (بنتونیت)

مواد کاهنده مقاومت زمین، بنتونیت و هایدنس حفاری در طراحی خمیر سیمان در حدود 20-2 درصد وزنی سیمان (BWOC) استفاده می شود . سوسپانسیون بنتونیت با استفاده از پودر در غلظت 4 درصد BWOC تهیه شد. خاک رس در دور 4000 به مدت 15 ثانیه برش داده شد و سپس در 12000 دور در دقیقه تا زمان تنظیم 5 دقیقه به پایان رسید. تعلیق ها در زمان های مختلف قدیمی بودند. دوغاب پیر در زمان صفر. یعنی فقط presheared برچسب PS_0 داشت. همان نامگذاری برای همه سوسپانسیون های بنتونیت، با استفاده از PS و زمان پیری (به عنوان مثال، PS_30 برای زمان پیش هیدراتاسیون 30 دقیقه) به تصویب رسید.

رئولوژی با استفاده از ویسکومتر OFITE مدل 900 اندازه گیری شد. سوسپانسیون های کهنه شده به شدت همگن شده و سپس به فنجان ویسکومتر منتقل شدند. سپس دوغاب های بنتونیت با سرعت 600 دور در دقیقه به مدت 75 ثانیه به هم زده شدند تا از تعادل دما قبل از انجام مطالعه رئولوژیکی اطمینان حاصل شود.

اثر نمک کلرید کلسیم بر فرآیند هیدراتاسیون بنتونیت نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. حدود 2% BWOC CaCl 2 به سوسپانسیون های بنتونیت کهنه اضافه شد. مخلوط را در یک فلاسک استوانه ای 100 میلی لیتری ریخته و به مدت 2 ساعت در دمای اتاق می گذاریم. حجم مایع رویی ثبت شد.

تست های آماده سازی دوغاب و پایداری مطابق چگالی بخش‌های مختلف هسته‌های مبتنی بر سیمان سخت‌شده با استفاده از آنالایزر چگالی خودکار ULTRAPYC 1200e که توسط Quantachrome Instruments ارائه شده است اندازه‌گیری شد. تجزیه و تحلیل فضای منافذ بخش‌های بالا، میانی و پایینی هسته‌های سیمانی استوانه‌ای سخت شده با استفاده از تکنیک تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) مورد بررسی قرار گرفت. نمودار جریان کار آزمایشی در شکل نشان داده شده است .

 اثر الکترولیت (کلرید کلسیم)

هنگامی که دوغاب سیمان پشت پوشش قرار می گیرد، چندین ساعت طول می کشد تا ببندد. در این دوره انتظار می رود که بنتونیت خواص خود را حفظ کرده و ذرات کامپوزیت سیمان را به طور همگن پراکنده نگه دارد.

مواد کاهنده مقاومت زمین، شتاب دهنده ها در طراحی سیمان سبک وزن برای کاهش زمان ضخیم شدن و بهبود سرعت توسعه مقاومت استفاده می شود. CaCl 2 ، یک الکترولیت، یک شتاب دهنده رایج است. هنگامی که خاک رس در معرض آب قرار می‌گیرد، یون‌های سدیم کانی خاک رس و یون‌های حاصل از محیط حجیم، لایه دوگانه اطراف ذرات را تشکیل می‌دهند.
این نیرو مسئول پایداری سیستم کلوئیدی است، افزودن یون های کلسیم لایه دوگانه را سرکوب کرده و ساختار شبکه را به خطر می اندازد که منجر به لخته سازی، رسوب و بی ثباتی سوسپانسیون کلوئیدی می شود .

CaCl 2 اغلب در غلظت 2-4٪ BWOC استفاده می شود. با این حال، در غلظت های بالاتر، دوغاب بسیار چسبناک می شود و نیاز به یک دیسپرس کننده دارد. آزمایشات اولیه نشان داد که 2% BOWC را می توان بدون نیاز استفاده کرد. اثر 2% CaCl 2 بر روی سیستم های بنتونیت قدیمی تهیه و با بنتونیت در غلظت 4% BWOC در جدول است . نتایج نشان می دهد که CaCl 2 قادر به تضعیف نیروی دافعه بین ذرات نیست. این نشان می دهد که پیش برش شدید قادر به ایجاد نیروی دافعه کافی برای مقابله با اثر فشرد سازی کلرید کلسیم است.

سخن پایانی

قبل از استفاده از آن در یک سیستم سیمانی سبک، ترجیح می شود که بنتونیت سدیم را پیش هیدرات کنید. این فعالیت خاصیت گسترش خاک رس را افزایش می دهد. با این حال، بحثی در مورد زمان بهینه پیش هیدراتاسیون بنتونیت وجود دارد. این مطالعه به دنبال رفع این سردرگمی است. رئولوژی و پایداری سوسپانسیون‌های بنتونیت قدیمی مورد بررسی قرار گرفت. اثر کلرید کلسیم، یک شتاب دهنده معمولی، بر خاصیت کلوئیدی ذرات بنتونیت نیز مورد مطالعه قرار گرفت.
تغییر در چگالی و تجزیه و تحلیل فضای منافذ بخش‌های مختلف هسته‌های استوانه‌ای مبتنی بر سیمان برای ارزیابی همگنی خمیرهای سیمان سبک سخت‌شده 13.5ppg استفاده شد.

بنتونبت چاه ارت

• ذرات بنتونیت پس از برش دادن به طور کامل متورم نمی شوند و به زمان بیشتری برای اشباع شدن نیاز دارند. با این حال، تورم تنها با پیش برش برای رسیدن به تاثیر مطلوب خاک رس کافی بود
• پیش برش شدید ذرات بنتونیت با نرخ برش بالا ترجیحاً به مدت 5 دقیقه کافی است و نگه داشتن سوسپانسیون ها برای مدت طولانی تر تنها به زمان غیرمولد کمک می کند.
• نمک کلرید کلسیم هیدراتاسیون بنتونیت را مهار می کند، بنابراین، دوغاب های سیمان باید با آب دیونیزه طراحی شوند.
• تمام سیستم های سیمانی سبک وزن طراحی و با سوسپانسیون های بنتونیتی با سن 0 تا 120 دقیقه، همگنی و پایداری یکسانی را نشان دادند .
  با تغییر چگالی ناچیز و توزیع انداز منافذ در بخش های مختلف هست های مبتنی بر سیمان پخت، مشخص می شود.

می توانید با کلیک کردن بر روی دوزینگ پمپ Lewa لوا مشخصات و قیمت این محصول را مشاهده نمایید.

سوالات متداول