بنتونیت حفاری اکما ( Bentonite )

بنتونیت حفاری اکما، ویژگی‌ها، کاربردها و روش مصرف

بنتونیت حفاری چیست؟

بنتونیت نوعی خاک رس متورم‌شونده با ترکیب عمده مونتموریلونیت است که خاصیت جذب آب بالایی دارد و می‌تواند به شکل ژل یا مایع چسبنده درآید. در حفاری چاه‌های نفت، گاز، آب و سایر حفاری‌های ژئوتکنیکی، بنتونیت نقش اساسی در تثبیت دیواره چاه و انتقال خرده‌های حفاری ایفا می‌کند.

استاندارد OCMA چیست؟

OCMA مخفف Oil Companies Materials Association است. این استاندارد برای بنتونیت حفاری تعیین می‌کند که محصول از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی مثل گرانروی، فیلتراسیون و درصد جامدات در بازه‌های مشخصی باشد تا برای عملیات حفاری مناسب تشخیص داده شود.
استاندارد OCMA یک درجه کیفی پایین‌تر از استاندارد API (موسسه نفت آمریکا) دارد اما همچنان برای بسیاری از پروژه‌های حفاری آب، خاکبرداری، و برخی پروژه‌های عمرانی مناسب است.

ویژگی‌های بنتونیت حفاری OCMA

بنتونیت حفاری اکما دارای ویژگی‌هایی مانند جذب آب بالا، پلاستیسیته و لجن‌دهی است. این رس معدنی قابلیت جذب آب را دارد و باعث ایجاد لجن کرم‌ مانند می‌شود که در جاهای متخلخل و خاکریزهای نفتی استفاده می‌شود.

همچنین، بنتونیت حفاری اکما دارای قدرت پلاستیسیته است که به معنای توانایی ایجاد و حفظ شکل محیط حفاری به کمک داشتن چگالش خاکریزهای خاک و لجن مورد استفاده در حفاری است.

ویژگی های بنتونیت

• جذب بالای آب: بنتونیت حفاری اکما دارای قابلیت جذب بالای آب است که به ایجاد حالت ژله‌ای و گل در حفاری کمک می‌کند.
• پایداری شیمیایی: این ماده دارای پایداری شیمیایی بالایی است و در برابر مواد شیمیایی مختلف مقاوم است.
• مقاومت در برابر حرارت: بنتونیت حفاری اکما مقاومت خوبی در برابر حرارت دارد و در دماهای بالا تغییر شکل نمی‌دهد.
• مقاومت در برابر سایش: این ماده مقاومت بالایی در برابر سایش دارد و به راحتی خراب نمی‌شود.
• قابلیت تعلیق‌پذیری: بنتونیت حفاری اکما دارای قابلیت تعلیق‌پذیری بالایی است که به پراکنده‌سازی مواد سنگین‌کننده و قطعات حفاری کمک می‌کند.
• پایداری در برابر فشار: این ماده دارای پایداری بالایی در برابر فشار است و در شرایط فشار بالا عملکرد خوبی دارد.
• مقاومت در برابر خوردگی: بنتونیت حفاری اکما مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد و به راحتی خراب نمی‌شود.
• قابلیت بازیافت: این ماده قابلیت بازیافت دارد و می‌توان آن را مجدداً به محصولات جدید تبدیل کرد.
• دوام بالا: بنتونیت حفاری اکما دارای دوام بالایی است و به راحتی خراب نمی‌شود.
• مقاومت در برابر کپک و قارچ: این ماده مقاومت خوبی در برابر کپک و قارچ دارد.

ویژگی‌های بنتونیت حفاری اکما OCMA

• گرانروی مناسب (حدود ۳۰ تا ۴۰ ثانیه طبق روش مارش فانتل)
• کنترل فیلتراسیون (حداکثر آب ازدست‌رفته حدود ۱۵ میلی‌لیتر)
• محتوای رس خالص بالا (حدود ۷۰-۸۰٪ مونتموریلونیت)
• توانایی بالای تشکیل سوسپانسیون پایدار
• میزان رطوبت استاندارد (حدود ۱۰٪)
• pH مناسب (بین ۸ تا ۱۰)
• توانایی تورم سریع در آب

کاربردهای بنتونیت حفاری

بنتونیت در حفاری‌های مختلف، به عنوان یک ماده کلیدی برای ساخت گل حفاری استفاده می‌شود. در حفاری چاه‌های آب، نفت، گاز و ژئوتکنیکی، بنتونیت با آب مخلوط شده و گل حفاری ایجاد می‌کند که نقش حیاتی در خنک کردن و روان‌سازی مته حفاری، حمل خرده‌های سنگ به سطح زمین و ایجاد فشار هیدرواستاتیک برای تثبیت دیواره چاه دارد. خاصیت تورم و ژل شدن بنتونیت باعث می‌شود که منافذ دیواره چاه بسته شده و از ریزش و نشت جلوگیری شود، به ویژه در زمین‌های سست و ناپایدار.

در حفاری‌های عمرانی مانند ساخت تونل، مترو یا دیوارهای آب‌بند، بنتونیت برای ایجاد یک سوسپانسیون چسبنده استفاده می‌شود که فضای حفاری را پایدار نگه می‌دارد و از نفوذ آب یا خاک جلوگیری می‌کند. همچنین در عملیات شمع‌کوبی و دیوار دیافراگمی، بنتونیت به عنوان سیال نگهدارنده عمل کرده و اجازه می‌دهد بتن‌ریزی بدون ریزش دیواره‌ها انجام شود. خواص کنترل فیلتراسیون و گرانروی مناسب بنتونیت، کارایی آن را در انواع پروژه‌های حفاری افزایش داده و کیفیت نهایی کار را تضمین می‌کند.

کاربرد بنتونیت OCMA در صنایع و پروژه‌های مختلف مانند این موارد :

• حفاری چاه‌های آب
• حفاری‌های ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی
• حفاری چاه‌های اکتشافی معدنی
• پروژه‌های ساخت تونل و مترو
• لایه‌گذاری و ساخت دیوارهای آب‌بند (Slurry Walls)
• ساخت گل حفاری برای خنک کردن مته و حمل خرده سنگ‌ها به سطح

روش استفاده بنتونیت حفاری اکما

نحوه مصرف:
ابتدا آب تازه داخل میکسر یا مخزن آماده می‌شود. سپس بنتونیت به تدریج به آب اضافه می‌شود تا گل حفاری غلیظی ایجاد شود. در طول مخلوط‌سازی، باید به طور مداوم هم زده شود تا از تجمع کلوخه جلوگیری شود.
گاهی از همزن‌های مکانیکی یا پمپ‌های دور بالا برای بهتر مخلوط کردن استفاده می‌شود.

مقدار مصرف:
میزان بنتونیت مورد نیاز بستگی به شرایط زمین، نوع حفاری، عمق حفاری، و خواص فیزیکی مورد انتظار دارد، ولی به طور کلی:

• برای گل‌های سبک حفاری آب: حدود ۱۵ تا ۲۵ کیلوگرم بنتونیت در هر مترمکعب آب.
• برای حفاری‌های سخت‌تر یا خاک‌های ناپایدار: تا ۳۰ یا حتی ۴۰ کیلوگرم در هر مترمکعب آب.

محل استفاده:

• در چاه‌های آب برای تثبیت دیواره و جلوگیری از ریزش.
• در حفاری‌های ژئوتکنیک برای تشکیل گل سوسپانسیون جهت انتقال خرده‌سنگ.
• در ساخت دیوار آب‌بند به عنوان مانع نفوذ آب در سدسازی و تونل‌سازی.
• ساخت چاه ارت

مزایای استفاده از بنتونیت حفاری اکما

• کاهش هزینه : اقتصادی‌تر نسبت به بنتونیت‌های گران‌تر با کیفیت API و به کاهش هزینه‌های کلی حفاری کمک می کند.
• قابلیت کار در پروژه‌هایی که نیاز به خواص حفاری فوق‌العاده سخت ندارند.
• کاربرد آسان: آماده‌سازی این ماده برای حفاری آسان و سریع است.
• کاهش اصطکاک در محفظه حفاری: این ماده باعث کاهش اصطکاک بین دیواره محفظه حفاری و سیم حفاری می‌شود که از طریق آن می‌توان بار حفاری را بهیاده کرد.
• حفظ استحکام دیواره‌ها: بنتونیت حفاری اکما باعث حفظ استحکام و ایمنی دیواره‌ها در حفاری می‌شود.
• کنترل دمای حفاری: این رس معدنی باعث کنترل دمای حفاری می‌شود و از ایجاد تغییرات غیر قابل کنترل دمایی جلوگیری می‌کند.
• جلوگیری از نشت ورودی: بنتونیت حفاری اکما تراکم قابل توجهی دارد و باعث می‌شود تا دیواره‌ها از نشت ورودی جلوگیری کنند.
• قابلیت تورم بالا: بنتونیت قابلیت تورم بالایی دارد و می‌تواند حجم اولیه خود را تا 15 تا 30 برابر افزایش دهد.
• ظرفیت تبادل کاتیونی: بنتونیت توانایی جذب و تبادل یون‌ها را دارد که به کنترل خواص رئولوژیکی گل حفاری کمک می‌کند.
• پلاستیسیته: بنتونیت قابلیت تغییر شکل بدون شکستگی را دارد که در عملیات حفاری بسیار مهم است.
• مقاومت در برابر آلودگی‌های یونی: بنتونیت در برابر آلودگی‌های یونی مقاوم‌تر است و می‌تواند در شرایط مختلف حفاری استفاده شود.