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鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的分散程度較鈣質(zhì)膨潤(rùn)土高,鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質(zhì)膨潤(rùn)土和鈣質(zhì)膨潤(rùn)上吸水膨脹產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是:
1)陽(yáng)離子可以將膨潤(rùn)土顆粒聯(lián)結(jié)在起,制約了膨潤(rùn)土顆粒的分散。多價(jià)離子比一價(jià)離子電荷密度大,顆粒之間產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電引力,使膨潤(rùn)土顆粒聯(lián)結(jié)的能力強(qiáng),因此鈣質(zhì)膨潤(rùn)土的分散能力比鈉質(zhì)膨潤(rùn)土要弱。
2)蒙脫石晶格置換產(chǎn)生的負(fù)電荷要吸附電性相反的離子來(lái)平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在于溶液當(dāng)中,帶負(fù)電荷的蒙脫石顆粒吸附水化陽(yáng)離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價(jià)數(shù)的兩次方成反比,即陽(yáng)離子價(jià)高,水化膜薄,膨脹倍數(shù)低;而陽(yáng)離子價(jià)效低,水化膜厚,膨脹倍數(shù)高。
酸活化法是利用硫酸、鹽酸、草酸等對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行活化。膨潤(rùn)土經(jīng)酸活化后,層間的Na 、Mg2 等轉(zhuǎn)化為可溶性鹽類(lèi)溶出,同時(shí),膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)通道中的雜質(zhì)也被溶解,從而增大了膨潤(rùn)土層間距、孔道容積,進(jìn)而增強(qiáng)了其吸附性能。B. Benguella 等〔1〕用硫酸對(duì)天然膨潤(rùn)土進(jìn)行活化,并利用改性后的膨潤(rùn)土吸附兩種酸性染料,數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)酸活化后,膨潤(rùn)土比表面積由23 m2/g 增大到56 m2/g。
鉆井膨潤(rùn)土具有良好的懸浮性、觸變性,濾失量小、造漿性能好,配制方便、易調(diào)整鉆井液比重等特點(diǎn),是深井及海洋鉆井工程必不可少的理想基礎(chǔ)材料。鉆井膨潤(rùn)土基本上采用鈉基膨潤(rùn):造漿率15-18立方米每噸。
一、鉆井膨潤(rùn)土作用及用途
1、堵漏:黃土層漏失、基巖裂隙漏失都需要用來(lái)配漿堵漏。
2、護(hù)壁:在井壁上形成泥餅,減少鉆井液內(nèi)的水份向井壁滲透,起到保護(hù)井壁穩(wěn)定的作用。
3、攜砂:配制一定數(shù)量的高比重大粘度的鉆井膨潤(rùn)土泥漿定期打入井內(nèi),將井內(nèi)掉塊、巖屑順利攜帶出井外,保持井內(nèi)干凈。
4、配治塌泥漿:井壁長(zhǎng)時(shí)間浸泡發(fā)生垮塌,常規(guī)泥漿仍不能維護(hù)井壁時(shí),就要加鉆井膨潤(rùn)土以提高比重、切力、粘度達(dá)到穩(wěn)定井壁之目的。