添加剂在膨润土浆液中的运用

膨润土是以蒙脱石为主要的矿物质成分的非金属矿产,俗称“万能土”,一般为致密块状、叶片状、纤维状或放射状集合体。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性,可吸收自身体积8-15倍的水量,体积膨胀可达数倍至30倍;在水介质中能分散成胶凝或悬浮状,这种介质溶液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性等。

当上述性质达不到施工需求时,可以用加入聚合物添加剂的形式改善膨润土浆液的相关性质。聚合物混入膨润土悬浮液中可以改善其流动性、渗透性和稳定性。聚合物在膨润土悬浮液中发挥以下作用:

(1)粘度调节作用

膨润土本身会吸水形成凝胶状或悬浮状,该状态下的膨润土浆液具有一定的粘性,聚合物和膨润土浆液中的水分子结合形成特殊的凝胶结构,从而增加粘度。添加聚合物的膨润土的特性取决于聚合物网络与流体介质之间的相互作用。

(2)滤液减少作用

膨润土添加剂可吸附在粘土表面上形成吸附层,以阻止粘土颗粒絮凝变大;另一方面能把膨润土浆液循环搅拌作用下所拆散的细颗粒通过吸附稳定下来,不再粘结成大颗粒。这样就能保证足够量的细颗粒比例,从而使膨润土浆液能形成薄而致密的滤饼,降低滤液的流失量。

(3)黏土抑制作用

由于膨润土悬浮液是填充在壳体与地层的间隙中,当主要地层含有某些会受到膨润土浆液影响的黏土物质时,必须在膨润土悬浮液中实施粘土抑制。聚合物的使用阻止了粘土颗粒吸水并防止了它们膨胀,从而消除了环形间隙被挤压的威胁。由于施工中不可避免的较长的停留时间,为了防止地层中的黏土物质吸收膨润土悬浮液中的水,以及防止在膨润土悬浮液中溶解过多地层中的黏土物质,必须在环形间隙中的润滑悬浮液中提供粘土抑制作用。

(4)稀释作用

随着施工要求的不断提高,有些施工方会要求膨润土厂家提供稠度较大的膨润土,在实际使用过程中这些膨润土的流动性会相对降低,有些聚合物在保持原有稠度的情况下改善悬浮液的流动性能。

(5)堵漏作用

在具有大孔或大裂缝的地层中,膨润土也会因为压力差进入这些间隙中,应对悬浮液流入而导致压力降低的有效的措施的一种方法就是添加聚合物,在膨润土悬浮液中形成支撑结构,不同填充材料的特性(例如尺寸、稠度和强度)的组合可以达到不同的密封效果。

(6)润滑作用

润滑效果通常是膨润土浆液填充在环形间隙中,利用膨润土浆液的流动性和支撑作用来实现的。在某些情况下,由于膨润土本身的特性,润滑作用不明显时,可以将某些聚合物添加剂添加到膨润土悬浮液中,达到更好的润滑或减摩效果。

针对不同添加剂的用量及使用效果,我们会持续对对这些聚合物添加剂的使用进行相关研究,力争为客户提供更好的聚合物添加剂使用方案,保证膨润土浆液的使用质量。