Буріння свердловин є одним з обов'язкових процесів, без якого не можна обійтися в багатьох промислових галузях. Свердловина є невід'ємним інструментом для видобутку нафти і газу, за допомогою свердловини забезпечуються водою житлові будинки, також свердловини необхідні під час деяких будівельних робіт. Сам процес буріння дуже складний, що вимагає певних знань, умінь, уваги, а також використання спеціальних інструментів і технологій. Одним з головних компонентів, який є прямим учасником у формуванні свердловини, виступає бентонітова глина. Вона являє собою мінерал глинистого походження. Головне її властивість полягає в багаторазовому збільшенні речовини в обсязі при взаємодії з водою. Це обумовлено її шаруватою структурою, що потрапила волога в яку дає можливість матеріалу в кілька разів збільшитися в обсязі.
Для бентонітової глини характерні наступні особливості:
- Пластичність. При взаємодії з водою, глина набуває консистенції, схожу на пластилін, якій можна надати будь-яку форму шляхом впливу невеликого тиску.
- Набухання. Якщо змішати дану глину з водою, то вона збільшиться в об'ємі приблизно в 14-16 разів.
- Сорбційних. Глина поглинає з навколишнього середовища і утримує на своїй поверхні частинки, іони, молекули.
- Вогнетривкість і спекаемость. Вона не плавиться під впливом дуже високих температур, а навпаки, набуває дуже тверду структуру.
Бентонітова глина для буріння свердловин є необхідним матеріалом, так як саме вона використовується для утримання стінок свердловини і запобігання небажаних обвалів. Особливо у випадках, коли робиться досить глибока свердловина, де ризик обвалу стінок істотно вище. Для того, щоб правильно сформувати стійкі стінки свердловини, бентонітова глина змішується з водою в пропорціях 1 кубометр води на 50 кг сухої маси, після чого вона набуває гелевидний стан і легко розподіляється по стінках, роблячи їх рівними. Також вода, яка використовується при формуванні свердловин, завдяки бентонітової глини залишається всередині свердловини.
Крім того, якщо впливати на глину механічно, то відбудеться перехід зі стану гелю до твердого стану, що є унікальною властивістю. Завдяки цьому є можливість формувати стінки свердловини одночасно з тим, як бур просувається вглиб.
Завдяки сорбційним властивостям бентонітової глини, про які згадувалося вище, джерело залишається повністю захищеним від проникнення токсинів та інших агресивних речовин, що дозволяє використовувати бентонітову глину при бурінні свердловин питної води.
Використання бентонітової глини при бурінні свердловин має такі переваги:
- Завдяки змінності є можливість змінювати властивості глини прямо в ході робочого процесу;
- Гідравліка долота залежить від щільності складу, реологічних властивостей, якими він володіє, а також від виходу;
- За допомогою бентоніту можна зробити розчин більш щільним, тим самим збільшивши підйомну силу;
- На цілісність і міцність свердловини впливає можливість швидкого видалення осколків породи з її Свол;
- економічність;
- Скорочуються терміни буріння свердловини в зв'язку з прискоренням процесу буріння;
- Дозволяє зберігати чистим бур під час роботи, а також запобігає нагріванню пілотної головки;
- Завдяки в'язкості шлам виводиться значно легше;
- Є екологічним матеріалом, завдяки чому може застосовуватися при бурінні свердловин питної води;
- Полегшує роботу з нестійкими грунтами.
У зв'язку з тим, що бентонітова глина має певні властивості і перевагами, про які йшлося вище, вона відмінно себе зарекомендувала під час буріння свердловин різного призначення. Те, наскільки ефективним буде буріння, багато в чому залежить саме від властивостей бентонітової розчину. У свою чергу, буріння оцінюється на підставі таких якісних показників:
- Вихід розчину. Основним фактором успішного приготування розчину високої якості є відповідна модифікація, а також фракція помелу складових його речовин. Для приготування розчину може знадобитися різна кількість бентоніту, що і є визначенням виходу.
- Зволоження, якість, а також концентрація зважених часток визначає, наскільки в'язким буде розчин. Взаємозв'язок підйомної сили і в'язкості прямопропорційно.
- Умовна в'язкість є гідравлічний опір течією;
- Характеристикою пластичної в'язкості виступає опір розчину і течії, утворене через механічного тертя.
- Водонепроникна плівка на стінках свердловини утворюється відповідно до висоти, яку має система фільтрації кірка.
Однак, дана глина дуже популярний компонент і користується великим попитом в різних областях.
Застосування бентонітової глини:
- Харчова промисловість (харчова добавка Е558, яка перешкоджає протягом тривалого часу злежування продуктів);
- Сільське господарство (добриво грунтів);
- Нафтогазова промисловість;
- Металургія (зокрема, ливарна справа);
- При виготовленні керамічних виробів;
- Для освітлення різних розчинів;
- Будівельна галузь;
- Косметична промисловість;
- фармакологія;
- Для оформлення жител земноводних тварин (тераріуми, акваріуми і ін.).
Як бачимо, практично відсутня галузь, в якій би не були знайомі з бентонітової глиною. Такий затребуваністю речовина зобов'язана своїм складом, який містить 70% монтмориллонита.
Родовища бентоніовой глини
Серед країн, які славляться покладами бентонітової глини, варто виділити: Росію, Іспанію, Україну, Італію, Грецію, США, Канаду. Саме території цих держав багаті бентонітом, який успішно і безперервно видобувається за допомогою відкритого способу в кар'єрах.
Найвідомішими родовищами бентонітової глини, які знаходяться на території РФ, є: Курганне, Кудринське, а також Омський, поруч з якими розташовані і найбільші її виробники. Відразу після навантаження бентоніт піддається дробленню, після чого сортується. Деякі частини дробленого бентоніту проходять сушку для подальшого використання під час приготування розчину для буріння.