Densité de la boue de bentonite
1. Classification et performance des boues
1.1 Classification
La bentonite, également appelée roche bentonitique, est une roche argileuse à forte teneur en montmorillonite, souvent enrichie en illite, kaolinite, zéolite, feldspath, calcite, etc. On distingue trois types de bentonite : la bentonite sodique (sol alcalin), la bentonite calcique (sol alcalin) et la terre décolorante naturelle (sol acide). Parmi ces types, on distingue également la bentonite calcique-sodique et la bentonite calcique-magnésienne.
1.2 Performance
1) Propriétés physiques
La bentonite est blanche et jaune clair à l'état naturel, tandis qu'elle apparaît également en gris clair, vert clair, rose, brun rouge, noir, etc. La rigidité de la bentonite varie en raison de ses propriétés physiques.
2) Composition chimique
Les principaux composants chimiques de la bentonite sont le dioxyde de silicium (SiO₂), l'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) et l'eau (H₂O). La teneur en oxyde de fer et en oxyde de magnésium est parfois élevée, et le calcium, le sodium et le potassium sont souvent présents dans la bentonite en différentes concentrations. La teneur en Na₂O et CaO de la bentonite influence ses propriétés physiques et chimiques, et même la technologie de fabrication.
3) Propriétés physiques et chimiques
La bentonite se distingue par son hygroscopicité optimale, c'est-à-dire sa capacité d'expansion après absorption d'eau. Le facteur d'expansion, associé à l'absorption d'eau, atteint jusqu'à 30 fois. Elle peut être dispersée dans l'eau pour former une suspension colloïdale visqueuse, thixotrope et lubrifiante. Elle devient malléable et adhésive après mélange avec des débris fins tels que l'eau, la boue ou le sable. Elle est capable d'absorber divers gaz, liquides et substances organiques, et sa capacité d'adsorption maximale peut atteindre 5 fois son poids. La terre décolorante acide tensioactive peut adsorber les substances colorées.
Les propriétés physiques et chimiques de la bentonite dépendent principalement du type et de la teneur en montmorillonite qu'elle contient. En général, la bentonite sodique présente des propriétés physiques et chimiques et des performances technologiques supérieures à celles de la bentonite calcique ou magnésienne.
2. Mesure continue de la boue de bentonite
LeLonnmeteren lignebentoniteslurrydensitémètreest en lignedensimètre de pâteFréquemment utilisée dans les procédés industriels. La masse volumique d'une boue désigne le rapport entre son poids et celui d'un volume d'eau donné. La masse volumique de la boue mesurée sur site dépend du poids total de la boue et des déblais de forage. Le poids des adjuvants, le cas échéant, doit également être pris en compte.
3. Application de la boue dans différentes conditions géologiques
Il est difficile de percer un trou dans les couches de sable, de gravier, de galets et les zones brisées pour obtenir des propriétés de liaison mineures entre les particules. La solution réside dans l'augmentation de la force de liaison entre les particules et dans l'utilisation de la boue comme barrière protectrice dans ces strates.
3.1 Effet de la densité de la boue sur la vitesse de forage
La vitesse de forage diminue avec l'augmentation de la densité de la boue. Elle diminue significativement, notamment lorsque la densité de la boue est supérieure à 1,06-1,10 g/cm.3Plus la viscosité de la boue est élevée, plus la vitesse de forage est faible.
3.2 Effet de la teneur en sable des boues sur le forage
La teneur en débris rocheux de la boue présente des risques lors du forage, entraînant des trous mal purifiés et des blocages ultérieurs. De plus, elle peut provoquer des excitations par succion et pression, entraînant des fuites ou un effondrement du puits. La teneur en sable est élevée et les sédiments dans le trou sont épais. L'hydratation provoque l'effondrement de la paroi du trou, ce qui facilite le décollement de la peau de la boue et provoque des accidents dans le trou. De plus, cette forte teneur en sédiments entraîne une usure importante des tuyaux, des trépans, des chemises de cylindre de pompe à eau et des tiges de piston, et leur durée de vie est réduite. Par conséquent, afin d'assurer l'équilibre de la pression de formation, la densité de la boue et la teneur en sable doivent être réduites autant que possible.
3.3 Densité du lisier dans un sol meuble
Dans les sols meubles, une densité de boue trop faible ou une vitesse de forage trop élevée peuvent entraîner l'effondrement du trou. Il est généralement préférable de maintenir une densité de boue à 1,25 g/cm.3dans cette couche de sol.
4. Formules courantes de lisier
Il existe de nombreux types de boues en ingénierie, mais on peut les classer selon leur composition chimique. La méthode de dosage est la suivante :
4.1 Bouillie de Na-Cmc (carboxyméthylcellulose sodique)
Cette suspension visqueuse est la plus courante, et le Na-CMC contribue à l'augmentation de la viscosité et à la réduction des pertes en eau. Sa formule est la suivante : 150 à 200 g d'argile de haute qualité, 1 000 ml d'eau, 5 à 10 kg de carbonate de sodium et environ 6 kg de Na-CMC. Ses propriétés sont les suivantes : densité de 1,07 à 1,1 g/cm³, viscosité de 25 à 35 s, perte en eau inférieure à 12 ml/30 min et pH d'environ 9,5.
4.2 Suspension de sel de fer et de chrome-Na-Cmc
Cette suspension présente une forte viscosité et une grande stabilité, et le sel de fer et de chrome joue un rôle dans la prévention de la floculation (dilution). Sa formule est la suivante : 200 g d’argile, 1 000 ml d’eau, ajout d’environ 20 % d’une solution alcaline pure à 50 % de concentration, ajout de 0,5 % d’une solution de sel de ferrochrome à 20 % de concentration et ajout de 0,1 % de Na-CMC. Ses propriétés sont les suivantes : masse volumique de 1,10 g/cm³, viscosité de 25 s, perte d’eau de 12 ml/30 min et pH de 9.
4.3 Boue de sulfonate de lignine
Le sulfonate de lignine est dérivé des résidus de pâte au sulfite et est généralement utilisé en association avec un agent alcalin de charbon pour résoudre les problèmes d'antifloculation et de perte d'eau des boues en augmentant leur viscosité. La formule est la suivante : 100 à 200 kg d'argile, 30 à 40 kg de résidus de pâte au sulfite, 10 à 20 kg d'agent alcalin de charbon, 5 à 10 kg de NaOH, 5 à 10 kg d'antimousse et 900 à 1 000 L d'eau pour 1 m³ de boue. Les propriétés de la boue sont les suivantes : densité de 1,06 à 1,20 g/cm³, viscosité en entonnoir de 18 à 40 s, perte d'eau de 5 à 10 ml/30 min, et 0,1 à 0,3 kg de Na-CMC peuvent être ajoutés pendant le forage pour réduire davantage les pertes d'eau.
4.4 Boue d'acide humique
La boue d'acide humique utilise un agent alcalin de charbon ou de l'humate de sodium comme stabilisant. Elle peut être utilisée en association avec d'autres agents de traitement tels que le Na-CMC. La formule de préparation de la boue d'acide humique consiste à ajouter 150 à 200 kg d'agent alcalin de charbon (poids sec), 3 à 5 kg de Na₂CO₃ et 900 à 1 000 L d'eau à 1 m₃ de boue. Caractéristiques de la boue : densité de 1,03 à 1,20 g/cm₃, perte en eau de 4 à 10 ml/30 min, pH de 9.
Date de publication : 12 février 2025
