对伊拉克膨润土生产钻井泥浆土的研究教学文稿.ppt

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1、对伊拉克膨润土生产钻井泥浆土的研究二.伊拉克膨润土矿的特点：众所周知，膨润土工业就是对天然膨润土矿进行不同程度的加工。而天然生成的膨润土矿由于地质成因不同，矿与矿之间，不同矿层之间，性能是千差万别的。因此，要生产出合格产品，首要工作就是对拟使用的原矿进行深入分析与了解，为今后的工艺设计提供依据。伊拉克方面先后二次空运当地的膨润土原矿样品给我方，合计200多公斤，供我方研究测试。我方组织了国内数家机构与专家，经过反复测试，才认识到伊拉克膨润土矿与大多数中国膨润土矿相比，具有十分显著的特点：1.伊拉克膨润土矿物组成中

2、不仅含有膨润土的主要成分蒙脱石，而且还含有凹凸棒石的主要成分坡缕石。是二种粘土矿物的混合体。这种类型的膨润土矿，中国国内尚未发现，估计世界上也比较少见。2.伊拉克原矿各矿块（层）之间，有时以蒙脱石为主，有时以坡缕石为主，二种矿物的相对含量，波动与变化很大。但总粘土（蒙脱石＋坡缕石）含量都是大于70％。3.伊拉克原矿中的蒙脱石，有时候以天然钙基为主，有时候以天然钠基为主。矿块（层）之间也波动变化很大。4.伊拉克膨润土矿是明显的沉积型矿床。外观为大块片（层）状，矿质细腻密实，类似南方人打制的糯米年糕。矿体坚韧，保水能

3、力强，不易破碎与自然风化。三.伊拉克膨润土矿生产钻井泥浆土的关键技术：一般来说，国内钻井膨润土的生产，并非高难技术。但由于伊拉克膨润土矿的特殊性，反复小试后证明：如果简单套用国内常见的工艺与方法，那么，伊拉克膨润土矿就无法生产出达到国际公认的API标准的钻井泥浆土。为了说明这一问题，需要先从钻井泥浆的作用与机理说起：1.钻井泥浆的作用：钻井液的流变性是钻井液的一项基本性能，它在解决下列钻井问题是起着十分重要的作用：（1）携带岩屑，保证井底和井眼的清洁；（2）悬浮岩屑；（3）提高机械钻速；（4）保持井眼的规则和保证

4、井下安全。2.钻井泥浆膨润土质量标准：3.我们对泥浆土三个重要指标的认识与理解：（1）粘度：粘度反映的是在水溶液中，膨润土小颗粒之间的内摩擦力。即颗粒分散与颗粒聚结之间的相对运动。该运动的内在动力是土颗粒端面之间的化学电位差。泥浆土标准中粘度指的是表观粘度（视粘度、有效粘度）。表观粘度由塑性粘度与结构粘度构成，即：表观粘度=塑性粘度+结构粘度。虽然粘度指标标示的数值符号是≥，但实际上并不是数值越高越好。简而言之：如果粘度数值很高的原因不是因为塑性粘度高，而是因为结构粘度高的话，那么，说明该泥浆体系中的粘土颗粒之间

5、的聚结能力大于分散能力，此时，钻井泥浆失去了流变性，同时也就失去了在钻井工程中的作用与意义。（2）屈服值/塑性粘度：该指标反映的是使流体开始流动所需的最小切应力，本质上反映的就是泥浆的结构粘度。这个指标所用的数值符号是≤，表示越小越好。也就是说，钻井泥浆的结构粘度其实是越小越好。与其对应的塑性粘度才是越大越好。（3）滤失量：该指标反映的是在一定的时间内与压力下，钻井泥浆溢出水分的数量。泥浆失去的水分越多，井壁形成的泥饼就越厚越松散。厚而松散的泥饼对钻井工程是极为不利的，会造成卡钻，井径不规则，甚至井壁垮塌等严重问

6、题。因此，这个指标所用的数值也是≤，表示越小越好。滤失量越小，钻井时产生泥饼就越薄而致密，护壁效果越好。4.用伊拉克膨润土矿生产钻井泥浆土的工艺与技术特点：原矿的特点决定了生产的工艺特点。简单地说，用伊拉克膨润土原矿生产达到API-13A标准的钻井泥浆土，工艺上至少有二个特点。（1）钠化前的原矿破碎：一般钙基膨润土矿在钠化处理前并不必须经过破碎。原矿进厂后，经过一段时间的堆放后，大多数能够自然风化。即便来不及自然风化而存在大块矿，一般经过一次对辊机破碎，就能解决问题。但伊拉克原矿质地坚韧，保水能力强，不论堆放多少

7、时间，都不会自然风化。矿石体形又大又扁又粘，不适用于进料入口较小，以挤压、冲击为工作原理的破碎机械。我们经过试验，自行设计了一套先以高速剪切力为工作原理的链条式粗破，后以对辊挤压机进行均匀性细破的组合破碎机组，才解决了这一难题。使用这套设备，可以不受原矿的大小、形状、水分、粘性的限制，最终都能将原矿细破至3毫米以下的均匀小颗粒。原矿破碎对伊拉克矿生产钻井泥浆土具有特殊的意义。其一是可以用物理方法降低凹凸棒石的结构粘度，提高与改善凹凸棒石粘土的流变性能；其二是原矿破碎后，矿物结构发生了变化，从不易干燥变成了容易干燥

8、。降低了磨粉前的烘干成本。其三是增加了颗粒表面接触面积，为下一步的钠化处理创造了良好的条件。（2）化学添加剂的选用：按照API-13A标准规定的测试方法，伊拉克膨润土原矿粉的600转粘度在5至20之间（标准≥30），滤失量高达40至50之间（标准≤15）。事实证明：伊拉克原矿不用化学添加剂改性，产品质量肯定无法达标。而用什么添加剂来改善产品的泥浆性能，让产品质量全面达到A