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November 2022

ベントナイトスラリーにおける添加剤の使用

ベントナイトはモンモリロナイトを主なミネラル成分とする非金属鉱物であり、通称「万能土」と呼ばれ、一般に緻密な塊状、葉状、繊維状または放射状集合体である。ベントナイトは強い吸湿性と膨張性を持ち、自身の体積の8 ~ 15倍の水量を吸収でき、体積の膨張は数倍から30倍に達することができる、水媒体中には一定の粘性、チクソトロピー性、潤滑性などを有するゲル化または懸濁状に分散することができる。

上記性質が施工ニーズに達していない場合は、ベントナイトスラリーの関連性質をポリマー添加剤を添加した形態で改善することができる。ベントナイト懸濁液にポリマーを混入することで、その流動性、浸透性、安定性を改善することができる。ポリマーはベントナイト懸濁液中で以下の役割を果たす:

(1)粘度調整作用

ベントナイト自体は吸水してゲル状または懸濁状になり、この状態のベントナイトスラリーは一定の粘性を持ち、ポリマーとベントナイトスラリー中の水分子が結合して特殊なゲル構造を形成し、粘度を高める。ポリマーを添加するベントナイトの特性は、ポリマーネットワークと流体媒体との相互作用に依存する。

(2)濾液減少作用

ベントナイト添加剤は粘土表面に吸着して吸着層を形成し、粘土粒子の凝集が大きくなるのを阻止することができる、一方、ベントナイトスラリー循環攪拌作用により分解された微粒子は吸着により安定し、もはや大粒子に結合しないことができる。これにより、ベントナイトスラリーが薄く緻密なケーキを形成し、濾液の流失量を低減するのに十分な量の微粒子割合を保証することができる。

(3)粘土抑制作用

ベントナイト懸濁液はケーシングと地層の隙間に充填されるため、主要地層にベントナイトスラリーの影響を受ける粘土物質が含まれている場合は、ベントナイト懸濁液に粘土抑制を実施しなければならない。ポリマーの使用により、粘土粒子の吸水が阻止され、膨張が防止され、環状隙間が押し出される脅威が除去される。施工中の避けられない比較的長い滞留時間のため、地層中の粘土物質がベントナイト懸濁液中の水を吸収することを防止し、及びベントナイト懸濁液中に地層中の粘土物質を溶解しすぎることを防止するために、環状隙間中の潤滑懸濁液中に粘土抑制作用を提供しなければならない。

(4)希釈作用

施工要求の継続的な向上に伴い、一部の施工者はベントナイトメーカーに粘度の大きいベントナイトの提供を要求し、実際の使用過程でこれらのベントナイトの流動性は相対的に低下し、一部のポリマーは元の粘度を維持したまま懸濁液の流動性能を改善する。

(5)漏れ止め作用

大きな穴や大きな亀裂を有する地層においても、圧力差によりベントナイトがこれらの隙間に入り込み、懸濁液の流入による圧力低下に対する有効な措置の1つはポリマーを添加し、ベントナイト懸濁液中に支持構造を形成し、異なる充填材の特性(例えば寸法、粘度、強度)の組み合わせにより異なるシール効果を達成することができる。

(6)潤滑作用

潤滑効果は通常、ベントナイトスラリーが環状隙間に充填され、ベントナイトスラリーの流動性と支持作用を利用して実現される。場合によっては、ベントナイト自体の特性上、潤滑作用が明らかでない場合には、ベントナイト懸濁液にポリマー添加剤を添加して、より良い潤滑または減摩効果を得ることができます。

異なる添加剤の使用量と使用効果に対して、私たちはこれらのポリマー添加剤の使用に関する研究を続け、顧客により良いポリマー添加剤の使用方案を提供し、ベントナイトスラリーの使用品質を保証することを目指します。