Как выбрать бентонит для гнб
Буровой раствор для ГНБ. Сравнение марок бентонита
Качество бентонита напрямую влияет на эффективность жидкой смеси, подаваемой в канал во время бурения. 
При использовании низкокачественного раствора страдает рабочее оборудование. Агрегаты и узлы испытывают повышенные нагрузки, что чревато выходом из строя насосов высокого давления (НВД), гидравлики и двигателя. Низкосортный раствор и нарушение технологий бурения являются причиной:
Применение бентонитового сырья, содержание минерала (М) в котором превышает 80%, позволяет избежать вышеперечисленные аварийные ситуации. Эффективность смеси определяется такими критериями, как:
Для сравнения рассмотрим характеристики пяти марок бентонитового порошка отечественного и зарубежного происхождения.
Бентокон Супер БК
Недорогой отечественный продукт, произведенный из глины, добываемой в Казахстане и Греции. Минерала (М) в составе сырья менее 80%, поэтому порошка идет больше для получения смеси необходимой вязкости. При использовании воды, температура которой ниже 10°С, замедляется процесс «разбухание», что негативно отражается на качестве готового средства. Присутствие мелкого абразива в растворе ускоряет изнашивание составных частей НВД. Эксперты рекомендуют использовать более качественные марки.
Swelltonite® HQ
Голландский натриевый бентопорошок с 90% содержанием минерала (М). Сырьем для изготовления служит глина, которую добывают в американском штате Вайоминг. Благодаря высокому процентному соотношению монтмориллонита удается достичь требуемых параметров смеси при расходе порошка 28-30 кг на м3 воды. Пробные испытания показали отсутствие в бентоните абразивности. Из минусов – ухудшение разбухания порошка при температуре воды менее 10°С.
BENTOLUX HORIZONT MX
Недорогая отечественная сухая смесь из глин, добываемых в России и ближнем зарубежье. В составе не менее 80% монтмориллонита (М). Раствор обладает необходимой вязкостью при расходе 25-30 кг на «куб» воды. Вода при температуре менее 10°С замедляет процесс «распускаемости». Пробные испытания позволили выявить незначительное содержание абразивных частиц в осадке жидкого средства.
MAX BORE HDD
Бетонит с 90% содержанием минерального компонента (М) производится в США. Состоит из глины, добываемой в штате Вайоминг, и особых добавок. За счет указанного процентного соотношения обеспечиваются оптимальные параметры рабочего раствора при затрате 25-28 кг бентопорошка на м3 воды. Испытания не выявили присутствие абразивов в осадке раствора. «Разбухание» замедляется с использованием воды при температуре менее 5°С. Продукт стоит относительно дорого.
UNI-GEL, UNI-BOR
Бентониты с 90% содержанием монтмориллонита производятся в США. Оптимальные параметры раствора для ГНБ достигаются при показателях расхода 25-28 кг на «куб» воды. В буровом растворе отсутствует абразив. Процессы «разбухания» замедляются только при остывании воды ниже 5°С. Стоят американские бентопорошки относительно дорого.
Бентониты вышеперечисленных марок рекомендуют использовать в зависимости от условий бурения:
Производство работ с применением горизонтального бурения всегда должно сопровождаться подачей специализированной жидкости. Бентонитовый раствор делает заглубление эффективнее и сохраняет оборудование.
Как подобрать бентонит, полимер под разные виды грунта
Горизонтально направленное бурение (ГНБ) – это эффективная бестраншейная технология прокладки коммуникаций. Несмотря на очевидные преимущества данной технологии, есть ряд нюансов, которые оператор буровой установки всегда должен иметь в виду. Во-первых, важным фактором, влияющим на эффективность работы, является преобладающий тип почвы. Перед началом работ необходимо выбрать грунт на пробу и оценить преобладание типа. Разделяют реактивные почвы – с преобладанием глины, и нереактивные, то есть песчаные и каменистые. Оба типа могут доставить ряд неприятностей в процессе, нереактивные осыпают скважину, а реактивные при намокании ее сужают.
Производительность буровой установки в процессе горизонтально направленного бурения зависит от того, какие буровые растворы с какими полимерными присадками используются. Под разные типы грунтов необходим свой бурильный раствор.
Что такое бентонит
Бентонит – материал, имеющий глинистую порошкообразную структуру, который при контакте с водой разбухает, создавая водонепроницаемую пленку. В горизонтально направленном бурении применяют натриевые и кольцевые бентониты, их отличие друг от друга – это преобладание определенных минералов в составе.
Задачи бентонита во время работы установки следующие:
Буровой раствор состоит на 95 % из воды, в которую добавлен бентонит.
Как выбрать бентонит
После бурения без применения полимерных присадок и бентонитов, туннель практически невозможно удержать в тех размерах, которые предполагает проект. Нереактивные почвы с преобладанием камней и песка сразу же начинают осыпаться, а глинистые, реактивные грунты набухают от попадания влаги с бурильным раствором, и значительно суживают первоначальную скважину.
Полимеры под разные виды грунта при горизонтально-направленном бурении
В буровой раствор бентонита рекомендуется добавление полимерных присадок и химических реагентов. Их назначение, прежде всего, увеличение эластичности и улучшения смазывающих свойств раствора, что в свою очередь способствует понижению крутящего момента на валу привода буровой установки и снижению износа оборудования и инструмента. Также они предотвращают прилипание вязкой глинистой почвы на лопатки бура.
Полимерные присадки увеличивают гидрофобные свойства раствора, что особенно важно при работе в реактивных грунтах.
При горизонтально направленном бурении песчаных и каменистых грунтов важным фактором является укрепление стенок тоннеля для предотвращения осыпания. Для этих типов грунтов рекомендуется использовать кольматирующие полимерные добавки.
Самыми популярными являются РНРА полимеры для нереактивных, осыпающихся грунтов, и РАС полимеры для грунтов реактивных, глинистых.
РНРА полимеры обладают свойством ингибирования, то есть блокировкой обратного захвата, глин и сланцев.
РАС полимеры являются гидрорегулятором, ограничивающим потери влаги в песчаниках и гравии, таким образом, препятствуя обрушению стенок тоннеля бурения.Рекомендуемая услуга – Меднографитовая смазка. Используется для защиты и герметизации резьбовых соединений.
Полимеры для регулирования кислотно-щелочного баланса воды
При горизонтально направленном бурении очень важно качество воды. Большое количество в воде кальция и хлора снижает эффективность бурения. Жесткость воды перед процессом бурения необходимо определить, показатель pH должен быть менее 10 единиц, но больше 7. При показателе жесткости меньше 7 в воду для бурения добавляю кальцинированную соду.
Температура воды для бурения должна быть в пределах от 5 до 50 градусов Цельсия.
Сравнение различных марок бентонита, используемого при выполнении работ методом ГНБ
Качество бурового раствора, подаваемого в скважину при выполнении бурения, в основном зависит от качества применяемого бентонита. Низкое качество бурового раствора приводит к повышенным нагрузкам на узлы и агрегаты буровой машины, при этом возрастает риск поломки дорогостоящих узлов буровой машины: гидравлической системы, насосов, двигателя.
Несоблюдение технологии бурения и использование некачественного бентонита и полимеров приводит к необратимым последствиям:
ускоренному износу деталей насосов высокого давления буровых машин, двигателей, оборудования и инструмента при увеличении рабочих нагрузок при бурении;
обжиму трубы или бурового инструмента при потере циркуляции раствора в скважине;
обрыву трубы или поломке бурового инструмента вследствие критических нагрузок;
выбросу бурового раствора на поверхность из буровой скважины (т.н. «грифоны»).
Избежать этих последствий можно, выбрав бетонит соответствующего качества и цены. За 8 лет прокладки коммуникаций методом ГНБ, мы протестировали 5 марок бентонита от различных производителей и хотим поделиться своим опытом в решении этой проблемы.
Бентонит — это разновидность глины, более чем на 70% состоящий из минерала монтмориллонита. Монтмориллонит это минерал класса алюмосиликатов, имеющий уникально малый размер частиц, примерно в 10 раз меньший, чем частицы других глин. Такой размер частиц монтмориллонита позволяет ему эффективно взаимодействовать с молекулами воды, создавая эффективный буровой раствор.
Общими требованиями к бентонитам, применяемым в ГНБ являются:
— содержание песка не более 1%;
— время полного «распускания» в воде не более 20 мин;
— выход бурового раствора не менее 30 куб.м. с одной тонны бентонита.
Бентонит «Бентокон Супер БК» от производителя ООО «Группа компаний Бентопром», г. Москва
«Бентокон Супер БК» произведен из бентонитовой глины месторождений Казахстана и Греции, содержание монтмориллонита, по заявлению производителя, не менее 80%.
Данный тип бентонита использовался в течение трех лет (2008-2010 г.) на буровой установке, производства Южной Кореи. В марте 2011 года буровая установка была отправлена на ремонт в ООО «Подзембурстрой», являющийся поставщиком данной техники. Одним из результатов проверки узлов и деталей установки стал повышенный износ деталей бентонитовых насосов высокого давления (НВД). Оба насоса подверглись капитальному ремонту, что повлекло заказ комплектующих в Южной Корее, работы по замене и затраты более 30 000 рублей (около 1000 долларов США по тому курсу). Службой технической поддержки ООО «Подзембурстрой» было рекомендовано использование более высококачественных марок бентонита для уменьшения степени износа НВД буровой установки.
относительно низкая цена.
наличие абразивных частиц в растворе бентонитового порошка вызывает повышенный износ НВД буровой установки;
процентное соотношение монтмориллонита (менее 80%) вызывает повышенный расход для получения бурового раствора требуемой вязкости;
низкая «распускаемость» бентонита при температуре воды ниже 10 градусов Цельсия не позволяет готовить качественный буровой раствор.
Бентонит «Swelltonite® HQ», изготовитель Голландия, завод Best Drilling Chemicals.
Следуя полученным рекомендациям службы технической поддержки ООО «Подзембурстой», нашими специалистами был проведен анализ марок бентонит
«Swelltonite® HQ» — натриевый бентонит с содержанием монтмориллонита 90%, произведен из бентонитовой глины месторождений США (штат Вайоминг).а на рынке услуг и выбрана марка бентонита «Swelltonite® HQ», изготовитель Голландия, завод Best Drilling Chemicals. Применялся нами в 2012 году.
«распускаемость» бентонита при температуре воды ниже 10 градусов Цельсия снижается.
неприемлемые условия поставки и оплаты услуг поставщика ООО «Компания МастерСпецСтрой», г. Казань: минимальная партия не менее 20 тонн, предоплата 70%.
Бентонит «BENTOLUX HORIZONT MX» от производителя компании «Баулюкс», г. Альметьевск.
«BENTOLUX HORIZONT MX» изготавливается на основе смеси глин месторождений Российской Федерации и ближнего зарубежья. Использовался нами в 2013 году.
относительно низкая цена.
выявлено небольшое количество абразивных частиц в осадке раствора бентонитового порошка при проведении пробных испытаний для разных партий поставки;
заявленное процентное соотношение монтмориллонита (не менее 80%) обеспечивает требуемые параметры бурового раствора при расходе от 25 до 30 кг на 1 куб.м. воды;
«распускаемость» бентонита при температуре воды ниже 10 градусов Цельсия снижается.
В 2014 году ООО ИСК «ЭлектИС» приобрел две новых установки ГНБ UNIVERSAL UNI 60×70 HDD американского производства.
По рекомендации специалистов группы компаний «ЮНИРУС» и поставщика новой буровой техники ООО «СпецСтройРесурс» был принят к использованию бентонит производства США «MAX BORE HDD», поставщик ООО «Компонент-Сервис», г. Уфа.
Бетонит «MAX BORE HDD», поставщик ООО «Компонент-Сервис», г. Уфа.
изготавливается в США из глин Вайомингского месторождения и специальных добавок. Мы тестировали его в 2014 году.
наличие абразивных частиц в осадке бурового раствора при проведении пробных испытаний не выявлено;
заявленное процентное соотношение монтмориллонита (не менее 90%) обеспечивает требуемые параметры бурового раствора при расходе 25 ÷ 28 кг на 1 куб.м. воды;
«распускаемость» бентонита снижается при температуре воды ниже 5 градусов Цельсия;
условия поставки и оплаты услуг поставщика ООО «Компонент-Сервис» — относительно высокая цена, негибкая логистика — не соответствовали нашим потребностям.
Бетонит марок «UNI-GEL» и «UNI-BOR», поставщик группа компаний «ЮНИРУС» ООО «ВолгаСпецСтрой»
В 2014 году по рекомендации технических экспертов Международной ассоциации специалистов ГНБ (МАС ГНБ) а также поставщика материалов и компонентов ГНБ группы компаний «ЮНИРУС» ООО «ВолгаСпецСтрой» были приняты к использованию бентониты производства США марок «UNI-GEL» и «UNI-BOR». Эти бентониты мы используем по настоящее время.
наличие абразивных частиц в осадке бурового раствора при проведении пробных испытаний не выявлено;
заявленное процентное соотношение монтмориллонита (не менее 90%) обеспечивает требуемые параметры бурового раствора при расходе 25 ÷ 28 кг на 1 куб.м. воды;
«распускаемость» бентонита снижается при температуре воды ниже 5 градусов Цельсия;
условия поставки и оплаты услуг поставщика ООО «ВолгаСпецСтрой» отвечают нашим условиям.
относительно высокая цена, непосредственно «привязанная» к курсу доллара США.
Выводы:
Сравнение различных марок бентонита, используемого при выполнении работ методом ГНБ
Качество бурового раствора, подаваемого в скважину при выполнении бурения, в основном зависит от качества применяемого бентонита. Низкое качество бурового раствора приводит к повышенным нагрузкам на узлы и агрегаты буровой машины, при этом возрастает риск поломки дорогостоящих узлов буровой машины: гидравлической системы, насосов, двигателя.
Несоблюдение технологии бурения и использование некачественного бентонита и полимеров приводит к необратимым последствиям:
Избежать этих последствий можно, выбрав бетонит соответствующего качества и цены. За 8 лет прокладки коммуникаций методом ГНБ, мы протестировали 5 марок бентонита от различных производителей и хотим поделиться своим опытом в решении этой проблемы.
