بنتونیت حفاری (Bentonite) یک ترکیب معدنی حاصل از انواع خاک رس است که به دلیل ویژگیهای متعدد از جمله تورم‌پذیری، قابلیت ترکیب با آب، ژل شدن، خاصیت جذب‌کنندگی، رنگ‌بری و موارد مشابه، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. این صنایع شامل فولادسازی، نفت و گاز، عمران و ساخت‌وساز، صنایع غذایی، کاغذسازی، ریخته‌گری و بسیاری موارد دیگر هستند.
بنتونیت حفاری در گریدهای مختلفی مانند بنتونیت API و بنتونیت OCMA تولید می‌شود که گرید API به دلیل گستره کاربرد وسیع‌تر، در حفاری بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، این ماده به‌طور خاص در فرایند شمع‌زنی نیز کاربرد دارد.
بنتونيت حفاری چيست ؟
بنتونیت حفاری نوعی خاک رس از جنس سیلیکات آلومینیوم است که عمدتاً از مونت‌موریلونیت تشکیل شده است. این ماده جاذب ضمن انتشار در حجم بالایی از آب ترکیبی ژل‌مانند و نفوذناپذیر ایجاد می‌کند و با مسدود کردن منافذ جریان آب، به صورت مشهود بر عملکرد آب‌بندی ترکیب می‌افزاید. به همین دلیل، استفاده از گل بنتونیت در صنایع ساختمانی، به‌ویژه در مواقعی که نیاز به جداره‌های محکم و فاقد منفذ داریم، بسیار رایج است. بدیهی است که خلوص بیشتر مونت‌موریلونیت به معنای افزایش کارآیی و عملکرد مطلوب خواهد بود. اصطلاح گل بنتونیت برگرفته از مکانی در آمریکا به نام شیل بنتون است که برای اولین بار این ماده در آنجا کشف شد. این ماده که به صورت خاک رس استخراج می‌شود، توسط دانشمندی به نام نایت در سال ۱۸۹۸ تحت عنوان گل بنتونیت نام‌گذاری شد.
از عمده کاربردهای گل بنتونیت در صنایع نفت و گاز استفاده از آن به عنوان گل حفاری جهت ایمن‌سازی و پایدارسازی فرایند حفاری است. بنتونیت سدیم‌دار قابلیت تورم‌پذیری بالایی داشته و در عین حال به خوبی مانع فرونشست خاک یا نفوذ خاک در ماده در حال استخراج می‌شود. تقسیم‌بندی گل بنتونیت از جنبه کاربرد صنعتی، معیارهای مختلفی برای دسته‌بندی دارند، اما از نقطه‌نظر کاربرد صنعتی به شرح زیر است: گل بنتونیت با ماده غالب سدیم که دارای تورم بالا بوده و معمولاً در حفاری استفاده می‌شود؛ گل بنتونیت با ماده غالب کلسیم که دارای تورم کمی است؛ بنتونیت پتاسیم؛ بنتونیت کلسیم؛ بنتونیت آلومینیوم؛ و بنتونیت ارگانوفیل. بدیهی است که بهره‌گیری از هر یک از این انواع بستگی به ماهیت و کارکردی خواهد داشت که از این ترکیب در هر صنعت و فناوری انتظار داریم.
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی بنتونیت حفاری
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی بنتونیت حفاری به‌طور طبیعی با توجه به منطقه و معدن استخراجی متفاوت است، اما به‌طور میانگین می‌توان برخی از ویژگیهای این ترکیب را به شرح زیر برآورد کرد. بنتونیت حفاری حاوی حدود ۶۵ تا ۶۷ درصد مونت‌موریلونیت است، اندیس زله آن پس از ۸ ساعت به ۳۳ و پس از ۲۴ ساعت به عدد ۵۰ می‌رسد. همچنین، این ترکیب دارای ۶ تا ۸ درصد رطوبت است و درصد دانه‌بندی آن روی الک ۲۵۵ مش تقریباً ۹۹ درصد می‌باشد.
این ماده همچنین دارای حدود ۶۵ درصد سیلیسیم دی‌اکسید، ۱۳ درصد اکسید آلومینیوم و مقادیر کمتری از هماتیت، اکسید کلسیم، سدیم اکسید و ترکیب‌های دیگر است. این ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی، بنتونیت حفاری را به ترکیبی قابل‌اعتماد برای پوشش‌دهی جداره‌های ناحیه حفاری تبدیل کرده است.
گریدهای بنتونیت API و بنتونيت OCMA
بنتونیت حفاری دارای دو گرید مرجع API و OCMA است. این دو گرید ویژگیهای متفاوتی برای بنتونیت حفاری ذکر کرده‌اند که هر دو نوع در کشور ما تولید و بهره‌برداری می‌شوند. ترکیب عملکردی این دو محلول بر حسب متر مکعب برتن در بنتونیت API تقریباً دو برابر بنتونیت OCMA است. میزان آب در هر دو گرید تقریباً برابر بوده و عددی بین ۱۵ تا ۱۷ میلی‌لیتر را شامل می‌شود. این موضوع در خصوص میزان رطوبت هر دو گرید نیز با کمی تفاوت قابل مشاهده است؛ حدود ۱۰ درصد از ترکیب برای بنتونیت API و حدود ۱۲ تا ۱۳ درصد برای بنتونیت OCMA می‌باشد.
یکی از تفاوت‌های مهم این دو گرید، نسبت YP/PV است که در گرید API حداکثر ۳ است، در حالی که در گرید OCMA به عدد ۶ می‌رسد. علاوه بر این، بنتونیت API حاوی مقدار قابل توجهی بیشتری از سدیم است، در حالی که ماده غالب در بنتونیت گرید OCMA کلسیم می‌باشد.
به همین دلایل، استفاده از بنتونیت گرید API در حفاری بیشتر رایج است، اما در شرایطی که گل حفاری با آلودگی و گرمای زیاد مواجه نباشد و همچنین در مواقعی که تمیز کردن سوراخ‌ها اهمیت ویژه‌ای داشته باشد، می‌توان از گرید OCMA استفاده کرد.
تاریخچه بنتونیت حفاری
تاریخچه استفاده از دوغاب بنتونیت برای کارهای حفاری به دهه ۱۹۶۰ میلادی بازمی‌گردد. پیش از این، سوراخ‌های حفاری با استفاده از پوشش‌های خارجی محافظت می‌شد که این روش هم زمان زیادی می‌برد و هم هزینه‌های فرآیند را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌داد.
با پیشرفت‌های علمی و فنی در زمینه حفاری، قابلیت‌های گل بنتونیت برای این عملیات به وضوح روشن شد. همچنین، هزینه‌های بالای حفاری و شمع‌زنی به روش‌های سنتی و شکست‌های گاه و بیگاه ناشی از پوشش‌دهی نامناسب دیواره‌ها، استفاده از این ماده معدنی را به یک ضرورت تبدیل کرد.
ویژگیهای منحصر به فرد بنتونیت سدیم‌دار، نظیر خاصیت تورم‌پذیری و چسبندگی بالا، این ماده را به خوبی برای تأمین نیازهای مربوط به حفاری مناسب و اثبات کرده است.
دلیل استفاده از گل بنتونیت
حفاری و شمع‌زنی اصولاً نیازمند ترکیبات محافظتی هستند که بتوانند از گودال ایجاد شده، چه در فرآیندهای موقتی و چه در طولانی‌مدت، حفاظت کنند. این ترکیبات باید از پوشش در برابر فشار وزن خاک و سایر فشارهای جانبی، فشار دستگاه حفاری و مته آن، محافظت نمایند.
بنتونیت حفاری با قابلیت‌های زیر می‌تواند پاسخگوی تمامی نیازهای ذکر شده جهت تضمین ایمنی و پایداری حفره‌های نفتی و گازی باشد:
- وارد کردن فشار هیدرواستاتیک به دیواره حفاری و افزایش استحکام آن، که از ریزش دیواره پیشگیری می‌کند.
- عدم ریزش و واکنش با خاک، که موجب حفظ خاصیت آب‌بندی چاه می‌شود.
- ممانعت از تجمع لجن و مواد زائد در سطح و دیواره‌های ناحیه حفاری.
- ترکیب مناسب با آب که موجب ایجاد خاصیت ژل‌مانند می‌شود و حرکت دستگاه حفاری را تسهیل می‌کند. این امر همچنین به روانکاری مته دستگاه کمک می‌کند.
- ویژگی تورم‌پذیری بنتونیت سدیم‌دار که ضمن حل در آب، حجم آن تا سه برابر افزایش می‌یابد و این امر باعث بسته شدن منافذ و جلوگیری از نفوذ نفت، گاز و سایر سیالات از دیواره ناحیه حفاری می‌شود؛ به همین دلیل بنتونیت‌های سدیم‌دار به عنوان بنتونیت‌های ترکیب‌شونده نیز شناخته می‌شوند.
- در صورت انجام شمع‌زنی، با آرماتور و بتن واکنش نشان نمی‌دهد و با آن ترکیب نمی‌شود.
- پس از هر استفاده، در صورت اصلاح ترکیب، می‌توان از دوغاب بنتونیت چندین بار استفاده کرد.
- پمپاژ دوغاب بنتونیت با استفاده از دستگاه‌های پمپاژ به راحتی انجام می‌شود.
کاربردهای گل بنتونیت
با توجه به مزایای ذکر شده، استفاده از گل بنتونیت فرآیند حفاری را تسهیل، مقرون‌به‌صرفه و ایمن کرده و زمان عملیاتی را به طرز محسوسی کاهش می‌دهد.
گل بنتونیت با توجه به تنوع در ماده غالب، کاربردهای متعددی در صنایع مختلف دارد که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آنها اشاره می‌شود:
- در شیمی آلی برای ساخت آفت‌کش‌ها
- در صنایع غذایی به عنوان نگهدارنده غذای حیوانات و رنگ‌دهی به آبمیوه‌ها
- در صنایع دارویی به عنوان پایدارکننده و غلظت‌دهنده کرم‌ها و سایر فرآورده‌ها
- در مهندسی عمران به منظور شمع‌بندی، تونل‌زنی، فونداسیون و آسفالت
- در صنایع فولاد و صنایع سنگین که با فرآیند ریخته‌گری سر و کار دارند برای تهیه ماسه ریخته‌گری
- در صنایع بهداشتی و دارویی
- در صنایع کشاورزی به عنوان آفت‌کش
- در تولید خوراک دام و کود
- در چاه ارت و سیستم‌های اتصال به زمین
- در صنایع آب و فاضلاب به منظور تصفیه آب
- در صنایع نفت و گاز به عنوان گل حفاری
- به عنوان ماده چسبنده در گندله‌سازی
- در تهیه گازوئیل و روغن‌های بیرنگ به عنوان کاتالیزور برای تجزیه و رقیق کردن رنگ
این لیست می‌تواند موارد بیشتری را نیز شامل شود، اما عمده‌ترین کاربردهای گل بنتونیت در صنایع فوق ذکر شده است. لازم به ذکر است که جنس، نوع و ترکیب بنتونیت آماده‌شده برای هر یک از این کاربردها بر اساس نیاز خاص هر صنعت متفاوت خواهد بود.
متغیرهایی نظیر استحکام، چسبندگی، آب‌بندی، روانکاری و کاهش اصطکاک از جمله فاکتورهای تعیین‌کننده در تهیه جنس و میزان بنتونیت برای هر یک از این زمینه‌ها هستند.
برای مثال، در صنعت نفت و گاز، برای ساخت گل حفاری، معمولاً از بنتونیت سدیم‌دار استفاده می‌شود که ترکیب غالب آن سدیم است. این نوع بنتونیت سدیم‌دار یا تورم‌پذیر، در صنایع ساخت و ساز، حفاری و به‌ویژه در نفت و گاز بیشترین کاربرد را دارد.
مراحل ساخت بنتونیت حفاری
پس از انجام نمونه‌برداری‌های اولیه و آزمایشات روی نمونه‌ها، در صورت تأیید، فرآیند ساخت بنتونیت حفاری آغاز می‌شود. در این مرحله، هدف اصلی تقسیم ذرات گل بنتونیت به ریزترین اجزای خود به منظور افزایش کارایی و نفوذناپذیرتر کردن محصول است.
- میکس ذرات با مایع: در این مرحله، ذرات بنتونیت با مایع مخلوط می‌شوند و تحت هم‌زنی شدید قرار می‌گیرند. همگن شدن ماده در آب، یکی از اصول کلیدی این فرآیند است که باید با دقت رعایت شود.
- هم‌زنی و هیدراتیزه شدن: فرآیند میکس باید به گونه‌ای انجام شود که حداکثر هیدراتیزه شدن اتفاق بیفتد. بنابراین، تنظیمات سرعت هم‌زنی بر اساس این معیار انجام می‌شود.
- آب با کیفیت: استفاده از آب با کیفیت بالا برای ترکیب بنتونیت اهمیت ویژه‌ای دارد. بهتر است پیش از آغاز فرایند ترکیب، تصفیه شیمیایی آب انجام گیرد.
- غلظت و ترکیب با آب: غلظت بنتونیت حفاری و درصد ترکیب آن با آب نیز از دیگر معیارهای مهم در تولید دوغاب بنتونیت است.
- دستگاه میکسری: دستگاه‌های میکسری باید به گونه‌ای طراحی شوند که باعث تجمع پودر بنتونیت در قسمتی از مخلوط و خالی ماندن آن در بخش‌های دیگر نشوند.
گرید و فروش بنتونیت حفاری
فروش بنتونیت حفاری و بنتونیت شمع‌زنی به دو صورت آزمایشگاهی و صنعتی انجام می‌شود. نوع صنعتی آن در بشکه‌ها و نوع آزمایشگاهی آن به صورت گرمی به فروش می‌رسد. بنتونیت حفاری این شرکت در گریدهای مختلف عرضه شده و بسته به نیاز مشتری، قابل ارائه است:
- بنتونیت شمع‌زنی
- بنتونیت API
- بنتونیت OCMA
- بنتونیت سدیمی
- گل حفاری
قیمت گل بنتونیت
قیمت بنتونیت شمع‌زنی و گل حفاری به گرید و خلوص محصول بستگی دارد. محصولات این شرکت به صورت وارداتی از کشورهای شناخته‌شده و همچنین به صورت داخلی عرضه می‌شود.
ریسک خرید گل حفاری بی‌کیفیت
اگر نسبت به خصوصیات و ویژگیهای لازم گل حفاری آگاهی کامل داشته باشید و از کاربرد آنها مطلع باشید، ریسک خرید کم خواهد بود. اما استفاده از محصول بی‌کیفیت می‌تواند منجر به هدر رفتن سرمایه و کاهش بازدهی کاری شود.
چگونه می‌توان این محصول را سفارش داد؟
برای خرید بنتونیت حفاری با کیفیت مناسب و قیمت مقرون به صرفه، می‌توانید با شرکت بازرگانی مفید تماس بگیرید تا بر اساس نیاز خود، بهترین و مناسب‌ترین محصول را دریافت کنید.
جمع‌بندی
بنتونیت حفاری با قابلیت‌های خود در افزایش بهره‌وری فرایند حفاری و شمع‌زنی، جایگاه مهمی در این صنایع دارد. دستیابی به این اهداف بستگی به استفاده صحیح و بهینه از ترکیب مناسب با فرآیندها و خدماتی دارد که مورد استفاده قرار می‌گیرند.
