红泉膨润土用作钻井级膨润土的研制

杨志勤 颜磊 朱安彦

摘要：针对红泉膨润土矿床随着开采深度的增加，某些矿点蒙脱石含量有所下降，如何提高资源利用率，制作出钻井级膨润土进行了比较系统的研究。指出钻井级膨润土质量与原矿物化性能、钠化剂的选择、加量、钠化方式及增效剂的种类，加量等密切相关。

关键词：钻井级膨润土;质量;钠化剂;增效剂

红泉膨润土以富含可交换Mg2+为其特征，但其蒙脱石八面体中，镁离子同晶置换铝离子相对较少，因而层间永久性电荷低（属怀俄明型）。层电荷低，则易于水中分散，胶体性能好，可应用于钻井泥浆。随着时间推移，矿床开采深度增加，有些矿点蒙脱石含量下降，大都在40%左右，如何制出钻井级膨润土则是我们研究的内容。

1、钻井级膨润土的质量标准

钻井级膨润土国内质量标准GB/T20973-2007： 粘度值（600r/min） ≥30mPa.s; 动塑比（Pa/mpa*s） ≤1.5; 滤失量（ml） ≤15.0mL; 75μm篩余（质量百分数）/% ≤4.0;水分为≤10.0%。

2、实验部分

2.1分析方法：按照GB/T20973-2007规定方法测试。

2.2实验方法：取钙基膨润土原矿，测其吸蓝量（MB，g/100g），然后加入定量的钠化剂以不同的方式改性，晒干或105-110℃烘至水分≤11.5%，粉磨制样，然后称样22.5g，加入不同种类、不同量的增效剂测试。

2.3钠化剂的选择、加入量、钠化方式及增效剂的选择

2.3.1钠化剂的选择

凡是分子式中带有Na的盐或碱，诸如Na2CO3、NaCl、NaHCO3、NaOH、Na2SO4、Na2C2O4、NaF、六偏磷酸钠、焦磷酸钠等均可使钙基膨润土进行离子交换而形成钠基膨润土。

2.3.2钠化剂的加入量

纯碱加多了，不仅造成浪费，并且会使钻井液性能受到破坏，使粘度颗粒聚结，也会使滤失量升高;加少了，钠化不完全，粘土的水化分散性能差，水溶液的碱性PH值低，提粘效果差，所以，我们按照殷锡鹏先生推荐的加碱公式加碱，恰到好处。

加碱量=原矿干重*x%+0.1

2.3.3钠化方式

不外乎堆场法及挤压法两种方式。前者钠化不易均匀和完全，生产周期长，产品质量较难保证。在化验室我们采用后者，即控制原矿水分和外加水使总水量约为24%，挤压钠化3次，然后烘干。

2.3.4增效剂的选择

目前，市场上增效剂的品种不少，价格不一，质量差别也较大。为了有所选择，首先测试了室温部分增效剂0.2%水溶液的增粘性能。即分别称增效剂0.7g溶于350mL蒸馏水中，高速搅拌10min，取下搅拌杯，测其R600、R300值，用广泛PH试纸测PH。我们选择增粘效果较好的A、B、C、D、E、E新、F、G、H、J、P、Q为常用增效剂。结果见表1。

2.3.5泥浆性能与增效剂的关系

原矿蒙脱石含量高的，加的增效剂品种少、质量少，成本低;蒙脱石含量低的，加的增效剂品种多、质量多、成本高;增效剂除A和K是无机物外，其余均为有机物;增效剂起的作用各异，如A除增效外，还引起动塑比、滤失量升高，K对蒙脱石似无作用。增效剂有的增粘，有的降滤失，有的增粘既降滤失，有的是增粘剂、降滤失剂，又是絮凝剂;实验中发现，某些悬浮液出现分层现象，这与原矿某些蒙脱石结构、组分有关，也与加入絮凝剂有关，当既加入絮凝剂，又加其他增效剂时，悬浮液不再出现分层现象。

另外，原矿质量差时，部分R600值、R300值相差小时b值高，即R600值、R300高时b值高，这与原矿性质有关，也与增效剂的品种有关。增效剂0.2%水溶液b值是个定值，有正有负有零，加在其它土中，加的数量高于0.2%时b值增加，数量低于0.2%时b值不变。

3、结语

3.1比较系统地就红泉膨润土制作钻井级膨润土进行了研究，红泉土可生产出钻井级膨润土。

3.2由于原矿蒙脱石含量较低，生产成本高，寻找更为适宜的增效剂，乃是值得研究的课题。

3.3应抓住钠化环节，确保钠化均匀、完全。

参考文献：

[1]甘肃省科学技术咨询总公司，甘肃省金昌市利用红泉膨润土可行性研究报告（内部资料），（1984年10月）

[2]GB/T20973-2007膨润土

[3]SY/T5060-93（钻井液用膨润土）