Bentonit wiertniczy

Bentonit wiertniczy to naturalna glina ilasta (montmorylonit) stosowana jako główny składnik płuczek wiertniczych. Po zmieszaniu z wodą tworzy lepki, tiksotropowy płyn, który stabilizuje ścianki otworu, wychwytuje i transportuje urobek oraz zapobiega filtracji wody z otworu w podłoże.

Typy i formy handlowe betnonitu

• Bentonit sodowy (Na-bentonit): najwyższe pęcznienie i lepkość, stosowany w HDD i mikrotunelowaniu.

• Bentonit wapniowy (Ca-bentonit): niższe pęcznienie, ekonomiczny do studni i wierceń geologicznych.

• Aktywowane bentonity polimerowo-bentonitowe: wzbogacone o kopolimery dla lepszej filtracji i stabilności.

• Formy: proszek/koncentrat (worki 25 kg), granulaty, big-bagi, silosy.

Kluczowe właściwości

• Pęcznienie: zwiększenie objętości nawet 15-krotnie, tworząc żelową strukturę.

• Tiksotropia: żel przy spoczynku, płyn przy mieszaniu – ułatwia transport urobku.

• Wymiana jonowa i adsorpcja: redukuje filtrację i wzmacnia ścianki otworu.

• Stabilność: zabezpiecza przed kolapsem w gruntach niespoistych i spoistych.

Funkcje w płuczce wiertniczej

• Stabilizacja ścian otworu: ciśnienie płuczki zapobiega obsypywaniu się gruntu.

• Nośnik urobku: lepka faza bentonitowa unosi i wynosi opiłki skał.

• Chłodzenie i smarowanie narzędzia wiertniczego.

• Uszczelnianie filtracyjne: żelowa warstwa minimalizuje przecieki wód gruntowych.

Przygotowanie i dawkowanie

1. Woda bazowa (mineralna lub z odwiertu) o temperaturze 10–30 °C.

2. Dodatek bentonitu w ilości 3–6 % wagi wody (30–60 kg na 1 m³ wody).

3. Mieszanie: szybko rozpuszczalny koncentrat wsypujemy do mieszalnika przy włączonych mieszadłach.

4. Czas hydratacji: 30–60 min, by bentonit osiągnął pełne parametry reologiczne.

5. Ewentualne dodatki (polimery, środki flokulujące) stosuje się zgodnie z instrukcjami producenta.

Parametry reologiczne i kontrola jakości

• Lepkość plastyczna (PV) i graniczna (YP) – wpływają na nośność urobku.

• Wzrost filtra (FL) – objętość filtratu w 30 min przy 100 kPa, im niższy, tym lepsze uszczelnienie.

• Gęstość płuczki – kontrola ciśnienia w otworze.

• pH i zasolenie – wpływają na pęcznienie bentonitu i trwałość kolumny wiertniczej.

Zalety stosowania

• Uniwersalność w różnych technologiach wiertniczych (geologiczne, hydrogeologiczne, HDD).

• Naturalny skład i biodegradowalność.

• Ekonomiczne rozwiązanie – łatwa regeneracja i ponowne użycie płuczki.

• Wysoka efektywność stabilizacji i filtracji.

Ograniczenia i środki ostrożności

• Wysoka czułość na zanieczyszczenia i pH wody – wymaga kontroli parametrów płuczki.

• Możliwość osadzania się i zabetonowania otworu przy zbyt dużej koncentracji.

• Konieczność ciągłego monitoringu właściwości reologicznych podczas wiercenia.