Bentonit, montmorillonit adı verilen bir kil mineralinden oluşan doğal bir malzemedir. Yüksek su tutma kapasitesi, viskozite oluşturma özelliği ve sızdırmazlık özellikleri nedeniyle birçok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. Sondaj bentoniti, sondaj işlemlerinde kullanılan bentonit türüdür. Kuyularının duvarlarını stabilize etmek, sondaj sıvısının viskozitesini artırmak ve su kaynaklarını korumak için kullanılır.
Sondaj Bentoniti
Duvarlarını stabilize etmek, sondaj sıvısının viskozitesini artırmak ve su kaynaklarını korumak için kullanılır.
Sondaj bentoniti, sondaj kuyusunun duvarlarına yapışır ve kuyunun çökmesini önler. Viskozitesini artırarak, kesici materyalleri kuyu yüzeyine taşırken taşınan çamurun kuyuda kalmasını sağlar. Su kaynaklarını korumak için, sondaj kuyusu delinirken madenin çamuru, suyun yeraltına sızmasını engeller.
Geniş bir kullanım alanı olan bentonitin en önemli tüketildiği alan sondaj sektörüdür. Dünyada sondaj bentoniti talebi senelere bağlı olarak değişim göstermekle birlikte, ortalama 1- 1.3 milyon ton/yıl civarındadır. Montmorillonit mineralinin yanı sıra, kalsiyum, magnezyum ve sodyum gibi diğer mineralleri de içerebilir. Özellikleri, içerdiği minerallerin oranına göre değişir.
Aşağıdaki amaçlar için kullanılır:
- Sondaj kuyularının duvarlarını stabilize etmek
- Sondaj sıvısının viskozitesini artırmak
- Su kaynaklarını korumak
- Sondaj kuyusundan gelen çamuru temizlemek
- Sondaj kuyusundan gelen suyun kalitesini iyileştirmek
Bentonitin Sondaj Çamurunda Kullanılmasının Sebepleri
Bentonitin sondaj çamurunda kullanılmasının başlıca nedenleri şunlardır:
Sondaj kuyularının duvarlarını stabilize etmek: Bentonit, sondaj kuyusunun duvarlarına yapışır ve kuyunun çökmesini önler. Bu, kuyunun daha güvenli ve verimli bir şekilde delinmesini sağlar.
Sondaj sıvısının viskozitesini artırmak: Bentonit, sondaj sıvısının viskozitesini artırır. Bu, kesici materyalleri kuyu yüzeyine taşırken taşınan çamurun kuyuda kalmasını sağlar. Bu, sondaj sürecini daha verimli hale getirir ve kuyunun tıkanmasını önler.
Su kaynaklarını korumak: Sondaj kuyusu delinirken madenin çamuru, suyun yeraltına sızmasını engeller. Bu, su kaynaklarını kirlenmeden korur.
Maddeler halinde bentonitin sondaj çamurunda kullanılmasının nedenlerini sıralarsak;
- Yüksek viskozite ve jel yapma özelliğinden dolayı sondaj çamuru içerisindeki kırıntıları askıda tutması. Dolayısıyla, çamur içerisindeki formasyon kırıntıları kuyu tabanına çökmez ve matkabın sıkışması önlenir
- Çamur içerisindeki formasyon kesintilerinin kayma hızlarını azaltarak etkili bir kuyu temizliği sağlanır
- Yüksek sıvama özelliği ile kuyu cidarında sağlam ve düzgün sıva oluşturarak kuyu hareketsizliğini (kalıcılığını) sağlanır
- Kayganlık özelliğinden dolayı kuyuda, matkapta ve sondaj dizisinde çok iyi bir yağlama görevi yapar
- Formasyonlarda bulunabilecek gaz veya akışkanların kuyuya girişini engeller
Bu fonksiyonlarda bentonitin iki temel özelliği rol oynar.
a. Reolojik özellikleri
– Görünür viskozite
– Çamur yapma verimi
– Akma dayanımı
b. Su kaybı
Bentonitin sondaj çamurunda kullanılmasının diğer faydaları şunlardır:
- Kuyu temizliğini kolaylaştırır: Bentonit, sondaj kuyusundan gelen çamuru temizlemek için kullanılabilir. Bu, kuyunun daha verimli bir şekilde işletilmesine yardımcı olur.
- Suyu filtreler: Bentonit, sondaj kuyusundan gelen suyu filtrelemek için kullanılabilir. Bu, suyu içilebilir hale getirir.
- Kayaçları stabilize eder: Bentonit, kayaçları stabilize etmek için kullanılabilir. Bu, kayaların kaymasını veya çökmesini önler.
Sondaj Bentoniti Üretimi
Dünyada ve Türkiye’de doğal sondaj bentoniti yatakları sınırlıdır. Bu nedenle doğal Na-Bentonitlerin yeterli miktarlarda ve ekonomik olarak temin edilmesi çok güçtür. Bu nedenle, Na-Ca ve Ca-Bentonitlerin kalitesini artırmak için kimyasal işlemler uygulanarak sondaj çalışmalarında kullanılabilecek bentonit elde edilmektedir.
İyon Değiştirme
İyon değiştirme işlemi, Na-Ca-Bentonitlerin bünyesindeki Ca iyonlarının Na iyonları ile yer değiştirmesi işlemidir. Bu işlem, NaOH, NaCl veya KCl gibi kimyasallar kullanılarak gerçekleştirilir. Bu yöntemle elde edilen Na-Bentonitler, doğal bentonitlerin özelliklerine göre daha iyi performans göstermektedir.
Katkı Maddesi Ekleme
Katkı maddesi ekleme işlemi, Na-Ca-Bentonitlere özel katkı ilavesi yapılarak (% 0,1 – 0,5 oranlarında polimer) bentonitin verimliliğinin ve kalitesinin artırılmasıdır (aktifleştirme işlemi). Bu yöntemle elde edilen bentonitlere “aktif bentonit” adı verilir. Aktif bentonit, doğal bentonitlere göre daha iyi viskozite kontrolü, daha düşük viskozite kaybı ve daha iyi kaydırma performansı sağlar.
Bentonitin Ticari Olabilmesi İçin Gerekli Şartlar
Bentonitin ticari olabilmesi için kendi hacminin en az beş katı şişebilmesi gerekmektedir. Normal olarak bentonitler 10-20 veya 15-30 kat şişebilirler. Genellikle kendi ağırlığından 5-6 kat fazla suyu bünyesine alarak 12-15 kat hacim artışı gösteren bentonitler kaliteli sayılmaktadırlar. Bentonitlerin su tutma kapasitesi, özgül yüzeylerinin yüksekliğinden kaynaklanmaktadır.
Sondaj bentonitlerinin ticari işlemleri, API (American Petroleum Institute) 13 A Section 4-5-6, OCMA (Oil Companies Material Association) ve TSE (Türk Standartları Enstitüsü) 13500 standartlarına göre yapılır.
Bentonitlerin Kullanım Alanları
Bentonitlerin kullanım alanları şunlardır:
- Sondaj: Bentonit, sondaj işlemlerinde kullanılan en yaygın sondaj çamuru katkı maddesidir. Sondaj kuyularının duvarlarını stabilize etmek, sondaj sıvısının viskozitesini artırmak ve su kaynaklarını korumak için kullanılır.
- Döküm: Bentonit, döküm kumunu bağlamak ve şekillendirmek için kullanılır.
- Gıda: Bentonit, gıda ürünlerini stabilize etmek ve renklerini korumak için kullanılır.
- İlaç: Bentonit, ilaçların üretiminde ve dozajında kullanılır.
- Kağıt: Bentonit, kağıt üretiminde ve kağıt hamurunun kalitesini iyileştirmek için kullanılır.
- Petrol ve gaz: Bentonit, petrol ve gaz kuyularında kullanılan sondaj sıvılarının viskozitesini artırmak için kullanılır.
- Su arıtma: Bentonit, su arıtma tesislerinde kullanılan filtrelerde kullanılır.
- Yangın söndürme: Bentonit, yangın söndürme köpüklerinde kullanılır.
Bentonitler, griden siyaha, yeşilden beyaza kadar değişen hemen her renkte olabilir. Genel olarak sabunsu ve balmumsu bir dış görünümleri vardır. Su ile temas ettiklerinde az çok şişer ve kurutulduklarında çok fazla çatlaklı ve patlamış mısır görünümlüdür. Bentonitler, sudaki Ca ve Mg’a karşı hassastır. Bu nedenle geleneksel bir işlem olarak, sondaj sıvısına bentonit eklemeden önce soda külü katılmalıdır. Kullanılacak suyun herbir m3’ üne 2 kg soda külü eklenmelidir.
Bentonitlerin kullanım alanları, bentonitin özelliklerine göre değişiklik göstermektedir. Örneğin, sondaj bentoniti, yüksek su tutma kapasitesine sahip olması nedeniyle sondaj kuyularının duvarlarını stabilize etmek için kullanılır. Döküm bentoniti, yüksek viskozite oluşturma özelliğine sahip olması nedeniyle döküm kumunu bağlamak için kullanılır. Gıda bentoniti, yüksek sorbsiyon kapasitesine sahip olması nedeniyle gıda ürünlerini stabilize etmek için kullanılır.