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Specific ingredient to fix particles suspension in polymeric fluids
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Optimization of drilling fluids for pile excavation is essential for stability of constructions. Correct excavation depends on the density of the fluid, mainly imparted by suspended soil particles. This dissertation aimed to develop a drilling fluid with the following conditions: (1) must work in a density range between 1.06-1.20 g/cm3; (2) density must be kept over 85% of the initial density after 24 hours; (3) the suspension must be kept in 24 hours with a maximum gradient between top and bottom of a column of 0.03 g/cm3; (4) decrease on the default Marsh viscosity lower or equal to 5 s/quart; (5) yield stress must be above 12 Pa; (6) the product must be from the acrylate or urethane families.
Products of the inorganic (bentonite, clay), natural (xanthan gum), semi-natural (CMC) and synthetic types (polyacrylates, polycarboxylates, associative polymers) were added to a base polymeric system. To ensure accomplishment of objectives for all types of soil, three representative soils were selected: clay, sandy soil, and sand. Several tests were performed after mixture of key additives and overnight. These studies mainly concerned rheology, density, pH, and conductivity.
The first tests were performed with a 300 g/L concentration of clay. The best system used 1 g/L of Polymer A and 1 g/L of Polymer D, with a density of 1.150 g/cm3 and complete overnight maintenance. It fulfilled the project goals for this type of soil. For sandy soil, 1 g/L of Polymer A with 5 g/L of xanthan gum (XG B) accomplished objectives and led to an estimated yield stress of 79.01 Pa. The only system that fulfilled the goals for sand included 1 g/L of Polymer A, 1 g/L of Polymer C and 30 g/L of modified bentonite (Bentonite B). It showed a density of 1.175 g/cm3 with 99% of density maintained overnight.
A otimização de fluidos de perfuração para escavação de estacas é essencial para garantir a estabilidade das construções. Uma correta escavação depende da densidade do fluido, assegurada principalmente por partículas de solo em suspensão. Esta dissertação focou-se no desenvolvimento de um fluido de perfuração com as seguintes condições: (1) atuar numa gama de densidades entre 1.06-1.20 g/cm3; (2) manter mais de 85% de densidade inicial após 24 horas; (3) manter a suspensão durante 24 horas com um gradiente máximo de 0.03 g/cm3 entre topo e fundo de uma coluna; (4) decréscimo menor ou igual a 5 s/quart da viscosidade de Marsh predefinida; (5) tensão de escoamento acima de 12 Pa; (6) pertencer à família dos acrilatos ou uretanos. Produtos inorgânicos (bentonite, argila), naturais (goma xantana), semi-naturais (CMC) e sintéticos (poliacrilatos, policarboxilatos, polímeros associativos) foram adicionados a um sistema polimérico base. Para assegurar o cumprimento dos objetivos para todos os tipos de solo, foram selecionados três solos representativos: argila, solo arenoso e areia. Vários testes foram realizados após mistura de aditivos-chave e após uma noite. Estes estudos envolveram principalmente reologia, densidade, pH e condutividade. Os primeiros testes foram realizados com 300 g/L de argila. O melhor sistema utilizou 1 g/L de Polímero A e 1 g/L de Polímero D, com densidade de 1.150 g/cm3 e manutenção completa de densidade após uma noite. Cumpriu os objetivos para este tipo de solo. Para solo arenoso, 1 g/L de Polímero A com 5 g/L de goma xantana (XG B) atingiu os objetivos e conduziu a uma tensão de escoamento estimada de 79.01 Pa. O único sistema que cumpriu os objetivos para areia incluiu 1 g/L de Polímero A, 1 g/L de Polímero C e 30 g/L de bentonite modificada (Bentonite B). Apresentou densidade de 1.175 g/cm3 com 99% de densidade mantida após uma noite.
A otimização de fluidos de perfuração para escavação de estacas é essencial para garantir a estabilidade das construções. Uma correta escavação depende da densidade do fluido, assegurada principalmente por partículas de solo em suspensão. Esta dissertação focou-se no desenvolvimento de um fluido de perfuração com as seguintes condições: (1) atuar numa gama de densidades entre 1.06-1.20 g/cm3; (2) manter mais de 85% de densidade inicial após 24 horas; (3) manter a suspensão durante 24 horas com um gradiente máximo de 0.03 g/cm3 entre topo e fundo de uma coluna; (4) decréscimo menor ou igual a 5 s/quart da viscosidade de Marsh predefinida; (5) tensão de escoamento acima de 12 Pa; (6) pertencer à família dos acrilatos ou uretanos. Produtos inorgânicos (bentonite, argila), naturais (goma xantana), semi-naturais (CMC) e sintéticos (poliacrilatos, policarboxilatos, polímeros associativos) foram adicionados a um sistema polimérico base. Para assegurar o cumprimento dos objetivos para todos os tipos de solo, foram selecionados três solos representativos: argila, solo arenoso e areia. Vários testes foram realizados após mistura de aditivos-chave e após uma noite. Estes estudos envolveram principalmente reologia, densidade, pH e condutividade. Os primeiros testes foram realizados com 300 g/L de argila. O melhor sistema utilizou 1 g/L de Polímero A e 1 g/L de Polímero D, com densidade de 1.150 g/cm3 e manutenção completa de densidade após uma noite. Cumpriu os objetivos para este tipo de solo. Para solo arenoso, 1 g/L de Polímero A com 5 g/L de goma xantana (XG B) atingiu os objetivos e conduziu a uma tensão de escoamento estimada de 79.01 Pa. O único sistema que cumpriu os objetivos para areia incluiu 1 g/L de Polímero A, 1 g/L de Polímero C e 30 g/L de bentonite modificada (Bentonite B). Apresentou densidade de 1.175 g/cm3 com 99% de densidade mantida após uma noite.
Descrição
Palavras-chave
Support fluids polymeric fluids soil suspension pile excavation density