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钻井液基础知识讲座
王树永
粘土矿物和粘土胶体化学基础
第一部分
(1)粘土主要是由粘土矿物(含水的铝硅酸盐)组成的,
除粘土矿物外,还含有不定量的非粘土矿物,如
石英、长石等。
(2) 大多数粘土颗粒的粒径小于2μm,它们在水中有分散性、带电性、离子交换以及水化性。
粘土
粘土与钻井的关系
( 1)粘土作为钻井液的重要组成成分。
( 2)钻井过程中井眼的稳定性
(3)油气层的保护。
前言
第一节粘土矿物的晶体构造
一、粘土矿物的两种基本构造单元
1、硅氧四面体与硅氧四面体晶片
硅氧四面体:有一个硅原子与四个氧原子,硅原子在四面体的中心,氧原子在四面体的顶点,硅原子与各氧原子之间的距离相等,其结构见右图上。
硅氧面体晶片:指硅氧四面体网络。硅氧四面体网络由硅氧四面体通过相临的氧原子连接而成,其立体结构见右下图。
一、粘土矿物的两种基本构造单元
2、铝氧八面体与铝氧八面体晶片
铝氧八面体:六个顶点为氢氧原子团,铝、铁或镁原子居于八面体中央(如右上图所示)。
铝氧八面体晶片:多个铝氧八面体通过共用的O或OH连接而成的AL-O八面体网络。
一、粘土矿物的两种基本构造单元
3、晶片的结合
晶层:四面体晶片与八面体晶片以适当的方式结合,构成晶层
1:1型晶层:由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成。
O
OH
Si-O
Al-O
一、粘土矿物的两种基本构造单元
2:1型晶层:由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成。
氧原子
氧原子
Si-O
Al-O
Si-O
一、粘土矿物的两种基本构造单元
C
晶层间距C:一个晶层到相临晶层的垂直距离
层间域:相邻晶层之间的空间
层间物:层间域中的物质
单位构造:晶层+层间域
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
1、基本概念
(1)晶格取代:在粘土矿物晶体中,一部分阳离子被另外阳离子所置换,产生过剩电荷的现象。
Si-O四面体:Al3+取代Si4+
粘土带负电荷
Al-O八面体: Mg2+、Fe2+取代Al3+

蒙脱石在不发生晶格取代时,其理想结构式为:
Al2Si4O(OH)
蒙脱石的实际结构式为:
(1/2Ca,Na)x(MgxAl4-x)(Si8O20)(OH)