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粘土矿物的晶体构造
第1页，共44页，编辑于2022年，星期二
钻井泥浆是由粘土、水（或油）和少量处理剂混合形成，具有可调控的粘性、比重和降失水等性能，在大多情况下能够满足悬排钻碴、稳定井壁、防止漏失、冷却润滑钻具的基本钻进acity)
定义：分散介质pH=7时，100g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
，它与粘土的水化分散、吸附等性质密切相关。
（3）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为
15mPa·s钻井液的体积数，m3/T。
造浆率
粘土的水化分散能力
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
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第一节 粘土矿物的晶体构造
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2、几种常见粘土矿物的晶体构造
（1）高岭石
①高岭石晶体结构示意图
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
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②高岭石特点
Si-O
Al-O
OH
O
A、1：1型粘土矿物
B、几乎不存在晶格取代，负电量少
C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=Å
问题：高岭石属非膨胀性粘土矿物，为什么？
☞高岭石上下相临的层面，一面为OH面，另一面为O面，而O与OH很容易形成氢键，层间引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层。
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
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D、（3-15 mmol/100g)
　☞在三种常见的粘土矿物中，。原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，所以带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，。
Ｅ、造浆率低
☞高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。
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第一节 粘土矿物的晶体构造
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（2）蒙脱石
Al-O
Si-O
Si-O
Si-O
Si-O
Al-O
①蒙脱石晶体结构示意图
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
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②蒙脱石特点
A、2：1型粘土矿物
B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即Al3+被
Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或
Ca2+来平衡。
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第一节 粘土矿物的晶体构造
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C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距
C=Å- 40Å，属膨胀型粘土矿物。
◆ ☞蒙脱石上下相临的层面皆为O面，晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层。
◆ ☞蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周
围，必然会吸附等电量的阳离子，水化阳离子给粘土带来厚
的水化膜，使蒙脱石膨胀。
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第一节 粘土矿物的晶体构造
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D、 大（70-130 mmol/100g土)
Ｅ、造浆率高
☞因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。
☞原因在于蒙脱石存在晶格取代，所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目多，。
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
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（3）伊利石
①伊利石晶体结构示意图
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
第23页，共44页，编辑于2022年，星期二
②伊利石特点
Al-O
Si-O
Si-O
K+
A、2：1型粘土矿物
B、存在晶格取代，取代位置主要在Si-O四面体中，且取代数目比蒙脱石多，产生的负电荷由等量的K+来平衡。
C、晶层间引力以静电力为主，引力强，晶层间距C=10Å，属非膨胀型粘土矿物。为什么？
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造