粘土矿物的晶体构造课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《粘土矿物的晶体构造课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 粘土 矿物 晶体 构造 课件
- 资源描述:
-
1、粘土矿物的晶体构造 钻井泥浆是由钻井泥浆是由粘土、水(或油)和少量处理剂粘土、水(或油)和少量处理剂混合形成,混合形成,具有可调控的具有可调控的粘性、比重和降失水粘性、比重和降失水等性能,在大多情况下等性能,在大多情况下能够满足能够满足悬排钻碴、稳定井壁、防止漏失、冷却润滑钻具悬排钻碴、稳定井壁、防止漏失、冷却润滑钻具的基本钻进需要,并且来源广泛,成本较低,配制使用方的基本钻进需要,并且来源广泛,成本较低,配制使用方便,所以成为应用最广泛的钻井液。便,所以成为应用最广泛的钻井液。+钻井泥浆l粘土矿物的晶体构造l粘土的性质粘土矿物基本构造单元粘土矿物基本构造单元常见粘土矿物的晶体构造常见粘土矿物
2、的晶体构造造浆粘土的选用造浆粘土的选用本次课主要讲授内容粘粘土土粘土粘土与钻与钻井的井的关系关系(1)粘土作为钻井液的重要组成成分,)粘土作为钻井液的重要组成成分,配浆原材料配浆原材料。(2)涉及钻井过程中)涉及钻井过程中井眼的稳定性井眼的稳定性,粘土是泥页岩的主要组,粘土是泥页岩的主要组成部分,成部分,75%地层为泥页岩,地层为泥页岩,90%的井壁不稳定发生在泥页岩。的井壁不稳定发生在泥页岩。(3)油气层的保护,油气层的保护,粘土矿物膨胀、钻井液配浆粘土堵塞。粘土矿物膨胀、钻井液配浆粘土堵塞。(2 2):疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为主的(:疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为主的(50%)沉
3、积物。沉积物。(3 3)(俗称:泥页岩):粘土矿物经沉积、固结成岩作(俗称:泥页岩):粘土矿物经沉积、固结成岩作用后成为粘土岩。用后成为粘土岩。(1 1):细分散的(:细分散的(2m)含水的)含水的铝硅酸盐类矿物铝硅酸盐类矿物的的总称,可进一步分为晶质(具有晶体结构的)和非晶质,自然界总称,可进一步分为晶质(具有晶体结构的)和非晶质,自然界中所见到的粘土矿物绝大多数是晶质的。中所见到的粘土矿物绝大多数是晶质的。前言一、粘土矿物的两种基本构造单元一、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:硅氧四面体:有一个硅原子与有一个硅原子与四个氧原子,硅原子在四面体四个氧原子,
4、硅原子在四面体的中心,氧原子在四面体的顶的中心,氧原子在四面体的顶点,硅原子与各氧原子之间的点,硅原子与各氧原子之间的距离相等,其结构见右图。距离相等,其结构见右图。顶氧顶氧 底氧底氧 第一节 粘土矿物的晶体构造硅氧面体晶片:硅氧面体晶片:指硅氧四指硅氧四面体网络。硅氧四面体网面体网络。硅氧四面体网络由硅氧四面体通过相临络由硅氧四面体通过相临的氧原子连接而成,其立的氧原子连接而成,其立体结构见右图。体结构见右图。一、粘土矿物的两种基本构造单元一、粘土矿物的两种基本构造单元第一节 粘土矿物的晶体构造 2、铝氧八面体与铝氧八面体晶片 铝氧八面体:铝氧八面体:六个顶六个顶点为氢氧原子团,铝、点为氢氧
5、原子团,铝、铁或镁原子居于八面铁或镁原子居于八面体中央体中央(如右图所示如右图所示)。氢氧氢氧一、粘土矿物的两种基本构造单元一、粘土矿物的两种基本构造单元第一节 粘土矿物的晶体构造铝氧八面体晶片:铝氧八面体晶片:多个铝多个铝氧八面体通过共用的氧八面体通过共用的OH连接而成的连接而成的Al-O八面体网八面体网络。络。一、粘土矿物的两种基本构造单元一、粘土矿物的两种基本构造单元第一节 粘土矿物的晶体构造3、晶片的结合层面是层面是O层面上是层面上是OHSi-O晶片晶片Al-O晶片晶片晶层: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:
6、1型晶层:型晶层:由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体 晶片构成。晶片构成。一、粘土矿物的两种基本构造单元一、粘土矿物的两种基本构造单元第一节 粘土矿物的晶体构造(2 2)2 2:1 1型晶层:型晶层:由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体 晶片构成。晶片构成。氧原子氧原子氧原子氧原子Si-O晶片晶片Al-O晶片晶片Si-O晶片晶片一、粘土矿物的两种基本构造单元一、粘土矿物的两种基本构造单元第一节 粘土矿物的晶体构造(3)层间域)层间域/层间距层间距一、粘土矿物的两种基本构造单元一、粘土矿物的两种基本构造单元第一节 粘土矿物
7、的晶体构造1、基本概念、基本概念(1)晶格取代:)晶格取代:在粘土矿物晶体中,一部分阳离子被另外在粘土矿物晶体中,一部分阳离子被另外 阳离子所置换,而晶体结构不变,产生过阳离子所置换,而晶体结构不变,产生过 剩电荷的现象。剩电荷的现象。Si-O四面体:四面体:Al3+取代取代Si4+Al-O八面体:八面体:Mg2+、Fe2+取代取代Al3+粘土带粘土带 负负 电荷电荷二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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例例1:蒙脱石在不发生晶格取代时,其理想结构式为:蒙脱石在不发生晶格取代时,其理想结构式为:Al4Si8O20(OH)4.nH2O 蒙脱石的实际
8、结构式为:蒙脱石的实际结构式为:(1/2Ca,Na)x(MgxAl4-x)(Si8O20)(OH)4.nH2O例例2:伊利石在不发生晶格取代时,其理想结构式为:伊利石在不发生晶格取代时,其理想结构式为:Al4(Si8O20)()(OH)4 伊利石的实际结构式为:伊利石的实际结构式为:(K)xAl4(Si8-xAlx)O20(OH)4二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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(2 2)阳离子交换容量()阳离子交换容量(C.E.C,cation exchange capacity)C.E.C,cation exchange capacity)定义:定义:
9、分散介质分散介质pH=7时,时,100g粘土所能交换下来的阳离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)。子的毫摩尔数(以一价阳离子毫摩尔数表示)。C.E.C可用来表示粘土在水中带电性的多少,它与粘土的可用来表示粘土在水中带电性的多少,它与粘土的水化分散、吸附等性质密切相关。水化分散、吸附等性质密切相关。(3)造浆率:)造浆率:一一吨干粘土所能配制粘度(表观粘度)为吨干粘土所能配制粘度(表观粘度)为 15mPas钻井液的体积数,钻井液的体积数,m3/T。造浆率造浆率粘土的水化分散能力粘土的水化分散能力二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、几种常见粘土矿物的晶体构造第一节 粘土矿
10、物的晶体构造第一节 粘土矿物的晶体构造2 2、几种常见粘土矿物的晶体构造、几种常见粘土矿物的晶体构造(1 1)高岭石)高岭石高岭石晶体结构示意图高岭石晶体结构示意图二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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高岭石特点高岭石特点Si-OAl-OOHOA A、1 1:1 1型粘土矿物型粘土矿物B B、几乎不存在晶格取代,负电量少、几乎不存在晶格取代,负电量少C C、晶层间引力以氢键为主,引力强,晶层间距、晶层间引力以氢键为主,引力强,晶层间距C=7.2C=7.2 问题:高岭石属非膨胀性粘土矿物,为什么?问题:高岭石属非膨胀性粘土矿物,为什么?高岭石上下相
11、临的层面,一面为高岭石上下相临的层面,一面为OH面,另一面为面,另一面为O面,而面,而O与与OH很容易形很容易形成氢键,层间引力较强,晶层间连接紧成氢键,层间引力较强,晶层间连接紧密,水分子不易进入晶层。密,水分子不易进入晶层。二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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 D D、C.E.CC.E.C低(低(3-15 mmol/100g)3-15 mmol/100g)在三种常见的粘土矿物中,高岭石的在三种常见的粘土矿物中,高岭石的.E.C.E.C最低。原最低。原因在于高岭石几乎不存在晶格取代,所以带负电荷很少,因在于高岭石几乎不存在晶格取代,所以带负电
12、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,所以更少了,所以C.E.CC.E.C小。小。、造浆率低、造浆率低高岭石晶层间以氢键为主,引力较强,晶层间连接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。面,故水化分散能力差,造浆率低。二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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(2 2)蒙脱石)蒙脱石Al-OSi-OSi-OSi-OSi-OAl-O蒙脱石晶体结构示意图蒙
13、脱石晶体结构示意图二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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蒙脱石特点蒙脱石特点A、2:1型粘土矿物型粘土矿物B、存在晶格取代,取代位置主要在、存在晶格取代,取代位置主要在Al-O八面体中,即八面体中,即Al3+被被 Mg2+、Fe2+和和Zn2+等取代,产生的负电荷由等量的等取代,产生的负电荷由等量的Na+或或 Ca2+来平衡。来平衡。二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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C、晶层间引力以分子间力为主,引力弱,晶层间距、晶层间引力以分子间力为主,引力弱,晶层间距 C=9.6-40,属膨胀型粘土矿物。,
14、属膨胀型粘土矿物。蒙脱石上下相临的层面皆为蒙脱石上下相临的层面皆为O面,晶层间引力以分面,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。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。的水化膜,使蒙脱石膨胀。二、几种常见粘土矿物的晶体构造二、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D、C.E.C 大(大(70-130 mmol/100g土土)、造浆率高、造浆率高 因
展开阅读全文