Глинистые твердые частицы
Классификация глин
Классификация глин
Слоистые силикатные глины
Слоистые силикатные глины
Кристаллы слоистых силикатных глин
Структура трехслойных алюмосиликатов
Пространственная Структура глин
Смектитовая Глина
Смектиты
Монтмориллониты
Монтмориллониты
Монтмориллониты
Монтмориллониты
Бентонит
Аттапульгит (Палыгорскит)
Глинистые пластинки
1.09M
Category: industryindustry

Основы химии глин и глинопорошков

1.

Основы химии глин и глинопорошков
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5
доц., канд. хим. наук
Минаев Константин Мадестович
10 апреля
2017

2. Глинистые твердые частицы

Обеспечивают вязкость и регулируют
фильтрацию
Термоустойчивы
Пластовые глины являются загрязителями
При наличии избытка глинистой твердой
фазы возрастает необходимость и
стоимость химической обработки
Требуется разбавление раствора
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
2

3. Классификация глин

Физические свойства
Размер частиц
Тип породы / Минералогия
– Кристаллическая структура
– Химический состав
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
3

4. Классификация глин

Классификация глин по кристалической
структуре
Слоистые силикаты
Смектит
Иллит
Хлорит
Каолинит
Игольчатые
Аттапульгит
Сепиолит
Вайомингский бентонит (монтмориллонит)
и буренная порода
Выбуренная порода
(до 1998 г относился к гидрослюдам)
Выбуренная порода
Выбуренная порода
Солестойкие растворы
Солестойкие и термостойкие растворы
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
4

5. Слоистые силикатные глины

Глины:
– Двухслойные
• Слой кремнезема
• Слой глинозема
– Трехслойные (например: натриевый бентонит)
• Слой кремнезема
• Слой глинозема
• Слой кремнезема
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
5

6. Слоистые силикатные глины

Четырехслойные (хлорит)
• Слой кремнезема
• Слой глинозема
• Слой кремнезема
• Слой брусита
(гидроксид магния)
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
6

7. Кристаллы слоистых силикатных глин

Диаметр: ~1 микрон (1 миллионная метра)
Толщина: ~10 Å (10 миллиардных метра)
Диаметр : Толщина:
Площадь поверхности / Вес: ~ 800 м2 / г
Кристаллические пластинки расположены поверхность к
1,000 : 1
поверхности в виде пачки
Расстояние между кристаллами от 7 дo 17 Å
Заряды на основной поверхности в большинстве отрицательные
Заряды на краях кристаллов в основном положительные
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
7

8. Структура трехслойных алюмосиликатов

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
8

9. Пространственная Структура глин

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
9

10. Смектитовая Глина

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
10

11. Смектиты

В данное семейство входят:
Монтмориллониты
Гекториты
Сапониты
Нонтрониты
Фемонтмориллониты
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
11

12. Монтмориллониты

В октаэдрическом слое атомы алюминия
частично замещены на атомы магния
Поверхность имеет отрицательный заряд
0,3 – 0,6 единиц
В обменном комплексе присутствуют ионы
Na+, K+, Ca+2, Mg+2, Fe+3
Между кристаллами прочносвязанная
вода
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
12

13. Монтмориллониты

Включает:
Монтмориллонит натрия (Вайомингский
бентонит)
Кальциевый/магниевый монтмориллонит.
Для придания раствору необходимой
вязкости требуется в 4 (четыре) раза больше,
чем натриевого
Монтмориллониты смешанного состава
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
13

14. Монтмориллониты

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
14

15. Монтмориллониты

Кристаллизационная вода
Поверхностная
вода
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
15

16. Бентонит

Бентонит является в основном
глиной монтмориллонитового
вида (не менее 70 %)
Обладает высокой способностью
гидратироваться в пресной воде
Увеличивается в объеме от 4 до
10 раз после гидратации
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
16

17. Аттапульгит (Палыгорскит)

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
17

18. Глинистые пластинки

Обмен катионов в растворе
происходит на поверхности
глинистых частиц
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
18

19.

Факторы, влияющие на
ионный обмен
Тип глин
Порядок замещения катионов
•Размер/Тип катионов
•Разность зарядов
Концентрация катионов
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
19

20.

Факторы, влияющие на
ионный обмен
Литий
Натрий
Калий
Mагний
Кальций
Алюминий
Водород
Легкий ионный обмен
Более тяжелый
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
20

21.

Катионообменная емкость
Глины
Катионообменная емкость
Мг-экв / 100 г
Монтмориллонит
70 – 130
Иллит
10 – 40
Каолинит
3 – 15
Аттапульгит
10 - 35
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
21

22.

Катионообменная емкость
Глины
Катионообменная емкость
Мг-экв / 100 г
Монтмориллонит
Иллит
Каолинит
Аттапульгит
70 – 130
10 – 40
3 – 15
10 – 35
Катионообменная емкость глины – способность глины
адсорбировать на своей поверхности катионы
Катионообменная емкость показывает, насколько данная
глина реакционно-активна
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
22

23.

Гидратация бентонита
Глины
Катионообменная емкость
Мг-экв / 100 г
Монтмориллонит
Иллит
Каолинит
Аттапульгит
70 – 130
10 – 40
3 – 15
10 – 35
Катионообменная емкость глины – способность глины
адсорбировать на своей поверхности катионы
Катионообменная емкость показывает, насколько данная
глина реакционно-активна
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
23

24.

Гидратация бентонита
Глины
Катионообменная емкость
Мг-экв / 100 г
Монтмориллонит
Иллит
Каолинит
Аттапульгит
70 – 130
10 – 40
3 – 15
10 – 35
Катионообменная емкость глины – способность глины
адсорбировать на своей поверхности катионы
Катионообменная емкость показывает, насколько данная
глина реакционно-активна
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
24

25.

Типы связей глинистых
частиц
»
АГГРЕГИРОВАННЫЕ
˃ Поверхность к поверхности
»
ДИСПЕРГИРОВАННЫЕ
˃
»
ФЛОКУЛИРОВАННЫЕ
˃
»
Хаотично расположены
Поверхность к торцу
ДЕФЛОКУЛИРОВАННЫЕ
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
25

26.

Типы связей глинистых
частиц
Агрегация: Снижение вязкости
Дисперсия: Возрастание вязкости
Флокуляция: Возрастание вязкости
Дефлокуляция: Снижение вязкости
Коагуляция - уменьшение электростатического заряда твердых
частиц, позволяющее частицам сближаться и образовывать
агломераты
Флокуляция – физико-химические связи, формируемые между
двумя или большим количеством частиц, заставляют частицы
слипаться в крупные «флокулы»
Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 5 «Основы химии глин и глинопорошков»
»
26

27.

СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ!
75
English     Русский Rules