Основы химии глинопорошков Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 доц. , канд. хим. наук Минаев Константин Мадестович 10 апреля 2017
Глинистые твердые частицы Ш Обеспечивают вязкость и регулируют фильтрацию Ш Термоустойчивы Ш Пластовые глины являются загрязителями Ш При наличии избытка глинистой твердой фазы возрастает необходимость и стоимость химической обработки Ш Требуется разбавление раствора Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 2
Классификация глин 4 Физические свойства 4 Размер частиц 4 Тип породы / Минералогия – Кристаллическая структура – Химический состав Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 3
Классификация глин по кристалической структуре Слоистые силикаты 4 Смектит 4 Иллит 4 Хлорит 4 Каолинит Игольчатые 4 Аттапульгит 4 Сепиолит Вайомингский бентонит (монтмориллонит) и буренная порода Выбуренная порода (до 1998 г относился к гидрослюдам) Выбуренная порода Солестойкие растворы Солестойкие и термостойкие растворы Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 4
Слоистые силикатные глины 4 Глины: – Двухслойные • Слой кремнезема • Слой глинозема – Трехслойные (например: натриевый бентонит) • Слой кремнезема • Слой глинозема • Слой кремнезема Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 5
Слоистые силикатные глины Четырехслойные (хлорит) • Слой кремнезема • Слой глинозема • Слой кремнезема • Слой брусита (гидроксид магния) Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 6
Кристаллы слоистых силикатных глин 4 Диаметр: ~1 микрон (1 миллионная метра) 4 Толщина: ~10 Å (10 миллиардных метра) 4 Диаметр : Толщина: 4 Площадь поверхности / Вес: ~ 800 м 2 / г 4 Кристаллические пластинки расположены поверхность к 1, 000 : 1 поверхности в виде пачки 4 Расстояние между кристаллами от 7 дo 17 Å 4 Заряды на основной поверхности в большинстве отрицательные 4 Заряды на краях кристаллов в основном положительные Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 7
Структура трехслойных алюмосиликатов Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 8
Пространственная Структура глин Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 9
Смектитовая Глина Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 10
Смектиты В данное семейство входят: • • • Монтмориллониты Гекториты Сапониты Нонтрониты Фемонтмориллониты Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 11
Монтмориллониты 4 4 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 глинопорошков» » 12
Монтмориллониты Включает: Монтмориллонит натрия (Вайомингский бентонит) 4 Кальциевый/магниевый монтмориллонит. Для придания раствору необходимой вязкости требуется в 4 (четыре) раза больше, чем натриевого 4 Монтмориллониты смешанного состава 4 4 Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 13
Монтмориллониты Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 14
Монтмориллониты Кристаллизационная вода Поверхностная вода Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 15
Бентонит 4 Бентонит является в основном глиной монтмориллонитового вида (не менее 70 %) 4 Обладает высокой способностью гидратироваться в пресной воде 4 Увеличивается в объеме от 4 до 10 раз после гидратации Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 16
Аттапульгит (Палыгорскит) Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 17
Глинистые пластинки Обмен катионов в растворе происходит на поверхности глинистых частиц + l + l + l Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 18
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 глинопорошков» » 19
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 глинопорошков» » 20
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 глинопорошков» » 21
Катионообменная емкость Глины Монтмориллонит Иллит Каолинит Аттапульгит Катионообменная емкость Мг-экв / 100 г 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 глинопорошков» » 22
Гидратация бентонита Глины Монтмориллонит Иллит Каолинит Аттапульгит Катионообменная емкость Мг-экв / 100 г 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 глинопорошков» » 23
Гидратация бентонита Глины Монтмориллонит Иллит Каолинит Аттапульгит Катионообменная емкость Мг-экв / 100 г 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 глинопорошков» » 24
Типы связей глинистых частиц » АГГРЕГИРОВАННЫЕ ˃ Поверхность к поверхности » ДИСПЕРГИРОВАННЫЕ ˃ Хаотично расположены » ФЛОКУЛИРОВАННЫЕ ˃ Поверхность к торцу » ДЕФЛОКУЛИРОВАННЫЕ Курс «Буровые технологические жидкости» Лекция 5 «Основы химии глинопорошков» » 25
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 глинопорошков» » 26
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! 75
Скачать презентацию Основы химии глинопорошков Курс Буровые технологические жидкости Лекция
L5.ppt