高溫對(duì)粘土的作用

1、高溫對(duì)粘土的影響1 高溫分散作用 高溫使粘土顆粒分散變細(xì)高溫對(duì)粘土的作用及對(duì)泥漿性能的影響 1）高溫促進(jìn)粘土水化分散的原因 高溫增強(qiáng)了水分子滲入粘土晶層表面的能力 泥漿中的CO32-、OH-、Na + 進(jìn)入表面進(jìn)一步提高水化能力 高溫促進(jìn)了八面體片中Al3+的離解，使粘土負(fù)電荷增多，水化能力增強(qiáng) 粘土礦物微粒熱運(yùn)動(dòng)加劇，增強(qiáng)了水化膨脹后片狀粒子彼此分離的能力高溫對(duì)粘土的作用及對(duì)泥漿性能的影響 2） 影響粘土高溫分散的因素 粘土種類 決定性因素 鈉膨潤(rùn)土鈣膨潤(rùn)土高嶺土 溫度高低及作用時(shí)間 介質(zhì)環(huán)境性 CO32-、OH-、Na + 有利于分散（同時(shí)CO32-、OH-降低圖2-2） 高價(jià)金屬離子Al

2、 3+ 、Ca 2+ 、Fe 2+不利于分散（抑制高溫分散） 分散性添加劑如FCLS、NaC、NaT、SMT等有利于分散高溫對(duì)粘土的作用及對(duì)泥漿性能的影響 3 ）高溫分散對(duì)泥漿性能的影響 對(duì)高溫下流變性的影響（圖2-3）使泥漿粘度、切力增大理想懸浮體：水、油粘土懸浮體：存在高溫分散 粘度的降溫曲線比升溫曲線高，高差程度由粘土含量及分散作用的強(qiáng)弱決定高溫膠凝：泥漿中粘土含量大于一定值時(shí)，泥漿高溫作用后傷失流動(dòng)性形成凝膠用分散性降粘劑如FCLS、SMT、SMK不能解決因高溫分散引起的增稠問題高溫對(duì)粘土的作用及對(duì)泥漿性能的影響 對(duì)熱穩(wěn)定性的影響 產(chǎn)生高溫后增稠，甚至高溫后膠凝，破壞泥漿熱穩(wěn)定性 表現(xiàn)

3、：泥漿井口性能不穩(wěn)定，粘、切上升很快； 處理頻繁，處理劑用量大 起下鉆后泥漿粘度切力明顯增大 防止泥漿高溫膠凝的途徑 使用抗高溫的添加劑有效抑制和減少粘土的高溫分散-本質(zhì) 把粘土含量控制在量限以下，該量限稱為粘土的高溫容量限 -關(guān)鍵 粘土的高溫容量限：在一定溫度下，泥漿體系發(fā)生高 溫膠凝所須的最低土量 影響粘土的高溫容量限的因素： 土的種類，溫度高低，介質(zhì)環(huán)境，添加劑性能 粘土的高溫容量限只能由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得 磺化泥漿體系，180-200 膨潤(rùn)土量限約7%（體積） 粘土的高溫容量限是高溫泥漿體系使用和控制的重要指標(biāo) 國(guó)外用膨潤(rùn)土含量來衡量（MBT值） 粘土高溫分散對(duì)失水量的影響 對(duì)高溫下濾失量及

4、熱穩(wěn)定性的影響： 高溫分散使HTHP濾失量降低 熱穩(wěn)定性變好（高溫老化后失水量降低）2 粘土粒子的高溫聚結(jié)作用 粘土高溫去水化：高溫引起粘土表面的水化膜變薄， 可逆 處理劑的高溫解吸：溫度升高，處理劑在粘土表面的吸附量降低的現(xiàn)象 可逆 高溫聚結(jié)作用：在高溫作用下，由于粘土的高溫去水化、處理劑的高溫解吸以及粘土粒子熱運(yùn)動(dòng)加?。ㄅ鲎差l率增加），使粘土粒子的聚結(jié)穩(wěn)定性降低的現(xiàn)象 特點(diǎn)：隨溫度可逆； 引起體系聚結(jié)穩(wěn)定性降低的局部降低（隱匿絮凝），一般不能引起整個(gè)體系絮凝（高鹽度泥漿除外） 影響高溫聚結(jié)的因素：n 粘土粒子的分散度和水化能力，n 溫度高低n 電解質(zhì)的濃度和種類n 添加劑種類及用量高溫聚結(jié)

5、對(duì)泥漿流變性的影響 粘土高溫聚結(jié)引起泥漿結(jié)構(gòu)粘度和切力增加（發(fā)生面-邊、邊-邊聯(lián)結(jié)） 理想懸浮體： 有高溫聚結(jié)作用的泥漿： 有高溫分散和高溫聚結(jié)作用的泥漿： 高礦化度條件下，高溫聚結(jié)使泥漿粘度切力降低（發(fā)生面-面聯(lián)結(jié)）高溫聚結(jié)對(duì)泥漿造壁性的影響 引起泥漿失水量增大，HTHP失水量大 泥餅變厚 使泥漿高溫作用后失水量增大高溫對(duì)粘土的作用及對(duì)泥漿性能的影響 3 粘土粒子的高溫表面鈍化 定義：經(jīng)高溫作用后粘土粒子表面活性降低的現(xiàn)象 樣品 比表面 單位表面積吸附量 104cm-1 10-5 me/cm2 老化前 3.552 8.35 老化后 4.032 7.42 樣品：6%土漿，吸附質(zhì)：亞甲基蘭 老化

6、條件：190下老化24小時(shí) 高溫鈍化產(chǎn)生原因：不十分明確 高溫下粘土中的Si、Al、O和泥漿中的Ca2+、OH- 、Fe 2+ 、Al 3+ 發(fā)生類似水泥硬化的反應(yīng)，降低了粘土表面的剩于力場(chǎng)和表面活性 高溫增強(qiáng)了泥漿中類似粘土-石灰的反應(yīng)，生成類似玻特蘭水泥的組份（雪硅鈣石） 高溫鈍化影響因素： 溫度：130以上明顯 介質(zhì)環(huán)境：OH - 、Ca2+ Fe3+ 和Al3+ 有利于高溫鈍化 高溫鈍化使泥漿pH降低粘土粒子的高溫鈍化對(duì)泥漿性能的影響 1 高溫后減稠 高溫鈍化降低了粘土粒子形成面-邊、邊-邊結(jié)構(gòu)的能力，減弱所形成的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，泥漿結(jié)構(gòu)粘度降低 粘土粒子的高溫分散和高溫鈍化可同時(shí)發(fā)生，泥漿性能是高溫后增稠或高溫后減稠，取決于兩種作用的強(qiáng)弱和粘土含量。粘土含量越低，越易出現(xiàn)高溫減稠 粘土容量下限：泥漿不出現(xiàn)高溫減稠所須的最低粘土含量 影響因素：粘土種類；礦化度；溫度等粘土粒子的高溫鈍化對(duì)泥漿性能的影響 2 泥漿高溫固化 泥漿高溫后成型且有一定強(qiáng)度的現(xiàn)象 產(chǎn)生原因：泥漿中粘土粒子的高溫分散、高溫聚結(jié)以及高溫鈍化在粘土含量大于一定值（高溫容量限）后的綜合結(jié)果。 高溫分散使體系中粘粒濃度劇增達(dá)到能形成凝膠的程度（當(dāng)粘土含量足夠高時(shí)） 高溫聚結(jié)形成凝膠 高溫鈍化使凝膠的邊-面、邊-邊聯(lián)結(jié)點(diǎn)上發(fā)生類似水泥硬化的反應(yīng) 高pH值和高Ca2+ 泥漿中易發(fā)生高溫固化