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插层改性粘土的可加工性能研究_曾雄丰

插层改性粘土的可加工性能研究_曾雄丰
插层改性粘土的可加工性能研究_曾雄丰

60│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2014(50)第 6 期60

│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2014(50)第 6 期0 前言

粘土作为陶瓷工业生产中的重要原料,优质粘土资源日渐枯竭,大量劣质粘土其化学组成虽满足生产要求,但其可加工性能较差,影响了其在工业生产中的应用。在影响粘土可塑性的诸多因素中,层间域的性质如:层间距、层间结合水含量、层间结合力等对粘土可塑性有着重要影响[1]

。因此通过对粘土进行插层改性,对劣质粘土的工

业利用有重要的实际意义。

1 实验过程

1.1 插层剂的选择和制备

选择具有极性的丙烯酸作为单体,为亚硫酸氢铵为链转移剂,过硫酸钾为引发剂,去离子水为连续相,通过改变丙烯酸、过硫酸钾的摩尔比,在恒温78 ℃水浴中,反应2h,制备一定分子量的聚丙烯酸。

1.2 粘土插层处理

龙岩土的主要矿物成份为高岭石和伊利石,插层处理过程为:称取一定质量的龙岩土,以质量比为1∶2与

插层改性粘土的可加工性能研究

曾雄丰1,张文丽1,王建省2

(1,河北联合大学 河北省无机非金属重点实验室 唐山 063009;2,东北大学 材料各向异性与织构教育部重点实验室 沈阳 110819)

摘 要:本文利用聚丙烯酸对粘土进行插层处理,通过绘制泥料的塑性流变曲线,并对曲线进行线性回归拟合和分析,研

究插层改性粘土的可加工性能。关键词:陶瓷泥料;塑性流变曲线;可加工性能中图分类号:TQ174 文献标识码:B 文章编号1001-9642(2014)6-0060-3

Research on Workability of Intercalated Modification Clay

ZENG Xiongfeng 1,ZHANG Wenli 1,WANG Jiansheng 2

(1,Key Laboratory of Inorganic Nonmetallic materials Engineering in Hebei Province,

Hebei United University, Tangshan 063009, China ;

2, Key Lab for Anisotropy and Texture of Materials (MoE), Northeastern University, Shenyang 110819, China)

Abstract: In this paper, Intercalated clay was modified by polyacrylic acid. Plastic rheological curves and linear

regression analysis were used to investigate the workability of intercalated Modification clay

Key words: ceramic mud; plastic rheological curves; workability

收稿日期:2014-1-2

基金项目:国家科技支撑计划项目“日用陶瓷高品质化关键技术研究”(2011BAE30B02);河北联合大学科学研究基金“粘土插层改性及性能研究”(Z201308)。

作者简介:曾雄丰(1983-),男,湖南人,讲师,硕士,主要研究方向:无机非金属陶瓷材料

E-mail :zengxf@https://www.wendangku.net/doc/6b7336025.html, 水拌合,加入适量的氨水,球磨12 h ;再加入一定分子量的聚丙烯酸,并控制泥浆的pH 值在7~8,再球磨24 h。

1.3 性能测试

利用X 射线衍射分析仪对粘土原矿和插层改性粘土进行分析,其X 射线衍射数据和图谱分别如表1和图1所示。

表1不同插层剂用量插层龙岩土的XRD 测试数据

Tab.1 XRD dates of different intercalation agent volume intercalated Longyantu

图1 不同插层剂用量插层龙岩土的XRD 图谱

Fig.1 XRD maps of different intercalation agent volume intercalated Longyantu

生产与应用

2014年 第 6 期

中 国 陶 瓷

中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2014(50)第 6 期│61

表2 不同泥料的塑性流变参数

Table2 Plastic rheological parameters of different mud

通过改造KSB 微电脑可塑性测定仪,按照QB/T1322-1991《陶瓷泥料可塑性指数测定方法》,采用可塑性指标法测定泥料对形状变化的抵抗力,读取坯料在压缩过程中的应力、应变数据,绘制坯料的塑性流变曲线来研究坯料的可加工性能。数据采集从开始压缩泥球到泥球开裂为止。

利用KSB 微电脑可塑性测定仪,对改性坯料和不同工厂可塑成型坯料的可塑性指数测定,其数据如表2所示。

通过采集到的数据,泥料在压缩过程中的应力-应变曲线如下图2所示。

A-工厂泥料1; B-工厂泥2; C-坯料(0.0 wt‰);D-坯料(1.0 wt‰);E-坯料(3.0 wt‰);F-坯料(5.0 wt‰);

图2 不同泥料的塑性流变曲线

Fig.2 Plastic rheological curves of different mud

2 实验结果与讨论

由X 射线衍射分析可知,2θ为12.360°左右是高岭石[001]所对应衍射峰,2θ为8.889°左右是伊利石[002]所对应的衍射峰,通过对比高岭石d001值和伊利石d002值的变化,可以看出,聚丙烯酸进入到其层间结构中,相应层间距将会增大。对于龙岩土来说,聚丙烯酸更容易进入到其伊利石[002]层间结构中,随着插层剂的量增加,其对应的层间距不断增大,当插层剂添加量为5.0 wt‰时,d002值从9.9971到达最大值10.0413。而对于高岭石[001]层间域来说,随着插层剂添加量的增加,d001值先增大后减小,这说明插层剂过多的加入,由于插层剂分子对粘土的包裹作用,反而迫使其层间距减小[2]。

从泥料可塑性指标的测定数据来看,泥料可塑性指标先从1.4 m N 降到1.1 m N,随着插层剂添加量的继续增加,当插层剂添加量为可塑性指数增大到6.8 m N,参照工厂的泥料可塑性指标,当插层剂添加量为5‰时,泥料的可塑性超过工厂泥料,所以单从可塑性指标这一项来分析,插层剂对泥料可塑性指标有明显的提高,但

是不同的成型方法对泥料的可塑性指标要求不同,为较全面反映泥料的可加工性能,可从以下两个方面来讨论泥料的可加工性能。

2.1 屈服值σp 和最大形变量εmax

泥料在压缩过程中经历两个阶段:弹性形变阶段和塑性形变阶段。在弹性形变阶段,泥料的应力-应变满足胡克定律,曲线呈一次线性关系,当继续施加压力,泥料将开始进入塑性形变阶段,曲线为多项式关系,直至泥料开裂时,此时泥料所受的压力即可近似的反映泥料的屈服值σp ,此时形变量为最大形变量εmax ,其值如表3所示。

表3 不同泥料的塑性流变参数

Tab.3 Plastic rheological parameters of different mud

由可塑性指标计算公式(1),可近似理解为可塑性指标为屈服值σp 与最大形变量εmax 的乘积,据此,欲使泥料可塑性指标越高,其屈服值和最大形变量的乘积越大,但从表2中可知,随着插层剂添加量的增加,最大形变量逐渐减小,当添加量为3‰时,最大形变量减小到最小值24%,当添加量为5‰时,尽管其可塑性指标提高到6.8 m N,但其最大形变量却远小于可塑性指标为6.3 m N 的F 泥料。这种现象引发出一个问题,是可塑性指标高而最大形变量小的泥料好,还是可塑性指标相对较低而最大形变量大的好,如何来评价泥料可加工性能?笔者认为,评价泥料可加工性能的优劣,需要根据不同的可塑成型方法中泥料的应力-应变关系来判断,如滚压成型,要求泥料既具有较高的屈服强度又应有较大的最大形变量,此时F 泥料要好;而在生产高压输送线路的大型绝缘瓷葫芦中,泥料需车坯成型,此时则要求泥料具有较高的屈服强度而最大形变量却应尽可能的小,又如艺术瓷生产过程中,手工拉坯成型的泥料,同样需要有有较高的屈服强度,以保持各种复杂的造型,在这两种可塑成型方法来看,D 泥料要好。

2.2 流变曲线线性回归方程

利用数学软件对泥料的流变曲线进行线性回归拟合,拟合结果如表4所示。

中 国 陶 瓷

2014年 第 6 期

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剂添加量的增加,应力增长速率先减小后增大,当添加量增大到5‰时,D 泥料应变每增大百分之一,应力增大213N。

说明插层剂分子增加粘土颗粒之间的结合力,如图3所示,当插层剂分子进入到粘土层间域中,插层剂分子上的[NH 4]+与粘土颗粒中的[SiO 4]之间形成了氢键,从而使得坯料的屈服强度增加,能使之承受更大的压力而不开裂。

表4 不同泥料流变曲线的线性回归方程

力只增大18N,由此可判断,由于加载过程中,应力增长不均,会导致其在成型过程产生密度不均等内部缺陷,最终导致成品合格率下降。从挤压或塑压的成型方法来看,E 号试样的可加工性能要好于D 试样的可加工性能。

通过绘制泥料可塑性流变曲线,并利用线性回归的方法对泥料可塑性流变曲线进行分析,插层剂通过增大泥料的屈服值,达到提高泥料可塑性指标的目的,插层改性粘土,在车坯和手工拉坯等成型工艺中,具体良好可加工性能。

3 结论

1. 利用聚丙烯酸对粘土进行插层改性,粘土的可塑性指标有效提高,当插层剂添加量为5.0 wt‰时,粘土的可塑性指标增大到6.8 m N。

2. 在不同可塑成型方法中,利用泥料的流变曲线分析泥料的可加工性能,对生产工艺有一定的指导作用。

3. 插层剂通过增大泥料的屈服值,达到提高泥料可

塑性指标的目的,插层改性粘土,在车坯和手工拉坯等成型工艺中,具体良好可加工性能。

参考文献:

图3 插层剂作用机理示意图

Fig.3 Schematic mechanism of intercalation agent

而由泥料可塑性指标测定可知,试样D 的可塑性指标要高于试样E,这能否说明D 试样的可加工性能就一定比试样E 的可加工性能要好呢?在挤压或塑压的成型过程中,泥料的应变速率和模具的挤压速率一致,如采用这种成型方法,D 试样应变每增大百分之一,所受应力增大213N,而试样E 其应变每增大百分之一,所受应

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Cu_Mg_Al类水滑石的插层改性及摩擦性能

w w w.j c c s o c .c o m 刘光武等:水玻璃为源的超疏水型SiO2气凝胶块体制备与表征· 165 ·第40卷第1期 Cu–Mg–Al类水滑石的插层改性及摩擦性能 付帆,白志民,杨娜,王振宇,张天广 (中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京 100083) 摘要:用水热法制备了Cu–Mg–Al类水滑石,并以十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDSO)为插层剂对所制备的类水滑石样品进行了插层改性。利用X射线衍射法、红外光谱分析法、扫描电子显微镜和热重–差热分析法对样品的成分、结构、形貌及热稳定性进行了表征,结果表明:制备出的类水滑石为Cu–Mg–Al–CO3类水滑石和Cu–Mg–Al–SDSO类水滑石。将制备出的类水滑石作为添加剂加入到基础油中,用MM-10W多功能型四球摩擦磨损试验机测试了其摩擦学性能,结果表明:含有类水滑石粉体的润滑油与基础油相比,摩擦因数低了32%。 关键词:铜–镁–铝类水滑石;插层;摩擦性能 中图分类号:TH117.1 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2012)01–0165–05 网络出版时间:2011–12–29 19:07:42 DOI:CNKI:11-2310/TQ.20111229.1907.027 网络出版地址:https://www.wendangku.net/doc/6b7336025.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20111229.1907.027.html Preparation and Tribological Proporties of Intercalated Cu–Mg–Al Hydrotalcite FU Fan,BAI Zhimin,YANG Na,WANG Zhenyu,ZHANG Tianguang (School of Materials Science and Technology, China University of Geosiences (Beijing), Beijing 100083, China) Abstract: Cu–Mg–Al hydrotalcite-like compounds (LDHs) was synthesized by hydrothermal. The products were modified by anion- exchange intercalation method using sodium dodecyl sulfate (SDSO) as the modifier. The composition, structure and morphology of the intercalated hydrotalcite-like compounds were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared and scanning elec-tron microscopy, and thermogravimetric–differential thermal analysis. The results show that the synthesized hydrothermal-like com-pounds are Cu–Mg–Al–CO3 LDHs and Cu–Mg–Al–SDSO LDHs. The intercalated hydrotalcite-like compounds were dispersed evenly in base oil. The tribological properties of the samples were tested by the MM-10W four-ball test machine. The results show that compared with the base oil, the friction coefficient of the intercalated hydrotalcite-like compounds is reduced by 32%. Keyword: copper-magnesium-aluminium hydrotalcite-like compounds; intercalation; tribological properties 类水滑石(hydrotalcite-like compounds,LDHs)是一种阴离子型层状材料[1–2],其结构类似于具有层状结构的硅酸盐矿物。层状硅酸盐矿物因其片层之间易于滑动,且具有较高的活性,可以作为新型的抗磨减摩材料[3–7]。目前研究已表明,蛇纹石[8–11]、叶蜡石[12]、滑石[13]、坡缕石[14]等层状硅酸盐矿物粉体经表面改性后,以添加剂的形式加入润滑油中,能够明显的降低机件的摩擦因数,并对摩擦副表面具有修饰与改善作用。但是迄今为止,尚未见到以类水滑石作为抗磨减摩材料的相关报道。采用水热法合成了Cu–Mg–Al类水滑石,以十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDSO)为插层改性剂进行插层改性以改善合成产物在油介质中的分散以及悬浮稳定性,采用MM-10W多功能型四球摩擦实验机对合成产物的摩擦学性能进行了评价。 1 实验 1.1 Cu–Mg–Al–CO3 LDHs的制备 采用水热合成法制备Cu–Mg–Al–CO3 LDHs,具体制备步骤如下:以分析纯的Mg(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、尿素、SDSO为原料,按摩尔比n[Mg(NO3)2·6H2O]:n[Al(NO3)3?9H2O]: 收稿日期:2011–03–28。修订日期:2011–05–04。基金项目:国家自然科学基金(51044011)资助项目。 第一作者:付帆(1986—),女,硕士研究生。 通信作者:白志民(1957—),男,博士,教授。Received date:2011–03–28. Revised date: 2011–05–04. First author: FU Fan (1986–), female, Master candidate. E-mail: fufan1986@https://www.wendangku.net/doc/6b7336025.html, Correspondent author: BAI Zhimin (1957–), male, doctor, professor. E-mail: zhimibai@https://www.wendangku.net/doc/6b7336025.html, 第40卷第1期2012年1月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 40,No. 1 January,2012

改性粘土对天然橡胶复合材料的结构和性能影响

改性粘土对天然橡胶复合材料的结构和性能影响 作者:沈鑫远, 李祖明, 华建坤, 李保卫, 曾涛, SHEN Xin-yuan, LI Zu-ming, HUA Jian-kun, LI Bao-wei, ZENG Tao 作者单位:国家橡胶及乳胶制品质量监督检验中心,云南,景洪,666100 刊名: 江西科学 英文刊名:JIANGXI SCIENCE 年,卷(期):2011,29(1) 被引用次数:0次 相似文献(4条) 1.期刊论文陈美.敖宁建.陈鹰.余和平.钱红莲.王晨.周慧玲.屈菊兰.郭成坤改性粘土对天然橡胶/粘土复合材料抗氧老化性能的影响-热带作物学报2001,22(3) 采用高分子包复剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂,并结合使用抗氧剂对粘土进行改性处理,制备相应的粘土胶进行热氧老化、光氧老化及臭氧老化性能测试.结果表明,高分子包复剂、抗氧剂及偶联剂产生协同作用,大大提高了粘土胶抗热氧老化及光氧老化性能,而新型胺类防老剂与钛酸酯偶联剂共同使用,可使粘土胶抗臭氧老化性能提高50%. 2.会议论文敖宁建.陈美天然橡胶/改性粘土复合材料结构与性能研究1998 3.期刊论文敖宁建.陈美.周慧玲.王晨.钱红莲.王少雄天然橡胶/改性粘土复合材料结构与性能研究-电子显微学报1998,17(5) 为提高非碳黑填料对橡胶等高分子材料的补强作用,人们研究了多种的填料改性方法,包括偶联剂、分散剂及其它化学、物理改性[1-2].本工作采用还原剂、强酸、热处理等对二种不同粘土进行化学改性并进行结构研究,再制备粘土胶复合材料,测定其硫化胶的物理力学性能和结构. 4.学位论文戈明亮固相法改性粘土及其在聚合物中的应用研究2008 近年来聚合物/粘土纳米复合材料因表现出许多优异的性能已引起了人们的极大的兴趣。粘土具有纳米片层的结构,当它们以单个的片层均匀分散于聚合物基体中,或使聚合物分子链插入粘土层间,所得的纳米复合材料的性能可获得显著的提高,甚至出现许多新的性能。通过插层方法已经成功制备了许多聚合物/粘土纳米复合材料。为了增加粘土与聚合物之间的相容性,一般需要对粘土进行有机改性,使其由亲水变为亲油,最常用的插层改性剂是含长链烷基的季铵盐。当前大部分研究者对粘土的插层改性是在液相中(例如水、乙醇等)进行的,这种液相法存在许多缺点,例如工艺过程繁琐,耗时长,效率低,成本高,而且对环境造成一定的污染。 本文采用固相法对粘土进行插层改性,制备出有机粘土。此法不采用水、乙醇等其他溶剂,而是在固态下直接对粘土进行改性,因此省去了后续的过滤、洗涤、干燥、粉碎、过筛等工艺过程,缩短工艺时间,提高改性效率,减少环境污染,降低成本,克服了液相法改性的缺点。用烷基季铵盐和季鳞盐插层剂对钠基蒙脱土进行有机化处理,使其成为有机蒙脱土。X-射线衍射(XRD)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)表明插层剂已成功进入到粘土的层间,导致层间距扩大。 将固相法改性的有机粘土应用于PP、PVC和NR,XRD和透射电镜(TEM)研究表明,PP、PVC和NR的大分子链可以插层到有机蒙脱土片层之中,形成了纳米复合材料。通过XRD,FTIR、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、TEM、橡胶加工分析仪(RPA)和动态力学分析(DMA)等现代测试手段以及力学性能测试研究了聚合物/粘土纳米复合材料的结构形态和性能。 季铵盐改性的有机粘土B没有改变PP的晶型,而插层剂季鳞盐改性的有机粘土C使PP产生约10%左右的γ晶型。分别用修正Avrami方程的Jeziorny法、Ozawa法和Mo法研究PP/粘土复活材料的非等温结晶行为,结果表明,用Jeziorny法和Mo法处理非等温结晶过程比较理想,而用Ozawa法处理则不太适用。有机粘土的加入提高了聚丙烯的结晶温度和结晶速度,结晶指数n增加,对结晶常数Zc影响不大;有机粘土对PP的结晶具有异相成核的作用;钠基粘土导致结晶活化能增加,而有机粘土降低PP的结晶活化能。PP/粘土纳米复合材料的玻璃化转变温度高于纯PP。粘土的加入降低了PP的表观剪切粘度、动态粘度,改善了材料的加工性能,有机粘土降低的幅度大于钠基粘土;有机粘土的加入改善了聚丙烯的综合力学性能。此外有机粘土可以略为降低PP的最大热释放速率(pHRR)值。 用KH-550处理过的有机粘土对PVC力学性能的提高幅度明显的大于用KH-560处理过的有机粘土。有机粘土C导致PVC的玻璃化转变温度略有升高,而偶联剂用量对PVC/粘土纳米复合材料的玻璃化转变温度没有明显影响。有机粘土C对PVC的热稳定性没有明显影响,偶联剂对PVC的热稳定性有一定的提高作用,降低了PVC的热分解速度,导致分解温度区间变大,但有机粘土C和偶联剂的加入降低了PVC的降解表观活化能。 NR在和有机粘土混炼时,有部分的NR分子进入到粘土的层间,发生插层行为,而在硫化过程中,随着时间的延长,粘土的层间距不断增大,直至硫化结束,最终形成NR/粘土纳米复合材料。未改性的粘土对天然橡胶的硫化性能影响不明显,有机粘土可以明显缩短天然橡胶的焦烧时间和正硫化时间。不同的粘土对NR的粘性模量和损耗因子影响不大,但对弹性模量有一定的影响。有机粘土降低NR的热降解表观活化能,偶联剂的加入提高了NR的热降解表观活化能。有机粘土降低了NR的滚动阻力和抗湿滑性能;提高了NR的玻璃化转变温度;有机粘土改善了NR的综合力学性能,在大部分的情况下,含有偶联剂体系的静态力学性能好于不含偶联剂体系的静态力学性能;100℃、72h热老化后,有机粘土对NR的力学性能保持效果优于未改性的粘土。 本文链接:https://www.wendangku.net/doc/6b7336025.html,/Periodical_jxkx201101016.aspx 授权使用:西双版纳州综合技术检测中心(xsbnzzhjsjczx),授权号:85b40586-7a0b-4931-a5d1-9ef500ba39c4 下载时间:2011年6月1日

黏土矿物有机硅烷改性研究进展

第39卷第1期2019年2月 矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES Vol.39, .1 Feb.2019黏土矿物有机硅烷改性研究进展* 苏琳娜 (深圳职业技术学院应用化学与生物技术学院,广东深圳518055) 摘要:黏土矿物由于具有独特的层状纳米结构特性,在基础研究和实际应用中引起人们普遍的关注三但黏 土矿物的亲水性表面使其对材料性能的提升产生限制,因此采用有机硅烷对黏土矿物进行表面改性是改善 黏土矿物表面性质的有效方法之一三经过有机硅烷改性的黏土矿物既具有黏土矿物特有的尺寸稳定性二吸 附性和阻隔性等性能,又具有硅烷分子多种功能基团的反应活性,在聚合物纳米复合材料二载体材料和环境 材料等领域具有广阔的应用前景,已成为近年来矿物学和材料科学的研究热点之一三综述了不同类型黏土 矿物有机硅烷改性的研究进展,讨论了黏土矿物类型二有机硅烷种类和反应条件对改性黏土矿物结构的影 响,同时对黏土矿物有机硅烷改性未来主要研究方向进行展望三 关键词:黏土矿物;蒙脱石;高岭石;有机硅烷;改性 中图分类号:TD985 文献标识码:A 文章编号:1001-0076(2019)01-0124-07 DOI:10.13779/https://www.wendangku.net/doc/6b7336025.html,ki.issn1001-0076.2019.01.023 Research Progress in Organosilane Modification of Clay Minerals SU Linna (School of Applied Chemistry and Biological Technology,Shenzhen Polytechnic,Shenzhen518055,China) Abstract:Clay minerals have attracted considerable attention in basic research and practical appli- cations due to their unique layered nanostructure.However,the hydrophilic surface of clay minerals makes it difficult to improve the properties and limits the application of materials.Therefore,the sur- face modification with organosilane is one of the effective methods to improve the surface properties of clay minerals.The clay minerals modified by organosilane possess dimensional stability,adsorptivity and barrier properties of clay minerals,and high reactivity of various functional groups in organosi- lane molecules.Therefore,the modified clay minerals have wide applications in materials science, environmental engineering and carrier materials.Accordingly,they have attracted much attention in mineralogy and material science in recent years.This paper reviewed the research progress in or- ganosilane modification of clay minerals with different types.The influence of clay mineral type,or- ganiosilane species and reaction conditions on the structure of modified clay minerals was discussed, and the main research directions of organosilane modification of clay minerals were prospected. Key words:clay minerals;montmorillonite;kaolinite;organosilane;modification 引言 在众多无机纳米粒子中,由于黏土矿物具有独特的天然纳米片层结构,其以纳米单元体分散在聚合物中,可以显著提高复合材料的热学性能二力学性能和阻隔性等’1-6]三但是黏土矿物的表面呈现亲水 *收稿日期:2018-06-28 基金项目:深圳职业技术学院科研基金(6017-22K210169991) 作者简介:苏琳娜(1984-),女,福建三明人,博士,讲师,主要从事矿物材料与矿物表-界面反应性研究,E-mail:sln0598@https://www.wendangku.net/doc/6b7336025.html,三 万方数据

粘土矿物对储层物性的影响_李娟

中国西部科技
2011年08月(上旬)第10卷第22期总 第255期
粘土矿物对储层物性的影响
李 娟 于 斌
(成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川 成都 610059) 摘 要:依据化学成分的不同,可将粘土矿物分为五类,高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石、伊利石-蒙皂石和绿泥石- 蒙皂石混层。粘土矿物的类型、含量、产状和物理性质对储层的物性有较大的影响,粘土矿物含量越高,砂岩的孔隙度 和渗透率越低,储集性能越差;粘土矿物的产状与油气层的渗透率有密切联系,其中搭桥式对储层的渗透率影响最大; 粘土矿物因其具有膨胀性,对酸敏感性,也严重影响着储层物性。 关键词:粘土矿物;孔隙度;渗透率;含量;产状 DOI:10.3969/j.issn.1671-6396.2011.22.004 1 引言 中的绿泥石富含镁、铁,具有较强的酸敏性。伊利石-蒙皂 石混层和绿泥石-蒙皂石混层以薄膜式贴附在砂岩颗粒表 面,分别具有两种矿物的性质,具有较高的膨胀性。 3 粘土矿物成岩作用 粘土矿物的演化对储层研究有重要意义,它既可以充
在砂岩储层中粘土矿物的组成、含量、产状和分布特 征直接影响到对砂岩储层的评价,它与油层储层敏感性密 切相关,粘土矿物分布的广泛性和特有的物理化学性质, 使它与石油地质和油气田的开发诸多发面联系起来。不同 类型的粘土矿物与砂岩的渗透率有不同的相关关系,同一 种粘土矿物形态和产状的不同与渗透率相关性也有差异, 基于粘土矿物的重要性及复杂性对其做深入的了解。 2 粘土矿物的类型与物理性质 根据化学成分的不同,可将粘土矿物划分为五种类 型:高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石、伊利石-蒙皂石和 绿泥石-蒙皂石混层。 高岭石在砂岩孔隙中常以书页状、蠕虫状等各种形态 的集合体形式存在,高岭石具有颗粒大、对砂岩颗粒的附 着力弱两大特征。蒙皂石常以薄膜式贴附在碎屑颗粒表 面,具有较大的比表面积,在岩层中的存在形态有多种, 有时呈现出波状、褶皱层状等,蒙皂石是膨胀性很强的粘 土矿物。伊利石是砂岩中最常见的粘土矿物,在地质剖面 上从上至下均有分布,但存在形态有变化,在较浅的砂岩 中呈鳞片状贴附在砂岩颗粒表面;在深部,伊利石呈毛发 状、纤维状或条片状呈搭桥式生长[1],把砂岩中可流动的粒 间孔隙变为微细束缚孔隙,它常常是我国低渗透-特低渗透 砂岩储层及致密非储集砂岩粘土矿物的主要特征之一 。伊 利石膨胀性介于高岭石与蒙皂石之间。绿泥石常见于较深 的地层中,存在形态有板状,柳叶状,集合体状等,油层
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填粒间孔隙,减少孔隙空间,还可以通过影响储层敏感性 降低储层的渗透率。粘土矿物纵向上演化具有一定的规律 性,随着埋藏深度和温度的增加,砂岩中的蒙皂石要向伊 利石或绿泥石转化,同时伊利石的结晶程度随着埋藏深度 的增加而变好。 油气对砂岩粘土矿物的成岩作用的影响。油气进入储 层以后抑制自生粘土矿物的进一步演化,如英国北海盆地 侏罗系Brent砂岩,在油水界面之上的砂岩只含高岭石,很 少含伊利石,而在油水界面之下的砂岩则以含伊利石为 主,而且有证据证明伊利石呈高岭石假象,其是成岩过程 中高岭石与孔隙水不断发生反应的结果。因此,油层粘土 矿物的演化程度可以用来推断油气进入储层的时间[3]。 孔隙水流动特征影响粘土矿物的成岩作用。砂岩储层 中孔隙流体的流动特征决定了成岩过程中物质的迁移和再 分配,影响粘土矿物在砂岩储层中的分布特征。 4 粘土矿物对储层渗透率的影响 4.1 粘土矿物含量的影响 国内外的研究表明,在沉积成岩条件大致相同的情况 下,粘土矿物绝对含量越高,砂岩的孔隙度和渗透率越 低,储集性能越差,砂岩的粘土含量为1%~5%时,为储集
图1 粘土矿物含量与孔渗关系[5] 收稿日期:2011-05-27 修回日期:2011-06-19 作者简介:李娟(1986-),女,硕士,研究方向为矿产普查与勘探。
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稀浆封层施工操作规范标准[详]

稀浆封层 施工操作规程编制: 审核: 批准: 湖北久创道路工程有限公司 二○一五年十月

目录 1 总则 (3) 2 术语 (3) 3 原材料及稀浆混合料 (5) 3.1 矿料 (5) 3.2 (改性)乳化沥青 (6) 4 稀浆封层施工 (9) 4.1 一般规定 (9) 4.2 施工准备 (9) 4.3 交通管理与控制 (12) 4.4 原路面的处理 (13) 4.5 铺筑试验段 (13) 4.6 稀浆封层的施工 (14) 5 施工质量控制 (17) 5.1 施工前的材料与设备检查 (17) 5.2 施工过程的质量控制 (17) 5.3 交工验收阶段的质量检查与验收 (18) 6 工程计量 (19) 7 工程资料 (20) 8 安全、环保和文明施工的措施 (21) 8.1 安全施工措施 (21) 8.2 文明施工措施 (21) 8.3 环境保护措施 (22) 9 工程总结 (23)

1 总则 1.1为指导稀浆封层的施工、质量控制与竣工验收,保证工程质量,根据国家相关标准和规范,结合本企业的具体施工水平,特制订本公司的《稀浆封层施工操作规范》。 1.2稀浆封层的应用范围: 1.2.1.二、三、四级公路沥青路面的预防性养护罩面; 1.2.2.新建或改扩建各等级公路(包括高速公路)的下封层。 1.2.3稀浆封层作为表层罩面时应与原路面粘结牢固,有良好的抗滑性能和封水效果,坚实、耐久、平整。 1.2.4稀浆封层必须文明施工,应遵守国家环保法规,注意保护环境。 1.2.5稀浆封层施工应保证安全,配备良好的劳动保护措施。 1.2.6稀浆封层施工除遵照本规范外,还应符合现行国家及行业颁布的有关标准、规范和法规。 条文说明 稀浆封层一般用做路面的表层罩面,当用于下封层时,抗滑性能可不作要求。原路面状况会对稀浆封层的使用效果和使用寿命产生显著影响,因此要求原路面有充足的结构强度,原路面的裂缝、坑槽等病害事先必须进行处理。 2 术语 2.1稀浆封层 稀浆封层是采用机械设备将乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂按照设计配合比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上形成的薄层。按照矿料级配的不同,稀浆封层可以分为细封层(I型)、中封层(Ⅱ型)和粗封层(Ⅲ型),分别以ES-1、ES-2、ES-3表示;按照开放交通的快慢,稀浆封层可以分为快开放交通型稀浆封层(QT型)和慢开放交通型稀浆封层(ST型);按照是否掺加了聚合物改性剂,稀浆封层可以分为稀浆封层和改性稀浆封层。 2.2 乳化沥青 乳化沥青是将沥青加热熔化后,经过机械的作用,以细小的微粒状态分散于含有乳化剂的水溶液中,形成水包油状的沥青乳液。在我国相应技术规范中,按

改性黏土矿物在废水处理中的应用研究进展

收稿日期:2011-03-28 作者简介:闫会征(1978-),女,天津人,硕士,讲师,工程 师,主要从事无机化工研究及教学工作。 改性黏土矿物在废水处理中的应用研究进展 闫会征,刘 菊,刘继华 (天津渤海职业技术学院海洋化工系,天津300402) 摘要:简述了近5年来国内学者研究较多的膨润土、凹凸棒土、硅藻土、海泡石等4种黏土矿物改性后在废水处理中的应用研究现状,并对其今后潜在研究前景进行了讨论。 关键词:改性黏土矿物 废水处理 应用研究 中图分类号:X78 文献标识码:A 文章编号:1006-7906(2011)03-0030-03 Research progress of the a pplication of mod ified clay mineral in wa stewater treatment YA N H uiz heng ,LI U J u,LI U J ihua (T ianjin Bohai V ocational T echnical Colleg e,T ianjin 300402,China) Abstract:T he domestic research situat ion of the application o f mo dified clay mineral in wastew ater tr eat ment in recent fiv e years is summar ized.T he mo dified clay includes modified bentonite,modified attapulgit e,mo dified diatomite and modified sepi o lite.T heir fut ur e development is also discussed. Key words:M odified clay m iner al;Wastew ater tr eatment;Resea rch of applicatio n 黏土矿物是以含铝、镁等元素为主的一类硅酸盐矿物,因其具有独特的层状结构而表现出良好的吸附和离子交换性能,且储量大、价格低、对环境无污染,是废水处理较为理想的吸附剂之一。经过酸法、离子交换法等改性的黏土,可以提高表面活性, 增强对废水中污物的吸附能力[1]。本文就改性黏土吸附剂在废水处理中的研究进展进行综述。1 改性膨润土在废水处理中的应用 天然膨润土的表面硅氧结构具有较强的亲水性,并且层间存在大量可交换性阳离子的水解作用,使其表面通常存在一层薄水膜,因而吸附和离子交换只能在表面空隙进行,不能对疏水性有机污染物进行有效的吸附,且被吸附的重金属易解析,难以从水体中彻底去除,因此限制了其在废水处理中的应用[2]。近年来,通过酸、偶联剂、有机物、无机盐等进行改性的膨润土对污染物的吸附能力和离子交换性能比天然膨润土有所提高。 白晓琳等以镁铝双金属离子低聚物为交联剂,按1 1比例将AlCl 3 6H 2O 溶液和M gSO 4溶液混合后加入NaOH 溶液至pH =4,将该混合溶液在80 老化24h,制得交联剂[3]。再将交联剂加入悬浊的膨润土溶液中,经静置、过滤、烘干,制得复合交联膨润土。研究表明,镁铝交联膨润土对废水中 Zn 2+去除率高达99%以上。而天然膨润土对废水中Zn 2+去除率仅77.69%。可见镁铝交联膨润土是一种高效的Zn 2+ 吸附剂。 潘嘉芬等用某厂生产的天然钙基膨润土和改性 膨润土对模拟含Pb 2+,Ni 2+,Cd 2+的废水分别进行了试验研究[4]。结果表明,天然钙基膨润土和改性膨润土对废水中的Pb 2+ ,Ni 2+ ,Cd 2+ 有较高的去除率,可作为重金属离子Pb 2+,Ni 2+,Cd 2+的吸附剂使用。实验表明,1g 天然钙基膨润土对Pb 2+,N i 2+,Cd 2+ 的最大吸附量分别为63.6,3.6,4.5mg ,吸附 率分别为97%,96%,98%。经400 高温加热改性后的膨润土对Pb 2+,N i 2+的吸附率分别较原土提高了2%和3%。 改性膨润土处理废水不但具有膨润土的诸多优点,且具有更高的吸附性能,能更快更彻底地去除水中多种无机及有机污染物,起到净化水质的作用。因此,改性膨润土在废水处理中具有广阔的应用前景。2 改性硅藻土在废水处理中的应用 硅藻土是一种水合M g ,A l 和Si 的黏土矿,其主要成分为非晶质的SiO 2,还有Al 2O 3,Fe 2O 3, 第32卷第3期2011年6月化学工业与工程技术 J o ur nal o f Chemical I ndus try &Eng ineer ing V ol 32N o.3Jun.,2011

蒙脱石有机插层纳米技术原理

蒙脱石有机插层纳米技术原理 蒙脱石主要存在于膨润土、累托石等层状或混层状硅酸盐粘土矿物中,能直接或提纯后使用。其结构是以二个硅氧四面体夹一个铝氧八面体构成单位晶胞,并在二维方向上连接成片、在c轴方向以一定片层厚度堆积而成,属典型的层状矿物。由于蒙脱石四面体中的硅被铝、八面体中的铝被镁同晶置换,使片层表面具有过剩的负电荷,并通过层间吸附Na十,K十、Cat2十、Mg2十等阳离子达到晶胞电荷平衡。因而从片层微观结构看,形成了平衡的双电层结构。由于层面的负电性,层间阳离子很容易被其他无机或有机阳离子置换。其中,可用做阳离子交换的有机物种类很多,但由于各自在结构和性能上的不同,不同有机插层交换剂处理后的蒙脱石其分散性、凝胶性、吸附性和纳米效应有许多差异;并且蒙脱石插层改性产品其插层剂、插层工艺、应用方向等研究内容多涉及不同学科的交叉领域,尤其是插层改性后的纳米效应为纳米材料的制备提供了一条新的方向,使蒙脱石纳米矿物材料研究成为近年来的热点,也为非金属矿物功能性材料开发开辟了一个新的思路。 随着1987年日本丰田中央研究院首先开展插层蒙脱石纳米化技术研究,并随后制备出了蒙脱石/尼龙6插层聚合纳米复合材料,使蒙脱石插层改性研究和应用受到国内外矿物和高分子材料学科研究者注目,纷纷进行新的插层工艺和应用技术研究。目前,仅在聚合物复合材料制备领域,就进行了聚烯烃(PE,PP)、聚酰胺(PA6, PA66等)、环氧树脂、聚脂(PET, PBT, PMMA)、聚甲醛(POM)、聚苯乙烯(PS)、橡胶、聚氧乙烯(PEO)等树脂品种研究,使蒙脱石纳米矿物材料有可能首先在复合材料领域经济的大量应用。因此,探讨蒙脱石有机化插层改性规律及对应用技术进行评价,具有重要的现实意义。 1、插层剂选择及分类 由于蒙脱石晶层内部的双电层结构,表面层所带的负电荷更易吸附比表面积大的有机阳离子到晶层附近,最终取代层间原有阳离子,形成新的更加稳定的层状结构。从所用有机物的反应特性看,凡在水中能电离或反应生成有机阳离子的均可作为蒙脱石改性插层剂。从插层剂结构看,体积较大的有机阳离子,既易于撑大硅酸盐层间距,又有利于形成稳定的插层复合矿物,使蒙脱石内外表面由亲水转变为疏水,易使有机溶剂、聚合物单体或聚合物复合应用时插人蒙脱石层间,形成各种蒙脱石/聚合物纳米复合材料。因此,插层剂的选择是蒙脱石插层改性的技术关键。 从插层剂结构本质看,可分为非反应型和反应型两大类。 1.1非反应型有机插层剂 非反应型有机插层剂较早就应用于蒙脱石有机化改性,目前已广泛应用的油漆、油墨和润滑脂等产品的增稠剂就是利用非反应型有机插层剂制备的。其插层原理是利用在溶液中能电离出有机阳离子(如季胺盐)或通过质子化能生成有机阳离子(如伯胺RNH2、仲胺R2NH,叔胺R3N)等有机胺作为蒙脱石用非反应型有机插层剂,所用有机物中的R基为饱和烷基,本身起离子交换和撑大层间距的作用。非反应型有机插层剂新的应用是利用有机阳离子具有过度撑大层间距的效应,将蒙脱石晶层充分撑开,当同极性有机物作用时,易干进一步解离成纳米级分散的片层,均匀分散的纳米级片层对基体材料有较强的补强作用。此改性应用制备,有机插层剂用量大,并且插层剂体积越大,分散解离效果越好。目前已应用于各种挤出法和混合法蒙脱石/聚合物纳米复合材料制备。 1.2反应型有机插层剂 反应型有机插层剂除要求能生成阳离子外,还要求阳离子本身带有活性基团或不饱和键,通过引发剂或体系热作用,活性基团间能反应脱水缩聚或同基体混合反应缩聚形成稳定的交联大分子,含不饱和键的有机阳离子类似活性基团反应相连也形成大分子。此类有机插层剂

环境化学(黏土矿物材料与环境修复)

黏土矿物材料与环境修复 摘要: 黏土矿物材料、赤潮、水体污染、大气污染、放射性污染、环境替代材料人类应用黏土的历史源远流长,早在新石器时代就开始利用黏土作为烧制各种陶器和砖瓦的原料。而人们有意识地研究黏土则始于20世纪初。在X射线衍射技术诞生以前,人们并不知道黏土的真实本质。黏土科学作为一门21世纪人类将会迎来一个“新石器时代”,人类对非金属矿产的需求将大大超过对金属矿产的需求。黏土矿物在人们的生产领域将会扮演越来越重要的角色。 黏土矿物广泛存在于各种地质体中,特殊的晶体结构赋予黏土矿物许多特性,例如脱水、复水性能,膨胀和收缩性能、可塑性能、离子交换性能等。黏土矿物的粒级又属胶体范围,高的比表面积和表面双电层结构使其具有胶体的特性。在本质上,黏土矿物属热力学不稳定系统。天然黏土矿物大都具有某种活性,这种活性正是晶体结构和胶体性质的反映。 黏土矿物材料治理赤潮污染 赤潮是指由海洋环境条件的改变,促使某些浮游的藻类生物爆发性的繁殖而引起的异常现象。主要发生在近海域。关于赤潮发生的原因虽然尚未完全查明,但根据有关报道看来,科学家们在这一问题上已取得基本一致的共识,认为基本有三条: 1、水域化学因素的变化,是由于城市生活用水、工业废水的大量倾入,使内弯和浅海区无机态氨、磷酸盐和铁、锰等微量元素增加,为赤潮生物的大量繁殖提供了丰富的营养物质; 2、由于水温和盐度的变化,一般为20~33℃的水域中,赤潮水域的盐度一般为27%~37%; 3、气象条件的变化,通常赤潮出现在闷热、风平浪静的夏季。一般认为,赤潮是生物、营养物质、地理条件、海流等各种因素综合作用的结果。 近几年来,有害赤潮对沿海经济产生的危害明显增大,其主要原因是:

1粘土矿物的结晶结构及基本特征

3粘土矿物的结晶结构及基本特征 3.1粘土矿物概念、类型及其结构化学特征 粘土的本质是粘土矿物。粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。晶质含水层状硅酸盐矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等: 含水非晶质硅酸盐矿物有水铝英石、胶硅铁石等。粘土矿物决定了整个粘土类或岩石的性质,它是最活泼的组分。 粘土矿物的晶体结构主要是由两个最基本结构单元组成,即硅氧四面体和铝氧八面体,并沿X 轴方向发展。四 面体的中心是四价的硅Si 4+,而四个二价的氧O 2- 分布于四面体的四个顶角,四面体的四个面均为等边三角形(如图3.1- (a)),有时四面体中的氧原子为氢氧原子所代替,四面体的底面落在同一平面上,以三个尖顶彼此连结,第四个尖顶均指向同一个方向,在平面上组成六角形网格状结构或链状结构(如图3.1- (b)),成为四面体层(片)。八面体由六 个氧或氢氧原子以等距排列而成,A13+(或Mg 2+ )居于中心(如图3.2- ( a )),八面体亦排列成层状态结构,成为八面体层(片)(如图3.2- (b))。 由于单位晶格的大小相近似,四面体层与八面体层很容易沿C 轴叠合而成为统一的结构层,此结构层称为结构单位层,简称晶层,几个结构层组成晶胞。四面体层与八面体层的不同组合堆叠重复,便构成了各种粘土矿物的不同层状结构。由一个四面体层与一个八面体层重复堆叠的称为1:1型结构单位层(如高岭石等),也称为二层型; 由两个四面体层间夹一个八面体层重复堆叠的称为2:1型结构单位层(如蒙脱石、伊利石等),也称为三层型;在层状结构中,四面体层与八面体层间共用一个氧原子层,故四面体层与八面体层间的键力大,联结较强,但在1:1型或2:1型结构单位层间并不共用氧原子层,层间的联结较弱。 在高岭石类粘土矿物中,结构单位层间为O 与HO(或OH 与OH)相邻(如图3.3 ),堆叠时,在相邻两晶层之间,除了范德华(Van der waals)力增扩的静电能外,主要为表层(羟)基及氧原子之间的氢键力,将相邻两晶层紧密地结合起来,使水不易进入晶层之间。即使有表面水合能撑开晶层,但不足以克服晶层间大的内聚力,几乎无阳离子交换(阳离子交换容量很小,其CEC 值为3-15毫克当量/100克干土)和类质同象置换现象,其基本层是中性的。同时,高岭石晶体基面间距(C 轴间距或doo1值)小(约7.2 A ),没有容纳阳离子的地方,即晶层无阳离子存在。高岭石晶体只有外表面,没有内表面,比表面积很小(一般远小于100m 2 /g ),被吸附的交换性阳 离子(如Na + 、Ca 2+等)仅存于高岭石矿物外表面,这对晶层水合无重要影响,所以高岭石是较稳定的非膨胀性粘土矿物,层间联结强,晶格活动性小,最活跃的表面是在晶体断口、破坏的及残缺部位的边缘部分,浸水后结构单位层间的距离(C 轴间距或doo1值)不变,使高岭石膨胀性和压缩性都较小,但有较好的解理面。 蒙脱石类粘土矿物中的结构单位层间为O 与 O(如图3.4 ),相邻两晶层之间的联结力主要为范德华(Van der waals)力,层间联结极弱,易于拆开。蒙脱石既有外表

改性乳化沥青稀浆封层施工工法

改性乳化沥青稀浆封层施工工法 关键词:改性乳化沥青稀浆封层 1 前言 改性乳化沥青稀浆封层施工技术,是在一般稀浆封层施工技术的基础上发展起来的一种高温抗变形、低温抗缩裂、耐磨、防水等性能优良的新材料、新工艺、新设备、新技术的创新。它是在制备乳化沥青时加入聚合物弹性体和添加剂、制备成改性慢裂快凝的乳化沥青,再用专用设备———改性稀浆封层车,在常温状态下、按设计的原材料配合比要求,在现场进行改性稀浆混合料的拌合与摊铺、待乳化沥青完全破乳后即可开放交通。而且这种改性稀浆封层可以满足交通量大、重载负荷交通行车的要求。 改性乳化沥青稀浆封层由聚合物改性乳化沥青,100%轧碎集料,矿物填料,水和必要的填加剂组成。施工时,使用专用的摊铺设备进行摊铺。改性乳化沥青稀浆封层一般设计厚度为0.6~1.0cm。 2 特点 改性稀浆封层混合料,具有良好的流动性、渗透性、粘附性;有利于填充和治愈路面的裂缝;有利于旧路面的结合;有利于气候的变化(低温不裂高温不软);能提高路面的密实性和防水性;能提高路面的防滑和耐磨。 3 选择依据 为了全面的掌握改性稀浆封层施工技术,必须经济合理选择封层的类型,保证封层的顺利施工,从而使完成的改性稀浆封层达到预期的使用寿命,应详细了解和调查一下因素: 3.1 详尽了解原路面的结构、性能及病害; 3.2 了解该路段的交通量、行车类型和数量; 3.3 调查该区域的气候条件及施工季节的气候情况; 3.4 了解该地区的可用骨料质量、规格、价格、数量; 3.5 了解改性乳化沥青的性能、质量、单价及供应保证; 3.6 可能保证的过程资金及机械设备。 4 稀浆封层的用途 稀浆封层既可以用于新建路面,也可以用于路面养护。 4.1 用于新建路面 稀浆封层用于新建路面的上封层、下封层。由于稀浆流动性好,可以很好的渗入基层材料空隙中去,与基层牢固的结合,用于上封层时使路面更密实,具有良好的防水和耐磨性能。用于下封层时,可以替代洒透层油镶砂工艺,并在使用性能上提高一个档次。铺设于半刚性基层上可以起到以下作用:

粘土矿物分析

作为岩石组分的粘土矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着非常密切的关系。由于粘土矿物颗粒细小(<0.01mm),比表面极大,并具有特殊的结构组成,因此它们对外来作业流体如注入水、压裂液、酸化液、压井液等的侵入极为敏感。当与外来流体接触时,粘土矿物往往会发生膨胀、微粒运移、生成某种沉淀等从而堵塞储层油气流动的孔隙通道,造成储层渗流能力的下降,损害油气层。因此了解粘土矿物的性质对油田开发十分重要。 通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术可以确定岩石中粘土矿物的含量、分布及产状等。选取了西泉5井的部分岩石样品进行了上述测定,测定结果见表1。 表1 西泉5井区三叠系储层粘土矿物含量统计表 根据X衍射和扫描电镜分析,韭菜园子组砂层以蒙皂石(包括蒙脱石和皂石两个亚族)为主,63%~98%,平均87.8%;其次为伊/蒙混层(20%~99%,平均72.76%),绿泥石(1%~55%,平均9.33%),另有高岭石(1%~12%,平均5.74%)和伊利石(2%~16%,平均6.24%)(见表1)。 对韭菜园子组敏感性的简单分析:(供参考) 韭菜园子组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多,伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇水易膨胀的矿物,易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。 韭菜园子组绿泥石含量相对较高(平均9.33%),绿泥石是酸敏性矿物,酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀(酸敏)。另外伊利石和高岭石是速敏性矿物,易造成颗粒运移堵塞地层。

粘土矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应用 一、粘土矿物类型 粘土矿物(clay minerals)是粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米,主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物,此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石(凹凸棒石)和海泡石以及非晶质的水铝英石。除水铝英石外均属层状或层链状结构硅酸盐,因此粘土矿物可按层状结构硅酸盐矿物的分类来划分。粘土矿物按成因可分为他生粘土矿物和自生粘土矿物两类,他生粘土矿物主要是来自沉积物源区的陆源矿物,矿物成分与母源区岩石类型关系密切;自生粘土矿物为储层在特定成岩阶段化学反应析出的矿物,如自生绿泥石、自生高岭石等。不同成因粘土矿物通常具有不同的矿物组合、产状、晶形和分布规律等特征。 粘土矿物的粒度细小,其大小和形态需用电子显微镜才能测定。多数粘土矿物如伊利石等呈鳞片状,结晶良好的高岭石则呈完整的假六方片状。少数粘土矿物呈管状(埃洛石)或纤维状(坡缕石和海泡石)。 晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常见的交换性阴离子是(SO4)2-、CI-、(PO4)3-、(NO3)-。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土-水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去,但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水,经低温(100~150℃)加热后就可脱出,同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水,这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体,改善了它的性能,扩大了应用范围,还可作为分析鉴定矿物的依据。此外,粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝,或者层间水分子的失去,都使折光率与双折射率增大。 粘土矿物的形成方式有三种:①与风化作用有关。风化原岩的种类和介质条件如水、气候、地貌、植被和时间等因素决定了矿物种和保存与否。②热液和温泉水作用于围岩,可以形成粘土矿物的蚀变富集带。③由沉积作用、成岩作用生成粘土矿物。 高岭土主要用作陶瓷原料、造纸的填料和涂层;主要由蒙脱石构成的膨润土用于作

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