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中国石油大学（华东） 石油工程学院油田化学系,钻井液基础理论,第一章 钻井液胶体化学基础,主要组成：粘土、水溶性处理剂、电解质等。,水基钻井液胶体,粘土,水,处理剂,钻井液,粘土胶体化学：在一般胶体化学规律指导下，专门研究粘土胶体的生成、破坏和物理化学性质的科学。,胶体：1-100nm（10-9m）之间的微粒分散在另外一种连续介质中所形成的分散体系。,一、基本概念,（1） 吸附：物质在两相界面上自动浓集(界面浓度大于内部 浓度）的现象。 吸附质：被吸附的物质（钻井液处理剂） 吸附剂：吸附吸附质的物质（粘土）,1、吸附作用,二、胶体的基本性质,物理吸附：范德华引力引起，一般无选择性， 吸附热较小，容易脱附。例：泥浆中阴离子和非离子处理剂在粘土上的吸附。,（2）分类,化学吸附：化学键力引起，具有选择性，吸附热较大，不易脱附。例：泥浆中阳离子处理剂在粘土上的吸附。,1、吸附作用,二、胶体的基本性质,定义：指粘土矿物在与水接触时的带电符号和带电量,粘土带电性验证：电泳实验（粘土在水中移向正极，带负电荷）,2、带电性,1809年，俄国物理学家将两支玻璃管插在潮湿的粘土块中，加水至两管液面相平。各放一电极，接通电源。 发现如下现象：,正极粘土粒子不断富集，水变浑浊，且水面略下降，负极管内水慢慢上升 结论： 湿粘土： 粘土粒子电泳，带负电 介质水电渗，带正电,2、带电性,3、胶体颗粒扩散双电层,粘土表面吸附的带相反电荷的正离子（即反离子）与水接触时，在静电吸引和热运动两种效应的作用下，只有一部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为吸附层；,另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到溶液中，称为扩散层。,双电层由吸附层和扩散层构成。 固体和液体相对运动时，固体带动部分反离子一起滑动，滑动面上的电位即为电位。,电位是指由粘土颗粒所具有的负电荷与紧密层（吸附层）中的阳离子相抵消后的剩余电位，通常为负值。,4、粘土-水胶体分散体系的稳定性,胶体是热力学不稳定体系，胶体的稳定性是相对的、暂时的、有条件的，不稳定是绝对的。 钻井液作为一种复杂的胶体体系，其中加入的很多处理剂都是调节钻井液性能，维护其稳定性。,胶体稳定性包括动力稳定性和聚结稳定性。,动力稳定性：在重力作用下，分散相粒子是否容易下沉的性质。 例如：在玻璃容器中注满钻井液，静止24h后，分别测定上部与下部钻井液的密度，其差值越小，则动力稳定性越强，说明粒子沉降速度很慢。 聚结稳定性：分散相粒子是否容易自动聚结变大的性质。,本章完,
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