泥漿膠體化學

泥漿膠體化學是套用膠體化學的基本原理來解釋和闡述鑽探泥漿的技術特性的學科。

基本介紹

• 中文名：泥漿膠體化學
• 外文名：colloidal chemistry of drilling mud 
• 學科：套用膠體化學
• 研究對象：泥漿中粘土顆粒
• 套用領域：鑽探井工程
• 化學現象：吸附現象和電學現象

研究內容

主要研究泥漿中粘土顆粒表面的吸附現象和電學現象、泥漿穩定和聚結的機理、粘土和化學處理劑相互作用的原理。膠體化學的研究，以實際資料的定性研究較多，系統的定量研究較少，自20世紀70年代以後隨著測試手段的完善，取得了較大的發展。

粘土顆粒表面吸附現象

泥漿中粘土顆粒的吸附處理劑有物理吸附和化學吸附兩種。物理吸附是指粘土表面與溶液分子的引力引起的吸附，是荷蘭的J.D.范德瓦耳斯提出的；化學吸附主要是粘土表面與溶液間進行的離子交換反應。粘土顆粒的吸附現象與粘土礦物的種類有關，它的分散度與溶液中離子的種類和濃度等有密切關係。對這種吸附現象的研究是泥漿配製和進行化學處理的依據。

粘土-水界面的雙電層

粘土顆粒因帶負電荷,它吸引溶液中的陽離子,而離子熱運動等又使陽離子遠離,從而形成擴散雙電層。滑動面處電位ρ的高低決定著擴散層的厚薄。可以通過加入處理劑調節溶液中陽離子種類和濃度來改變ρ電位和擴散層的厚薄，促使泥漿中的粘土顆粒分散或聚結，調節泥漿性能達到工藝要求。

泥漿穩定和聚結的機理

泥漿的穩定有沉降穩定和聚結穩定。前者是指在重力作用下泥漿中的粘土顆粒是否容易下沉；後者是指泥漿中的粘土顆粒是否容易自動粘結變大。沉降穩定決定於粘土顆粒的分散度，及其與液相的密度差，以及液相的粘度。聚結穩定決定於粘土顆粒ρ電位的高低，粘土顆粒吸附處理劑等形成的溶劑化膜的厚度和強度。因此調節這些因素便可促使泥漿穩定或聚結。

粘土和化學處理劑相互作用的原理

加入泥漿中的化學處理劑品種繁多，起的作用各異。其作用原理：無機化學處理劑主要是依離子交換等原理起作用；有機化學處理劑則主要通過其作用基團與粘土顆粒間產生吸附的原理而起作用。
此外，油包水泥漿活度平衡原理，泥漿工藝中的選擇性絮凝，有機陰、陽離子處理劑的配位原理，泥頁岩孔壁膨脹分散機理等也屬於泥漿膠體化學內容。