[科普中国]-泥浆胶体化学

泥浆胶体化学是应用胶体化学的基本原理来解释和阐述钻探泥浆的技术特性的学科。1

研究内容主要研究泥浆中粘土颗粒表面的吸附现象和电学现象、泥浆稳定和聚结的机理、粘土和化学处理剂相互作用的原理。胶体化学的研究，以实际资料的定性研究较多，系统的定量研究较少，自20世纪70年代以后随着测试手段的完善，取得了较大的发展。

粘土颗粒表面吸附现象泥浆中粘土颗粒的吸附处理剂有物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是指粘土表面与溶液分子的引力引起的吸附，是荷兰的J.D.范德瓦耳斯提出的；化学吸附主要是粘土表面与溶液间进行的离子交换反应。粘土颗粒的吸附现象与粘土矿物的种类有关，它的分散度与溶液中离子的种类和浓度等有密切关系。对这种吸附现象的研究是泥浆配制和进行化学处理的依据。

粘土-水界面的双电层粘土颗粒因带负电荷,它吸引溶液中的阳离子,而离子热运动等又使阳离子远离,从而形成扩散双电层。滑动面处电位ρ的高低决定着扩散层的厚薄。可以通过加入处理剂调节溶液中阳离子种类和浓度来改变ρ电位和扩散层的厚薄，促使泥浆中的粘土颗粒分散或聚结，调节泥浆性能达到工艺要求。

泥浆稳定和聚结的机理泥浆的稳定有沉降稳定和聚结稳定。前者是指在重力作用下泥浆中的粘土颗粒是否容易下沉；后者是指泥浆中的粘土颗粒是否容易自动粘结变大。沉降稳定决定于粘土颗粒的分散度，及其与液相的密度差，以及液相的粘度。聚结稳定决定于粘土颗粒ρ电位的高低，粘土颗粒吸附处理剂等形成的溶剂化膜的厚度和强度。因此调节这些因素便可促使泥浆稳定或聚结。

粘土和化学处理剂相互作用的原理加入泥浆中的化学处理剂品种繁多，起的作用各异。其作用原理：无机化学处理剂主要是依离子交换等原理起作用；有机化学处理剂则主要通过其作用基团与粘土颗粒间产生吸附的原理而起作用。
此外，油包水泥浆活度平衡原理，泥浆工艺中的选择性絮凝，有机阴、阳离子处理剂的配位原理，泥页岩孔壁膨胀分散机理等也属于泥浆胶体化学内容。2

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杨刚 - 教授 - 西南大学