Строение кристаллической решетки и свойства гидрослюды и каолинита.

Кристаллическая решетка гидрослюды подобна монтмориллониту, но имеет большее число изоморфных замещений. Так, у гидромусковита октаэдрические позиции в основном заполнены Al³⁺, а у гидробиотита могут быть замещены Fe²⁺ или Mg²⁺. Кроме того, у того и другого минералов в тетраэдрическом слое до 1/6 всех атомов Si⁴⁺ изоморфно замещены Al³⁺. Возникающий при этом отрицательный заряд компенсируется катионами К⁺, входящими в межпакетное пространство гидрослюд. Близкое расположение заряда, который локализован в тетраэдрическом слое, к поверхности пакета приводит к прочному ионному взаимодействию смежных пакетов с катионами К⁺ и молекулы воды уже не могут проникать в межпакетное пространство. Для гидрослюд обменными являются лишь катионы, расположенные на механически разорванных ребрах (гранях) кристаллической решетки, в связи с чем обменная емкость (емкость поглощения) гидрослюд составляет всего 10·10^-3… 40·10^-3 моль / 100 г. Гидратация слюд и некоторое увеличение их объема, которое значительно меньше, чем у монтмориллонита, происходит в результате ионообменных реакций на внешних механически разорванных гранях. Удельная поверхность гидрослюд составляет 400…500 м²/г. Каолинит имеет двухслойную кристаллическую решетку без зарядов на базальных поверхностях, что объясняется отсутствием изоморфных замещений. В алюмокислородном слое значительная часть атомов кислорода замещена группами ОН^-. Атомы кислорода и гидроксил ионы смежных соприкасающихся пакетов находятся друг против друга и по всей площади довольно прочно связаны водородной связью типа О – Н, которая препятствует внутрикристаллическому разбуханию решетки. В связи с тем, что молекулы воды и катионы не могут проникать в межпакетное пространство, каолинит трудно диспергируется, имеет малую емкость обмена 3·10^-3…15·10^-3моль/100г, приходящуюся на внешние механически разорванные грани (разрыв связей Si–O–Si, OH–Al–OH), и очень слабо набухает. По форме частицы каолинита представляют собой несколько вытянутые шестиугольные пластинки. Удельная поверхность каолинита оставляет всего 10…20 м²/г.

32. Показатели электрохимических свойств БР и способы их определения.

К общепринятым показателям электрохимических свойств буровых растворов на водной основе относятся: водородный показатель (pH);удельное электрическое сопротивление (УЭС, Ом·м). Водородный показатель характеризует концентрацию в буровом растворе ионов водорода [Н⁺] (степень кислотности или щелочности буровых растворов на водной основе): pH = 7 – нейтральная среда;7 < pH £ 14 – щелочная среда;1 £ рН < 7 – кислая среда. Степень кислотности или щелочности буровых растворов оказывает существенное влияние на проявление ими других свойств. Так, изменяя величину рН, можно изменять реологические и фильтрационные свойства, ингибирующую способность буровых растворов, их седиментационную устойчивость и др. Величина рН также влияет на растворимость неорганических реагентов (солей) и эффективность действия (форму молекул) полимерных реагентов. При этом оптимальные значения рН находятся, как правило, в диапазоне от 9 до 11. Однако для щелочных сред с ростом рН увеличивается вероятность: нарушений устойчивости стенок скважин, сложенных глинистыми породами, за счет их дополнительного увлажнения в результате интенсификации электроосмотических процессов;химического диспергирования (пептизации) глинистых пород, что затрудняет их удаление из бурового раствора, вызывая тем самым рост его плотности, вязкости и статического напряжения сдвига;снижения естественной проницаемости продуктивных песчано – глинистых коллекторов из-за уменьшения размеров поровых каналов, обусловленного набуханием глинистой составляющей продуктивных пластов, а также из-за закупорки этих каналов мигрирующими в них глинистыми частицами. Для измерения величины рН применяют колориметрический и электрометрический способы. Колориметрический способ основан на способности некоторых красителей менять свой цвет в зависимости от концентрации ионов водорода и заключается в определении величины рН с помощью индикаторной (лакмусовой) бумаги и эталонных цветных шкал. Этот способ имеет невысокую точность (± 0,5 ед. рН) и ограниченную область применения (нельзя использовать для измерения величины рН окрашенных жидкостей). Электрометрический способ, в отличие от колориметрического, универсален и более точен (± 0,01 ед. рН). В основе его лежит способность некоторых веществ менять электрический потенциал в зависимости от концентрации [Н⁺]. Для электрометрических измерений используют специальные приборы - рН-метры.