泥浆材料检测与应用：粘土-分散体系的稳定性教案.docx

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1、授课内容粘土-分散体系的稳定性计划课时教学目标与要求知识目标：掌握黏土颗粒的聚结性能力目标：能够分析影响粘土稳定性的因素素质目标：提高学生分析问题、解决问题的能力教学重点与难点重点：聚结稳定性机理难点：黏土颗粒聚结稳定性处理方法：图片讲解、举例说明教学资源多媒体课件、图片、教材、黑板教学过程主题/任务/活动教学方法/教具时间分配导入新课讲授+提问黏土水化作用讲授聚结稳定性及其影响因素讲授小结讲授作业/技能训练1、不同种类黏土水化作用特点。教学评估小组讨论，提问互动教研室主任签名:月教学设计通过提问导出本节内容。【导入课程】钻遇泥页岩层为何容易坍塌？与黏土结构有何关系？【课程内容】一、粘土水分散

2、体系的稳定性粘土.水分散体系是高度分散的多相分散体系，其分散相颗粒介于胶体和悬浮体范围，比表面和表面能较大，为热力学不稳定体系。钻井液工艺用各种方法调节钻井液性能，本质是调整体系的稳定系。1、分散体系稳定性概念近时水化膜挤压变形，水化膜表现出弹性，阻碍胶粒接近。另外，水化膜中水比体系中自由水粘度大，机械阻力更大。电解质的影响改变分散介质中电解质浓度与价态可显著影响胶粒间斥力。电解质浓度升高，胶体颗粒电位降低，斥力降低。聚沉值一一使胶体聚沉的电解质最低浓度；与胶体性质、含量、介质性质、温度有关；值越低，聚沉能力越强。聚沉率聚沉值得倒数，越高聚沉能力越强。电解质中反离子价数越高，聚沉值越低，聚沉率

3、越高。一价阳离子排序为：分别举例说明两种稳定性。H+ Cs+ Rb+ NH； IT Na+ Li+一价阴离子排序为：F- IO- H.PO7 BrO- C CIO； Br- CNS-同价离子聚沉能力次序为感胶离子序，与水化离子半径从小到大次序大致相同；水化离子半径越小，越容易接近胶体颗粒，聚沉能力越强。高价离子，价数为主要影响因素。与胶粒带电荷相同离子为同号离子。可稳定胶体，降低反离子聚沉能力；若将两种带相反电荷胶体相互混合，发生聚沉，即相互聚沉。在胶体或悬浮体内加入少量可溶性高分子化合物，导致迅速聚沉，沉淀物为疏松棉絮状，即絮凝作用。4、黏土颗粒的分散与聚结（1）黏土颗粒间的作用力黏土颗粒间

4、分散与聚结是颗粒间引力与斥力综合作用的结果。由于黏土颗粒上不同部位带电多少不同，水化膜厚度不同，和胶体颗粒相比，有其特殊性。（2）黏土颗粒连接方式图片形式让学生理解黏土颗粒连接方式。黏土颗粒是片状，连接方式有端-端连接，端-面连接和面-面连接三种方式。（3）黏土颗粒的分散与聚结钻井液中黏土有很强，电位时，水化能力强，水化膜厚，颗粒间的静电斥力和机械阻力使黏土颗粒不能靠近，保持高度分散。当钻井液中颗粒的电位不太大时，黏土水化也不太好，黏土颗粒棱角边缘处水化很差，这时黏土能以端一端和端一面方式连接，形成空间网架结构，黏土颗粒呈絮凝状态。如果黏土颗粒的电位进一步降低到很小数值，甚至为零，黏土颗粒水化非常差，黏土颗粒以面-面方式结合，颗粒变粗，形成聚结。此时，钻井液稳定性很差，性能变坏，不能满足钻井要求。【课堂小结】1、粘土-水分散体系的稳定性；2、聚结稳定性的影响因素课后小结