泥浆材料检测与应用：粘土矿物的的晶体构造教案.docx

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1、授课内容粘土矿物的晶体构造与性质计划课时教学目标与要求知识目标：掌握钻井液常用的粘土种类能力目标：能够识别粘土种类和绘制粘土结构简图素质目标：提高学生分析问题、解决问题的能力教学重点与难点重点：常用粘土种类难点：粘土单元结构处理方法：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+提问粘土的分类讲授化学组成讲授粘土矿物的晶体构造讲授小结讲授作业/技能训练1、简述常用的配浆材料。教学评估小组讨论，提问互动教研室主任签名:年月日教学设计提出问题，引出本节课的重点内容。以表格形式，展示粘土犷物的分类。单元晶层构造特征粘土矿物族粘土矿物

2、1:1高岭石族高岭石、地开石、珍珠陶土等埃洛族埃洛石等2:1蒙皂石族蒙皂石、拜来石、囊脱石、皂石、蛭石等水云母族伊利石、海绿石等2:2绿泥石族各种绿泥石等层链状结构海泡石族海泡石、凹凸棒石、坡缕编石等【导入课程】钻井液的组成成分很多，在这些组成成分中，最重要的是什么呢？它又在钻井液中有何作用呢？【课程内容】一、粘土钻井液原材料是指组成钻井液的基本组分，如粘土、水、油、加重材料等，粘土是钻井液的主要成分。粘土主要是由粘土矿物（含水的铝硅酸盐）组成的。特点：粘土颗粒的粒径小于2 um,在水中有分散性、带电性、离子交换性、水化性。1、粘土矿物的分类（按单元晶层结构特征分）2、粘土矿物的化学组成粘土矿

3、物名称化学组成SiO2:A12O3高岭石2AI2O3 .4SiO2 .4H2O2:1蒙皂石(AI2Mg3)(Si4010)(OH)2.nH2O4:1伊利石(K,Na,Ca)m(Al,Mg)3(Si,Al)8O20(OH)4.nH2O1:13、粘土矿物的基本构造单元组成各种粘土矿物的基本构造单元式硅氧四面体和铝氧八面体。1）硅氧四面体与硅氧四面体晶片ffll-l琏复四面体及四面体晶片示意图（）单个硅H区面体；（10注氨四面体晶片（停椀田$硅恨四面体内片（立体网）以图片形式，直观的展示粘土结构单元的样子。（a）单个硅氧四面体；（b）硅氧四面体晶片（俯视图）；（c）硅氧四面体晶片（立体图）2）铝氧八

4、面体与铝氧八面体晶片图1-2铝氧八面体及铝氧八面体晶片构造示意图（）单个隹气八面体;（b）铝氧八面体晶片（僻视图 式。）铝就八面体晶片立体图3）晶片的结合硅氧四面体片与铝氧八面体片通过共用的氧原子，以共价键连接在一起构成单元晶层，单元晶层面一面堆置形成晶体。4、几种常见粘土矿物1）高岭石高岭石的单元晶层构造是由一片硅氧四面体晶片和一片铝氧八面体晶片组成的，称为1:1型粘土矿物。高岭石特点：为非膨胀型粘土矿物，水化性能差，造浆性能不好。直观展示粘土矿物的空间结构。2）蒙皂石蒙皂石的晶层单元是由两片硅氧四面体晶片夹一片铝氧八面体晶片组成。晶格取代作用是指在晶体结构中某些原子或离子被其它化合价不同的

5、原子或离子取蒙皂石是膨胀型粘土矿物，其晶层的所有表面化及阳离子交换。nHiO6 0 T244-44=0,包括内表面和外表面都可以进行水网A便/OH 0AI OS代而晶体骨架保持不变的作用。3）伊利石伊利石也称水云母，是三层型粘土矿物，其晶体构造和蒙皂石类似，主要区别在于品格取代作用多发生在四面体中，A13+取代Si4+,产生的负电荷主要由K+来平衡。伊利石是最丰富的粘土矿物，存在于所有的沉积年代中。伊利石特点：不易水化膨胀，水化作用仅限于外表面。1 6 O -12葭加2 (OH) ,04 Al *124 0 12 (OH)J -需播6 0-1244-444)OGoy310X10 lnrn4）绿

6、泥石绿泥石晶层是由如叶腊石似的三层晶片与一层水镁石晶片交替组成。绿泥石在古生代沉积物中含量丰富。5）海泡石族海泡石族矿物俗称抗盐粘土，属链状构造的含水铝镁硅酸盐，其中包括海泡石、凹凸介绍各种配浆粘土时，携带一些实验室所有粘土种类，可以让学生观教学设计棒石、坡缕缩石（又名山软木）。这类粘土矿物晶体构造常为纤维状，这种构造与所配制的悬浮体经搅拌后，其纤维相互交叉，形成“乱稻草堆”似的网架结构，这是保持悬浮体稳定的决定性因素。海泡石矿物含有较多的吸附水，具有好的热稳定性，适用于配制深井钻井液。它还具有良好的抗盐稳定性，用它配制的钻井液用于海洋钻井和钻高压盐水层或盐岩层具有很好的悬浮性能。6）混合晶层粘土矿物多种不同类型的粘土矿物晶层堆叠在同一粘土晶体中，这类混层结构的矿物称为混合晶层粘土矿物。这类粘土矿物在水中比单一粘土矿物晶体更容易分散、膨胀，钻井过程中遇到它更易出现井壁不稳定现象。问题：了解了各种粘土矿物，那么他们在配制成钻井液时又是如何发挥作用的？【课堂小结】掌握粘土矿物的基本组成、分类和晶体构造。课后小结