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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：年月日教学设计通过提问导 出本节内容。定义解释。【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
2、内容】一、粘土-水分散体系的稳定性粘土-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，比外表和外表能较大，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分散体系稳定性包括动力稳定性和聚结稳定性。动力稳定性一一在重力作用下分散相颗粒是否容易下沉的性质。用分散 相下沉速度快慢衡量动力稳定性的好坏。例如，在一个玻璃容器中住满钻井液，静置24h后，分别测定上部与下 部的钻井液密度。差值越小，动力稳定性越强，说明颗粒沉降速度很慢。聚结稳定性（根本因素）一一分散相颗粒是否容易自动聚结变大的性质。 不管分散相颗粒的沉降速度如
3、何，只要不自动降低分散度聚结变大，该胶体 聚结稳定性就好。动力稳定性与聚结稳定性有联系，假设分散相颗粒自动聚结变大，所受重 力增大，必然引起下沉。失去聚结稳定性，必然失去动力稳定性。2、影响动力稳定性的因素重力影响决定因素。分散相质点在体系中所受净重力，取决于固相 颗粒半径的大小和分散相介质的密度差。钻井液加重剂要很好悬浮必须磨得 很细。布朗运动影响颗粒半径越小，布朗运动越剧烈，动力稳定性越好。 粒径大于5pm,无布朗运动。介质粘度影响液体介质中，固体颗粒下沉速度与介质粘度成反比， 提高黏度可提高动力稳定性。2、影响聚结稳定性的因素胶体颗粒间的作用力胶体聚结与否，取决于颗粒间引力与斥力，颗粒在
4、布朗运动中相互碰撞， 吸力大于斥力，聚结；反之，分散。吸力为范德华引力，胶体是多个分子聚结体，引力为所有分子引力总和。 斥力来源于两方面：一是静电斥力，一是水化膜机械阻力。静电斥力来自扩 散双电层，布朗运动造成胶体颗粒沿滑动面错开，使胶体带电，颗粒间产生 静电斥力。斥力大小取决于c电位大小；胶体颗粒周围水化膜定向排列，接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c电位降低，斥力降低。聚沉值使胶体聚沉的电解质最低浓度；与胶体性质、含量、介质性
5、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，聚沉率越高。分别举例说 明两种稳定 性。一价阳离子排序为：H+ Cs+ Rb+ NH： K+ Na+ IT一价阴离子排序为：F- IO； H2PO； BrO- Cl- CIO； Br- I 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；假设 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
6、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-面连接三种方图片形式让 学生理解黏 土颗粒连接 方式。（8）墙一端连接（b）端一面连接（C）面一面连接图粘土颗粒的连接方式教学设计（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-端和端-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c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