钻井液常?处理剂的作?机理（?）概要
钻井液常?处理剂的作?机理（?）
钻井液处理剂?于改善和稳定钻井液性能,或为满?钻井液某种性能需要?加?的化学添加剂。处理剂是钻井液的核?组分，往
往很少的加量就会对钻井液性能产?很?的影响。钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多，为了使?和研究?便将按其功能进
?分类。
根据2006年API钻井液处理剂分类?法，将钻井液处理剂分为降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降粘剂、
腐蚀抑制剂、表?活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、?温稳定剂、
?合物控制剂。共计18类。其中润滑剂/解卡剂合并，另外增加了?合物控制剂
我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法，并结合我国的具体情况，将钻井液配浆材料和处理剂分为16类，分别为粘?
类、加重剂、碱度控制剂、降滤失剂、降粘剂、增粘剂、页岩抑制剂、絮凝剂、润滑剂、解卡剂、杀菌剂、缓蚀剂、乳化剂、
堵漏剂、发泡剂、消泡剂。
这16类处理剂所起的作?不同，但在配制和使?钻井液是，并不同时使?这些处理剂，?是根据现场需要选择其中的?种。下
?对这16种处理剂进?介绍。
1粘?类
粘?的本质是粘?矿物。粘?矿物是细分散
的含?的层状硅酸盐和含?的?晶质硅酸盐矿
物的总称。粘?矿物是整个粘?类?或岩?的性
质，它是最活跃的组分。晶质含?的层状硅酸盐矿物：?岭?、蒙脱?、伊利?、绿泥?等；含?的?晶质硅酸盐矿物：?铝
英?、硅胶铁?等。
1.1粘?矿物的两种基本构造单元
1.1.1硅氧四?体与硅氧四?体晶?
硅氧四?体：有?个硅原?与四个氧原?，硅原?在四?体的中?，氧原?在四?体的顶点，硅原?与各氧原?之间的距离相
等，其结构见右图。
图1硅氧四?体结构
硅氧?体晶?：指硅氧四?体?络。硅氧四?体?络由硅氧四?体通过相临的氧原?连接?成，其?体结构见右图。
图2硅氧四?晶?结构图
1.1.2铝氧??体与铝氧??体晶?
铝氧??体：六个顶点为氢氧原?团，铝、铁或镁原?居于??体中央(如右图所?)。
图3硅氧??体结构图
铝氧??体晶?：多个铝氧??体通过共?的OH连接?成的AL-O??体?络
图4铝氧??体及铝氧??体晶?构造?意图
1.1.3晶?的结合
四?体晶?与??体晶?以适当的?式结合，构成晶层。晶层可分为如下?种：
1）1:1型晶层：由?个硅氧四?体晶?与?个铝氧??体晶?构成。
图51:1型晶层结构图
2）2:1型晶层：由两个硅氧四?体晶?与?个铝氧??体晶?构成。
图62:1型晶层结构图1.2?种常见粘?矿物的晶体构造
1.2.1?岭?
?岭?的单元晶层构造是由??硅氧四?体晶?和??铝氧??体晶体组成的，所有的硅氧四?体的顶尖都朝着同样的?向，
指向铝氧??体。硅氧四?体晶?和铝氧??体晶?由共?的氧原?连接在?起。
①?岭?晶体结构?意图
图7?岭?的晶体构造（?体图）
图8?岭?的晶体构造
②?岭?特点
a1:1型粘?矿物化学组成Al4[Si4O10](OH)4或2Al2O3·4SiO2·4H2O
b?乎不存在晶格取代，负电量少
c晶层间引?以氢键为主，引?强，晶层间距C=7.2?
dC.E.C低（3-15mmol/100g?)，在三种常见的粘?矿物中，?岭?的C.E.C最低。原因在于?岭??乎不存在晶格取代，所
以带负电荷很少，周围吸附的阳离?数?少，可发?交换的阳离?数?就更少了，所以C.E.C?。
e造浆率低
?岭?晶层间以氢键为主，引?较强，晶层间连接紧密，?分?不易进?晶层间，?化作?仅限于外表?，故?化分散能?
差，造浆率低。
1.2.2蒙脱?
蒙脱?可看做是叶?蜡脱?晶体结构?意
图9：
图9蒙脱?的晶体构造（?体图）
图10蒙脱?的晶体构造
②蒙脱?特点
a2:1型粘?矿物，化学组成（Al2Mg3）（Si4O10）（OH）2nH2O
b存在晶格取代，取代位置主要在AL-O??体中，即AL3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产?的负电荷由等量的Na+或
Ca2+来平衡。
c晶层间引?以分?间?为主，引?弱，晶层间距C=0.96~4nm
dC.E.C?（70~130mmol/100g?)，原因在于蒙脱?存在晶格取代，所以带负电荷较多，周围吸附的阳离?数?较多，可发?
交换的阳离?数?多，所以C.E.C?。
e造浆率?
蒙脱?晶层间引?以分?间?为主，层间引?较弱，?分?易进?晶层，引起蒙脱??化膨胀。
蒙脱?负电荷多，吸附阳离?数量多，?化阳离?给粘?带来厚的?化膜，使蒙脱??化膨