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粘土矿物对油气层的损害

及防治研究

戴宗孙晗森张学庆

()成都理工学院石油系,成都610059

【摘要】粘土矿物的分散运移、膨胀以及酸敏导致沉淀物的生成,都严

重地造成了地层孔隙的堵塞,对油气的三次开采造成了很大的危害。本文

从粘土矿物的晶体结构入手,对粘土矿物损害油气层的机理进行了初步

探讨,并对粘土矿物损害地层的三种方式提出了有效的防治措施,并通过

室内实验,找出了有效的合理配方。

【关键词】粘土矿物酸敏防膨胀剂地层损害

中图法分类号:258TE

1粘土矿物对油气层的损害机理

111粘土矿物的晶体结构特征

粘土矿物是一种含水铝硅酸盐矿物,具有象云母一样的层状结构,粒径5,甚至小dΛm到1粘土矿物由两种基本结构层构成:一种是硅氧四面体片,一种是铝氧八面体或镁氧八,Λm

4+2-4+2-面体片,硅氧四面体是由一个和四个组成。在四面体中心,在四面体的四个角SiOSiO

()顶图1。在一个平面上四面体以三个角顶相连结,第四个顶都向同一个方向,这样连续成一a

3+((())系列六边形网面,就成为四面体片图1b,四面体片用符号T表示。八面体是指Al或2+2--)()()Mg位于八面体中心,八面体角顶由六个阴离子O或OH构成图1c。八面体沿一个

()平面互相连接就形成了八面体片图1。油气层中的粘土矿物主要有高岭石、蒙脱石、绿d

泥石以及伊利石。高岭石是由—AlO2

()(())八面体片和—四面体片叠合而成图2,属1?1型型粘土矿物。蒙脱石和OH4SiOaTO

()()伊利石是由两片—四面体片夹一片—八面体片叠合而成,属2?1,SiOAlFeMgO2OH4()()型型粘土矿物图3。绿泥石也是由两个—四面体片夹一个八面体片组成,不同TOTaSiO

()()()之处就是多出一片氢氧镁石水镁石八面体片,故称为2?1?1型〃型图4。TOTO

ISSN1001—6872CODEN:KUYAE2

收稿日期:1997-06-25改回日期:1997-11-20

第一作者简介:戴宗男22岁硕士研究生油气田开发工程专业研究方向:油藏工程

第18卷第1期戴宗等:粘土矿物对油气层的损害及防治研究75

112粘土矿物对油气层的损害

粘土矿物损害地层的方式主要有三种:11211粘土颗粒的迁移粘土矿物中,容易发生分散、迁移的是高岭石,高岭石的结构化学式

()为:[],其结构示意如下:Al4Si4O10OH8

()Si4O10OH2()四面体片TAl4()()()4108结构单元层或晶层AlSi4OOHAl4()八面体片O()OH6

这种结构单元层沿c轴方向叠积后,晶面间1()距大约01715,0172。dnmnm图2b

-由于晶层一面为离子面,另一面为OH2-离子面,叠积时,在相邻两层之间,除了O

范德华引力增扩的静电能外,自然还有一-()定比例离子面团形成的氢键力,将OH

相邻两晶层紧密地结合起来,使水不易进

入晶层之间,同时晶层间距小,也没有容纳

阳离子的地方,因此,高岭石是比较稳定的

非膨胀性的粘土矿物,一般不易水化膨胀,

但是,不能忽视高岭石抗机械力的程度不

强,因为高岭石晶层与晶层之间,虽然有一

定比例的氢键力,但主要还是范德华力,而

晶层内则是原子的共键力,所以晶层内极图1粘土矿物的基本结构为牢固,而晶层与晶层之间联系弱,硬度()a.单个硅氧四面体;b.硅氧四面体片;c.铝氧或氢氧八()面体;d.铝氧或氢氧八面体片(低,具有完善的{001}解理,在机械力包括.1FigThebasicstructureofclaymimeral)一定高流速流体的流动冲击的作用下,便a.singleoxygen2silicortetrahedron;b.siecesofoxygen2silicontetra2.22;.();dhedroncox

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