Технология буровых растворов

гидрослюды
, в 
частности иллит, которые по своему структурному типу аналогичны монтморил-
лониту. Отличие заключается в том, что в них преобладают изоморфные замеще-
ния кремния алюминием в тетраэдрическом подслое. Дефицит заряда в 
элементарном слое иллита выше, чем у монтмориллонита, а уравновешивающим 
катионом всегда является калий, который входит в межслоевое пространство и 
располагается там в углублениях гексагональных ячеек, которые образованы кис-
лородными атомами оснований тетраэдров [1, 6, 7, 17, 18]. Близкое расположение 
заряда к поверхностям структурного слоя (за счёт тетраэдрической сетки) приво-
дит к прочному ионному взаимодействию смежных слоёв с калием, и вода не мо-
жет проникать между слоями. Таким образом, калий обычно связан и не может 

---

9 
вступать в обменные реакции. Тем не менее на наружных поверхностях вполне 
возможен ионный обмен, вызывающий гидратацию минерала и некоторое увели-
чение объёма, значительно меньшее по сравнению с монтмориллонитом. В при-
родных условиях частицы иллита часто представляют собой обломки толщиной 
порядка 30·10
-8
см и диаметром от 0,1 до 0,3 мкм. В воде иллит может дисперги-
ровать. При этом РЭС составляет около 0,15 мкм. 
Наименее активным глинистым минералом является 
каолинит
, который 
представляет собой двухслойный минерал. Внутренние поверхности элемен-
тарных слоёв в каолинитах не могут взаимодействовать с жидкостями, а актив-
ность внешних базальных слоёв также невысока, поэтому основной активной 
поверхностью у каолинита являются краевые участки кристаллов в местах раз-
рыва связей Si-O-Si и OH-Al-OH. 
Несколько отличаются по своему строению и свойствам минералы 
группы 
сепиолита-палыгорскита
, которые объединяют глинистые минералы слоисто-
ленточной (цепочной) структуры (аттапульгит, палыгорскит, сепиолит) [1, 6, 7]. 
Внешне кристаллы имеют вытянутую форму. При этом с боковыми стенками ка-
налов прочно связана вода. В пределах цепочек и лент связь ковалентная, а меж-
ду ними – ионная за счёт катионов. Это обуславливает прочность кристаллов в 
водных средах. В каналах с поперечным сечением (6,4×3,7) · 10
-8
см находится 
вода. Эти каналы являются наиболее активной частью минерала. Кроме по-
верхностей внутренних каналов активными являются поверхности, на которых 
имеются разрывы кислородных мостиков (рёбра и торцевые участки).
Благодаря особенностям строения, химическому составу и дисперсно-
сти глинистые минералы обладают значительной активностью и способны 
взаимодействовать с компонентами буровых жидкостей. Если остановиться 
только на химической стороне, то это взаимодействие обусловлено следую-
щими факторами: 
- отрицательный заряд базальных поверхностей слоистых и внутренних 
каналов слоисто-ленточных минералов; 
- ненасыщенные валентные связи на краях и рёбрах кристаллов; 
- активные гидроксильные группы. 
В результате этого на поверхности глинистых частиц могут происходить: 
- ионный обмен; 
- необменные реакции замещения; 
- реакции присоединения. 
Ионный обмен используется в процессах ингибирования (ингибирующие 
буровые растворы) или повышения качества глиноматериалов (модификация 

---

10 
глинопорошков [10]). Необменные реакции замещения – при получении орга-
нофильных (олеофильных) глиноматериалов. Реакции присоединения имеют 
место при химической обработке глинистых суспензий, например, при обра-
ботке лигносульфонатами.