粘土防膨剂段塞注入

粘土防膨剂选择和注入方式是其技术的核心要点。由于粘土矿物成份和油层岩石的差异，没有一种固定的现成防膨剂通用于各油层，筛选防膨剂是最重要的技术工作。在注水过程中进行防膨处理，其注入方式有段塞注入和连续注入，周期性注入加防膨剂的注水段塞可降低成本。在停止加防膨剂注水后，其注水量降低到一定值时，或经酸化等作业的新鲜岩面，需再注入段塞，然后再注水。

粘土防膨剂可分为无机盐类、无机物表面活性剂，离子型表面活性剂（有机物离子表面活性剂）以及无机物离子型表面活性剂复配物。且这顺序也是粘土防膨剂发展的大致历程。无机盐类KCl、NH4Cl有效期短，无机物表面活性剂，如铁盐类，施工条件严，成本高。离子型有机物类粘土处理剂是目前常用的防膨剂，如聚季胺这种处理剂，有效期长，成本较低，施工容易。无机盐和有机物混合的处理剂也已开始应用。综合二者的性能，降低了成本，提高了有效期。

防膨剂的筛选必须经过初选和渗流防膨效果评价。初选是将油层的岩屑粉碎过筛后，称量，等量分析加入到有防膨剂的水（或注入用水）中，浸泡一定的时间，对比其前后的重量变化，其变化最小的防膨及配方为最佳者。渗流防膨效果评价，是将初选的防膨剂加入到注入水中，经岩心模拟注入试验，测定其渗透率的变化值，如果变化小即初选正确，可用于现场；否则，重新初选，再经流动试验评价。

有两类常用防膨剂用于注水。ZYC系列和PTA。ZYC系列中各产品用途有差异。ZYC-04主要用于注水和压裂液的防膨剂，有效期长。（ZYC-01，钻井用絮凝剂；ZYC-02压井液添加剂；ZYC-03压裂液、压井液添加剂）。PTA粘土稳定剂是聚季铵有机阳离子聚合物处理剂。主要用于抑制油层中粘土矿物水化膨胀和分散运移。

矿化度梯度注水

注入水与油层水矿化度相差太大是引起严重的粘土膨胀、分散、运移的外因，注入水（特别是淡水）矿化度较低，注入油层后，打破了粘土矿物与油层水的相对平衡，粘土矿物受到注入水矿化度的突变冲击导致粘土水化膨胀。国内外大量研究表明：如果将矿化度突变冲击程度减弱，可减缓岩石渗透率的伤害。由于各级矿化度间距不大，受到的环境冲击很小，即使有少量的粘土矿物水化膨胀、分散、运移，也被该级矿化度的注入水推至远离井壁的地方，并逐渐向前推移。由于分散微粒相对量小，对远离井壁区渗透率影响不大。将这种注入水矿化度从油层水矿化度逐渐降至水源水矿化度的注水方法称为矿化度梯度注水，简称梯度注水。

梯度注水设计主要是矿化度梯度等级和各级注入体积。一般地矿化度梯度越小，油层伤害减小。应用注入层岩芯做矿化度梯度（用NaCl调整注入水矿化度）流动实验，绘制矿化度梯度与渗透率下降的关系曲线。以等伤害率为级差设计矿化度梯度级差，且为了注水操作，级差数设6～8级为宜。各级注入体积应保证3倍注水井油层径向流最小半径的体积量。经射孔井有限元的数值模拟研究，大约60倍井筒半径（射孔孔眼端点）距离内，服从三维渗流规律，压力损失大，在此范围以外，基本服从平面径向流、压力损失较小，再往更远处，压力损失小或渗流阻力小，油层渗流速度小，服从线性渗流规律。一般地，取裸眼井筒半径0.1m，射孔弹地下穿深0.25m，注水井油层径向流最小半径20m左右。第一倍孔隙体积水量，处理三维渗流空间。第二倍孔隙体积水量驱除三维渗流空间内已形成的水化膨胀、分散、运移的粘土微粒，第三倍孔隙体积水量，是适应性注入且具有第二倍水量的作用。注入速度和注入压力按正常注水操作。

在实际应用时，可将矿化度梯度注水与粘土防膨段塞注入交替进行或联合进行。此外，可利用螯合多价金属络合物防止粘土水化膨胀或使水化后的粘土凝聚。

磁化抑膨技术

经磁化处理后，水系统物理化学性质将发生许多变化：(1)表面张力，润湿性（水）下降10%～15%；(2)水的凝聚性和油层吸附力增加；(3)渗透速度增加一个数量级，岩芯渗透率增加4%～20%；(4)pH值增加0.1～0.5；(5)水的电离度、介电常数增大、溶液电动势下降；(6)当磁场强度³0.4´10A/m时，钢的腐蚀速度减少30%；(7)在离子交换方面，向着朝向阳离子吸附方向移动；(8)粘土膨胀率下降47%（H=0.9´10A/m）。正是由于水磁化后，改善了注入水性质。

利用强磁处理注入水抑制粘土膨胀，可使注水井吸水量增加30%左右或井口压力下降幅度20%～30%。一般在注水流程的井口或井下安装一个磁化器，井口进水管线上安装外磁式磁化器，井下安装内磁式磁化器，并要求高磁场强度，水流经磁场的速度≤2.0m/s。

利用磁化水抑制粘土膨胀前，仍要求用粘土防膨剂段塞注入预处理注入层。若将上述三种粘土防膨技术综合应用将大幅度提高防膨效果。

注水井的工艺措施，是注水工艺充满活力的研究领域。工艺措施的发明、开发、推广不断革新注水技术，不断提高了注水开发油田的效果。

粘土膨胀、分散、运移等都将引起吸水能力大幅度下降。防止注水过程中的粘土膨胀也是一种有效的增注措施。常用的方法有：周期性防膨剂段塞注入或周期性粘土收缩剂段塞注入，矿化度梯度注水、强磁增注或称磁化抑膨技术。

粘土陶粒性能

筒压强度在0.7－3.5MP，容重在210－600 Kg/m³，导热系数0.23－0.55W/M.K，吸水率小于10 %，耐火度大于500。吸声系数在0.53－0.88。

陶粒的外观颜色因所采用的原料和工艺不同而各异。焙烧陶粒的颜色大多为暗红色、赭红色，也有一些特殊品种为灰黄色、灰黑色、灰白色、青灰色等。因为生产陶粒的原料很多，陶粒的品种也很多，因而颜色也就很多。

粘土陶粒应用

粘土陶粒在欧美等地广泛应用普通建筑的屋顶找坡、保温隔热层，别墅、高档住宅楼盘的楼面，非承重墙体的隔音隔热，还用于书房，卫生间、娱乐场所等室内装潢装饰。公司把日本流行并成熟的陶粒层状蓄水型排水系统广泛应用于地下车库顶板绿化。在园林绿化方面由于陶粒由表及里有许多微孔，具有一定的机械强度，吸水、透气、持肥能力强。小颗粒堆砌在一起形成许多空穴，透气利水，不会板结。干燥状态下没有粉尘，泡水后不会解体，不产生泥水，这种基质远优于大自然中的泥土。因为其透气利水性比泥土好，所以种花草成活率比泥土要高！全营养陶粒种植土内含：氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅、铁、硼、锰、锌、铜、钼等营养元素，使植物成活率更高，寿命更长。在欧洲粘土陶粒广泛应用在屋顶花园、观赏花园、儿童游乐园、广场花园，高尔夫草坪果岭排水，足球草坪中用陶粒种植土代替传统沙土。

粘土陶粒产品特点

1、粘土陶粒滤料粒度均匀，强度高。表面多微空。内部网纵横交错 不易结板，具有很强的吸附作用，使用寿命长。

2、粘土陶粒滤料堆积密度合适，滤料层空隙分布均匀，反冲洗容易进行，反冲洗耗量低，耗水量小，水头损失小，老化膜容易脱落不易赌赛，反冲洗时不跑料。克服了反冲洗难于控制和跑料的缺点。

3、采用良好的粒径级配，纳污能力强，滤料利用率高。水头增加缓慢，运行周期长，产水量大。

4、粘土陶粒滤料滤池在同样条件下滤速可达16m/h。工作周期24h以上，周期产水量达（800-1000）实践经验表明；陶粒滤料的截污能力强。是石英砂滤料的1.5-2倍。

5、规模化生产，粘土陶粒滤料的价位合理。加工制作过程中在生产的各个环节中，严格从粒径、均匀度、级配、密度、酸可溶率、粒子形状、孔隙率、比表面积、耐磨擦等各个方面进行严格把关，确保质量。已广泛应用于市政污水、各种工业废水及污水深度处理方面。

粘土陶粒生产加工工艺

黏土陶粒近年来由于受到土地资源的限制，在某些地区已被禁止生产和使用。但有些地区可以利用河道淤泥、废弃山土等进行生产。

其工艺过程为：

原料搅拌 —制粒— 筛选— 烧结 —堆放— 运输（装袋）

在操作中应注意了望，防止物料在窑内结团而影响质量。

粘土陶粒生产设备

生产陶粒的主体设备主要包括：制粒机、筛选机、主窑体、喷煤系统、控制柜等。其中原料仓下部的喂料器、窑体转速和拱煤量均为无级调速，以便调整其工艺参数，在保证产品质量的前提下获得最大的产量。

生产黏土陶粒的辅助设备有：轮碾机、双轴搅拌机、上料皮带机、原料贮存仓、降尘室、引风机等。

粘土陶粒投资前景

陶粒砂产品生产技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国陶粒砂市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外陶粒砂生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。粘土陶粒应用广泛，其本质经济实用、节能环保，具有轻质、强度高、吸水率低、隔热保温、抗冻耐腐蚀等特点，大量应用大量应用于配制高层建筑结构砼、屋面找坡、保温隔热、污水处理、园林绿化、无土栽培等领域。还用于书房，卫生间、娱乐场所等室内装潢装饰。2100433B

一、粘土状态：常见块状的银粘土，可以随意塑形。

二、针管状态：再注射器里的银粘土，可以挤出细长条的银粘土，针管头大小不一，可以挤出粗细不同的长条。

三、纸张状态：和纸张一样薄，可以像纸一样折叠，做出折纸的效果

四、膏体状态：和膏一样的银粘土，可以粘合作品与作品。

五、银成分不同的银粘土：有耐硫化的银粘土、高硬度的950银粘土等

（一）矿物组成

为便于研究粘土的矿物组成，根据其性质和数量可分成两大类，即粘土矿物和杂质矿物。

粘土矿物的种类和性质已如前所述，主要为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类，以及较少见的水铝英石等。

除此之外，在粘土形成过程中，常由于岩石风化未完全，或由于其它因素而混入一些非粘土矿物和有机物质，这些物质我们统称为杂质矿物。杂质矿物通常以细小晶粒极其集合体分散于粘土中，常会影响甚至决定粘土的工艺性能。

杂质矿物的类别及其影响：

1）石英和母岩残渣。这些杂质一般以较粗颗粒混在粘土中，对粘土的可塑性和干燥后强度产生很大影响。工厂多采用淘洗法除去粗颗粒杂质。

2）碳酸盐及硫酸盐类。细颗粒的碳酸盐分布在粘土中对其影响不大，碳酸盐在高温下可分解出CaO、MgO，起熔剂作用，能降低陶瓷的烧成温度。较多的硫酸盐在氧化气氛中容易引起坯泡。

3）铁和钛的化合物。这类杂质矿物能使坯体呈色，降低粘土的耐火度，也会严重影响制品的介电性能、化学稳定性等。

4）有机杂质。粘土中存在少量的有机杂质，可以增加粘土的可塑性和泥浆的流动性，但有机物质过多时也可能会造成瓷器表面起泡与针孔。

（二）化学组成

由于粘土中的主要粘土矿物都是含水的铝硅酸盐，因此其主要化学成分为SiO_2、Al₂O_3、 H₂O。此外，还有少量的碱金属氧化物K₂O、Na₂O、以及碱土金属氧化物CaO、 MgO 、以及Fe₂O_{3 、}TiO₂等。

一般粘土原料的化学分析如包括以上九个项目，即已满足生产上的参考需要。在上述九个项目中化合水一项一般不作直接测定。而已烧失量的形式测定。

（三）颗粒组成

是指粘土中含有不同大小颗粒的质量分数。

为什么粘土中的细颗粒愈多愈好？由于细颗粒的比表面积大，其表面能也大，因此粘土中的细颗粒愈多时，则其可塑性愈强，干燥收缩大，干后强度高，在烧成时也易于烧结，烧后的气孔率也小，有利于成品的力学强度、白度和半透明度的提高。

此外，粘土的颗粒形状和结晶程度也会影响其工艺性质。片状结构比杆状结构的颗粒堆积致密，塑性大、强度高；结晶程度差的颗粒可塑性也大。

测定粘土原料颗粒大小的方法很多，有用显微镜、水簸法、浑浊计法、吸附法等。最简单和最普通的方法是筛分析（0.06mm以上）与沉降法（1~50um） 。