粘土矿物高岭石是否可以转化成伊/蒙混层?如果可以是在什么条件下才能进行转化?(粘土矿物组成中伊蒙混层是什么意思)
粘土矿物组成中伊蒙混层是什么意思
粘土矿物组成中伊蒙混层指的是伊利石和蒙脱土的混合层。
伊利石是常见的一种黏土矿物﹐常由白云母﹑钾长石风化而成﹐并产于泥质岩中﹐或由其他矿物蚀变形成。它常是形成其他黏土矿物的中间过渡性矿物。纯的伊利石黏土呈白色﹐但常因杂质而染成黄﹑绿﹑褐等色。底面解理完全。摩斯硬度1~2。比重2.6~2.9。伊利石是我国的一种新矿种。国内最初在双潮乡渡船头村发现伊利石矿,吉林省安图县伊利石资源非常丰富,已探明资源储量在1.4亿吨以上,远景储量超2亿吨,属于单一特大型砂质伊利石矿床。伊利石具有富钾、高铝、低铁及光滑、明亮、细腻、耐热等优越的化学、物理性能。伊利石可自由释放负离子和远红外线。
蒙脱土(英文名称montmorillonite)又名胶岭石、微晶高岭石,一种硅酸盐的天然矿物,为膨润土矿的主要矿物组分。含Al2O316.54%;MgO4.65%; SiO250.95%。结构式为(Al,Mg)2〔SiO10〕(OH)2·n H2O。单斜晶系,多位微晶,集合体呈土状、球粒等状。白色微带浅灰色,含杂质时呈浅黄、浅绿、浅蓝色,土状光泽或无光泽,有滑感。加水后其体积可膨胀数倍,并变成糊状物。受热脱水后体积收缩。具有很强的吸附能力和阳离子交换性能,主要产于火山凝灰岩的风化壳中。蒙脱土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合,平均晶片厚度小于25nm,可做漂白剂、吸附剂填充剂,被称为“万能材料”。
粘土矿物组成中的“伊蒙混层”是什么意思?
“伊蒙混层表示这一层当中含有伊利石和蒙脱石两种矿物,层内两种矿物也形成小层交互分布。
粘土矿物(clay minerals),地质学专业术语,是组成粘土岩和土壤的主要矿物。它们是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物。除海泡石、坡缕石具链层状结构外,其余均具层状结构。颗粒极细,一般小于0.01毫米。加水后具有不同程度的可塑性。
粘土矿物这种地球上最常见的物质是最初的生命物质,这一说法已不再是西方的圣经故事和中国的神话传说,而是新的科学研究成果。粘土矿物是一种微小的晶体,科学家们发现,粘土矿物晶体中存在一种有趣的缺陷结构,这种结构可能保存相当多的信息,从而决定晶体生长的取向和构型。因此,对于诸如属于“低技术”的催化剂和膜等原始控制结构来说,这些无机晶体作为一种构造物质要比大的有机分子更为合适得多。
粘土矿物分析
粘土矿物是细小分散含水层状硅酸盐和含水非晶质硅酸盐矿物的总称,其中高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石及间层矿物等是主要的敏感性矿物。由于存在较大的表面积和极强的活性(如吸附能力、对外来流体的敏感性等),粘土矿物对各种注入剂的注入能力、吸附及改性都有很大影响,粘土矿物是储层损害的主要矿物。决定储层敏感性伤害程度的主要因素是碎屑填隙物中粘土矿物的含量、组成、分布及产状。
研究表明,粘土矿物的速敏性敏感程度序列为高岭石>伊利石>伊/蒙混层>绿泥石;水敏性敏感程度序列为蒙脱石>伊/蒙混层>伊利石>高岭石>绿泥石;酸敏性敏感程度序列为绿泥石>高岭石。
(一)粘土矿物含量
根据文13块3口井样品的X射线衍射分析资料,得到粘土矿物相对含量数据表(表2-1-2)。
表2-1-2 粘土矿物相对含量数据表
粘土矿物相对含量随埋深变化关系见图2-1-2,文东油田沙三中储层粘土矿物以伊利石为主,绿泥石次之,伊/蒙混层含量高于高岭石含量。
(二)粘土矿物产状
根据扫描电镜资料,文东油田沙三中油藏粘土矿物产状可归纳为三类。
1.分散状
粘土矿物在孔隙中以分散的形式附着在砂粒表面或成为桥形“支架”。分散状又可分为质点式、孔内少量堆积式、桥式。这三种形式对孔隙的大小,渗透率及润湿性影响都不大。注水后分散状粘土矿物往往会被水带走,或在其他地方重新堆积。如文13-423井30#样品石英表面溶蚀坑内针叶状绿泥石,54#样品粒间片状伊/蒙混层及针叶状绿泥石,57#样品粒间片状伊利石;文13-600井137#样品孔隙中少量伊/蒙混层。
图2-1-2 粘土矿物相对含量随埋深变化关系
◆伊利石含量/%;■高岭石含量/%t▲绿泥石含量/%;●伊/蒙混层含量/%;*混层比/%
2.薄膜状
粘土矿物在孔隙中呈薄膜形式基本连续覆盖在岩石颗粒表面,形成粘土膜,这些粘土中含有大量微孔隙。薄膜状粘土矿物对油层渗透率有一定影响,对油层润湿性影响很大。如文13-423井4#样品粒表叶片状绿泥石,30#样品粒表丝状伊/蒙混层,30#样品粒表片状绿/蒙混层,62#样品粒表蜂窝状伊/蒙混层及绿泥石、伊利石,159#样品粒表丝状伊利石;文13-600井122#样品粒表片状伊利石。
3.桥塞状
粘土矿物不仅大面积覆盖孔隙表面,而且向孔隙中心延伸,甚至横跨整个孔隙和喉道。粘土矿物使大孔隙变成许多微小孔隙和曲折的流体通道,束缚大量流体。桥塞状粘土矿物使岩石渗透率明显下降。如文13-423井4#样品溶蚀坑内丝状伊利石充填;文13-600井22#样品充填孔隙的伊利石,60#样品片状伊利石堵塞粒间缝。
在成岩过程中,随着埋藏深度的增大,伊利石/蒙脱石混层矿物发生的变化是:
(1)蒙脱石层含量不断减少:
蒙脱石与伊利石的转化
根据世界不同地区、不同深度钻孔对蒙脱石、伊利石相对丰度变化的研究,证实随埋藏深度的增加,蒙脱石向伊利石转化。实验研究也证明,温度在100—130℃,K+与H+比率接近正常海水时,蒙脱石失去层间水而向伊利石转化。但蒙脱石不能简单地通过离子交换转变成伊利石,原因是蒙脱石是一种典型的以水合阳离子及水分子作为层间物的3:1型粘土矿物,随着埋深的增加、温度的升高、压力的加大,蒙脱石将有一部分层间水脱出,造成了某些层间塌陷,导致了晶格的重新排列和碱性阳离子的吸附,首先形成蒙脱石—伊利石混层矿物,进而转变为伊利石。一般认为蒙脱石向蒙脱石—伊利石混层矿物转化的深度范围应在1200—3500m之间。
蒙脱石在转化过程中,如果有Fe2+ ,Mg2+离子存在,则首先转化为蒙脱石—绿泥石混层,进而再转化为绿泥石。
必须指出,蒙脱石向伊利石或绿泥石转化的重要条件是孔隙水为碱性介质,如果孔隙水为酸性,蒙脱石则将向高岭石转化。
根据伯斯特(1969)的研究,蒙脱石转化过程中的脱水作用可划分为下述三个阶段:
第一阶段,脱水作用主要由压实作用引起,埋藏深度为1000—1500m以内,所脱去的为孔隙水和过量的层间水(多于两层的),粘土中的含水量减至30%,其中10%—25%为层间水,5%—10%为残留孔隙水。这是粘土矿物脱水速度最快的阶段。
第二阶段,是原生孔隙水脱出后最主要的一次脱水作用,其埋藏深度大于1500m,地温60—130℃,主要是热力作用脱去残留层间水而转化为混层粘土矿物,并且随埋深加大,蒙脱石—伊利石混层中,蒙脱石层的比例逐渐减少。这一阶段所失去的水量为被压实体积的10%—15%。
第三阶段,埋深大于2700m,这一阶段因埋深继续增加和地温的继续升高,蒙脱石脱去最后三层残余层间水,最终转变为非混层的伊利石。这一阶段的地温常大于130℃,甚至大于170℃。
回答者: 大大山1234