大多數(shù)粘土顆粒的粒徑小于2um，它們在水中有分散性、帶電性、離子交換以及水化性，這些性能都是在處理與配制鉆井液時考慮的因素。
一、粘土礦物的分類和化學(xué)組成
1.粘土礦物的分類
根據(jù)單元晶層構(gòu)造的特征分類
1：1（一層硅氧四面體晶片與一層鋁氧八面體晶片相結(jié)合構(gòu)成單元晶層）
2：1（兩層硅氧四面體晶片中間夾一層鋁氧八面體晶片構(gòu)成單元晶層）
2：2（硅氧四面體晶片與鋁氧八面體晶片交替排列的四層晶片構(gòu)成單元晶層）
層鏈狀結(jié)構(gòu)
2.粘土礦物的化學(xué)組成
高嶺石（氧化鋁含量高，氧化硅含量低）
蒙脫石（氧化鋁含量低，氧化硅含量高）
伊利石（含有較多的氧化鉀）
二、幾種主要粘土礦物的晶體構(gòu)造
1.粘土礦物的兩種基本構(gòu)造單元
（1）硅氧四面體與硅氧四面體晶片
硅氧四面體（有一個硅原子和四個氧原子在四面體頂點，硅原子和各氧原子的距離相等）硅氧四面體在大多數(shù)粘土礦物里排列成六角形的網(wǎng)絡(luò)，又稱硅氧四面體晶片。
（2）鋁氧八面體與鋁氧八面體晶片
鋁氧八面體（6個頂點為氫氧原子團，鋁，鐵或鎂原子居于八面體中央）
如果八面體晶片的中央位置由Al 3+、Fe 3+等三價離子占據(jù)2/3，留下1/3的空位，這種晶片稱為二八面體晶片。
八面體晶片的中央位置全部由Mg 2+、Fe2+等二價離子占據(jù)，這種晶片稱為三八面體晶片。
（3）晶片的結(jié)合
四面體晶片與八面體晶片以適當方式結(jié)合，構(gòu)成晶層。
硅氧四面體片與鋁氧四面體片通過共價鍵連接在一起構(gòu)成單元晶層。單元晶層面一面堆疊在一起形成晶體。一個單元晶層到相鄰的單元晶層的垂直距離c稱為晶層間距， c等于7.2*10（-1次方）nm
2. 幾種主要粘土礦物的晶體構(gòu)造
（1）高嶺石：由一片硅氧四面體晶片和一片鋁氧八面體晶片組成的，所有的硅氧四面體的頂尖都朝著同樣的方向，指向鋁氧八面體。硅氧四面體晶片和鋁氧八面體晶片由共用的氧原子連接在一起。
高嶺石晶體構(gòu)造的特點：陽離子交換容量小，水分不易進入晶層中間，為非膨脹類型的粘土礦物。其水化性能差，造漿性能不好，一般不用做配漿粘土。含高嶺石的泥頁巖地層易發(fā)生剝蝕掉塊，必須重視，加以解決。
（2）蒙脫石：蒙脫石可看做是葉蠟石的衍生物。葉臘石的每一晶層單元由兩片硅氧四面體晶片和夾在它們中間的一片鋁氧八面體晶片組成
蒙脫石帶有較多的負電荷，能吸附等電量的陽離子，蒙脫石是膨潤土型粘土礦物，其晶層所有表面，包括內(nèi)表面和外表面都可以進行水化及陽離子交換。
（3）伊利石也稱水云母。
伊利石的晶格不易膨脹，水不易進入晶層之間，伊利石存在于所有的沉積年代中，而在古生代沉積物中占優(yōu)勢。鉆井遇到含伊利石為主的泥頁巖地層時，常常發(fā)生剝落墊塊，需采用抑制粘土分散鉆井液的。
（4）綠泥石
（5）海泡石族
含有較多得吸附水，具有好的熱穩(wěn)定性，適用配制深井鉆井液。它在淡水與在飽和鹽水中造漿情況一樣，具有良好的抗鹽穩(wěn)定性。
（6）混合晶層粘土礦物
三、粘土的電性
粘土顆粒在水中通常帶有負電荷。粘土吸附陽離子的多少決定于其所帶負電荷的數(shù)量。
粘土晶體的電荷分為：
（1）永久負電荷
不受PH值的影響
伊利石永久負電荷最多，高嶺石電荷最少，蒙脫石居中。粘土的永久負電荷大部分分布在粘土晶層的層面上。
（2）可變負電荷
PH值改變而改變
（3）正電荷
PH值低于9時，粘土晶體端面上帶正電荷。
粘土的正電荷與負電荷的代數(shù)和即為粘土晶體的凈電荷數(shù)。粘土一般帶負電荷
2.粘土的交換性陽離子及陽離子交換容量的測定
粘土的交換陽離子：為了保持電中性，粘土必須從分散介質(zhì)中吸附等電量的陽離子。被粘土吸附的陽離子，可以被分散介質(zhì)中的其它陽離子交換
（1）粘土的陽離子交換容量
是指在分散介質(zhì)的PH值為7的條件下，粘土所能交換下來的陽離子總量，包括交換性鹽基和交換性氫。陽離子交換容量以100g粘土所能交換下來的陽離子毫摩爾數(shù)表示，符號CEC
3.影響粘土陽離子交換容量大小的因素
（1）粘土礦物的本性
（2）粘土的分散度
（3）溶液的酸堿度
四、粘土的水化作用
1.粘土礦物的水分
（1）結(jié)晶水
溫度高于300度以上，結(jié)晶受到破壞，這部分水才能釋放
（2）吸附水
（3）自由水
2.粘土水化膨脹作用的機理
3.影響粘土水化膨脹的因素
（1）粘土晶體的部位不同，水化膜的厚度也不相同。
粘土晶體表面的水化膜厚度是不均勻的，層面上厚，端面上薄。
（2）粘土礦物不同，水化作用強弱不同。
蒙脫石陽離子交換容量高，水化最好，分散度最高
（3）粘土吸附的交換性陽離子不同，其水化程度有差別
預(yù)水化，使鈣膨潤土轉(zhuǎn)變?yōu)殁c膨潤土
鈉土是配制鉆井液的理想材料
