Cation Replacement Studies on Heteroionic Bentonitic Clay Fractions Using Specific Ion Glass Electrodes

Abstract

Centrifuged fractions, ranging in size from 2·0 to 0·05 μ of a Wyoming bentonite, Bentonita de Durango from Mexico, and Helms clay from Texas were studied. The variation in replacement of Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, and H⁺ from these heteroionic clay systems under specific equilibrium conditions of salt concentrations was measured.

The displacement cation distribution was monitored by using specific ion glass electrodes, such as a sodium ion electrode, a cationic glass electrode, a calcium ion electrode and a Tektite electrode. Some factors affecting the exchange reactions are discussed and application of findings to drilling and production techniques is indicated.

Résumé

On a étudié des fractions centrifugées, à dimensions allant de 2,0 à 0,05 μ, d’un bentonite du Wyoming, d’un bentonita de Durango en provenance du Mexique et d’une argile Helms du Texas. On a mesuré la variation du remplacement du Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ at H⁺ à partir de ces système d’argile hétéroioniques dans des conditions d’équilibre spécifiques des concentrations du sel.

On a contrôlé la distribution des cations de déplacement en utilisant des électrodes en verre à ion spécifique, p.e. une électrode à ion de sodium, une électrode de verre cationique, une électrode à ion de calcium et une électrode Tektite. On discute certains facteurs relatifs aux réactions d’échange et on indique l’applicabilité des résultats aux techniques de forage et de production.

Kurzreferat

Es wurder zentrifugierte Fraktionen mit einem Grössenbereich von 2, 0 vis 0, 05 μ eines Wyoming Bentonits, Bentonita de Durango aus Mexiko, sowie von Helms Ton aus Texas untersucht. Die Variationen beim Austausch von Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, und H⁺ aus diesen hetero-ionischen Tonsystemen wurde unter spezifischen Gleichgewichtsbedingungen der Salzkonzentrationen gemessen.

Die Verdrängungskationenverteilung wurde unter Verwendung spezifischer Ionenglaselktroden, wie z.B. einer Natriumionenelktrode, einer kationischen Glaselektrode, einer Kalziumionenelektrode und einer Tektitelektrode überprüft. Einige der die Austauschreaktionen beeinflussenden Faktoren werden gemeinsam mit der Anwendung der Ergebnisse auf Bohr- und Fördermethoden erörtert.

Резюме

Изучены фракции от 2,0 до 0,06 мк вайомингского бентонита, «бентонита де-Дуранго” (Мексика) и глины из Хелмса (Техас). Установлены вариации замещений Nа⁺, Са²⁺. Mg²⁺, K⁺ и Н⁺ в этих гетероионных глинистых системах при определенных равновесных концентрациях солей. Изменение распределения катионов контролировалось с помощью специальных ионных стеклянных электродов, а именно натриевым ионным электродом, катионным стеклянным электродом, кальциевым ионным электродом и электродом Тектайт. Рассматриваются некоторые факторы, оказывающие воздействие на реакции обмена; отмечено значение результатов для техники бурения и технологии.