甲基硅酸钾页岩抑制剂抑制蒙脱石水化机理的分子模拟

论文摘要

有机硅页岩抑制剂相较于传统的KCl抑制剂具有不会腐蚀钻具、更加环保等优点,因此有机硅钻井液体系得到广泛应用。利用分子模拟方法,选择甲基硅酸钾、甲基硅酸钠、KCl和NaCl作为研究对象,构建了四种抑制剂的分子模型和钠蒙脱石晶体模型。通过分子动力学方法模拟发现,甲基硅酸钾能够抑制蒙脱石层间Na+的水化作用,限制水分子和Na+的自扩散运动,并提高钠蒙脱石晶体的力学性能。对比四种页岩抑制剂的各项模拟结果发现,甲基硅酸钾的抑制效果最佳,其次是甲基硅酸钠和KCl,NaCl的抑制效果最差。从离子的角度看,K+的抑制效果优于Na+,甲基硅酸根的抑制效果优于Cl-,这是由于K+能镶嵌于钠蒙脱石晶层表面的硅氧六元环中,而甲基硅酸根能够通过氢键吸附于硅氧六元环上,它们均能使蒙脱石晶层发生不完全水化从而抑制蒙脱石的水化膨胀。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 苏俊霖,罗亚飞,张勇

关键词: 钠蒙脱石,分子模拟,页岩抑制剂,甲基硅酸钾,水化膨胀

来源: 化学世界 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室石油与天然气工程学院,四川职业技术学院计科系

基金: 国家“十三五”科技重大专项“页岩气水平井水基钻进液”(No.2016ZX05022001-002),中石油重大应用基础研究“井筒工作液新材料新体系基础研究”(No.2016A-3903)资助项目

分类号: TE21

DOI: 10.19500/j.cnki.0367-6358.20180709

页码: 45-53

总页数: 9

文件大小: 2022K

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