有机胺抑制蒙脱石水化机理的分子模拟

井壁失稳一直是困扰石油钻井的重大技术难题，泥页岩水化是造成井壁失稳的最重要因素之一，作为最易吸水和泥页岩主要组分的蒙脱石是引起井壁失稳的根本性因素。利用分子模拟的方法，建立了有机胺类抑制剂与钠蒙脱石反应的分子结构模型，研究了甲酰胺和尿素等小分子有机胺类抑制剂对蒙脱石水化的抑制作用机理。胺类有机小分子抑制蒙脱石水化的能力与分子结构及官能团有关，甲酰胺和尿素均可与层间水分子及蒙脱石表面的氧原子形成氢键，抑制层间钠离子的水化，限制层间水分子及钠离子的自扩散。甲酰胺和尿素分子在不同浓度时对钠蒙脱石体系的密度和力学性能影响不同，但有相同的变化规律，即存在一临界浓度，低于此浓度时，胺类分子的加入可增大蒙脱石的密度，提高体系的力学性能，而高于此浓度时，体系密度减小，力学性能变差。甲酰胺和尿素都是在低浓度时能更好地发挥抑制作用，提高钠蒙脱石的稳定性，综合各参数对比分析，甲酰胺比尿素的整体作用效果好