第39参第4期 2017年7月
石油钻采工艺
OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
文章编号：10007393(2017)04044207
DOI:10.13639/j.odpt.2017.04.009
有机胺抑制蒙脱石水化机理的分子模拟
黄小娟徐加放23丁廷覆’李小迪2.4李力文
Vol. 39 No. 4 July 2017
1.中国地质大学能源学院；2.中国石油大学石沟工程学院（青岛)；3.海洋水下设备试验与检测技术国家工程实验宝：
4.中国石油大学石油工程学院（克拉玛依）
引用格式：黄小娟，徐加放，丁廷稷，李小迪，李力文.有机鞍抑制蒙概石水化机理的分子模拟【J】.石油钻采工艺，2017， 39(4); 442-448.
摘要：井壁失稳一直是图扰石油钻并的重大技术难题，泥页岩水化是造成井壁失稳的最重要固素之一，作为最易吸水和泥页岩主要组分的蒙脱石是引起并整失稳的根本性因素。利用分子模数的方法，建立了有机胺类抑制剂与纳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，甲酰腰和尿素均可与层间水分子及蒙脱石表面的氧原子形成氢健，抑制层间纳高子的水化，限
制层间水分子及钠高子的自扩散。
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，鞍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，综合各参数对比分新，甲酰胺比尿素的整体作用效果好。
关键词：蒙脱石；分子动力学模拟；水化膨胀；页岩抑制剂；甲酰胺；尿素
中图分类号：TE254.4
文献标识码；A
Molecularsimulationontheinhibitionmechanismoforganicamineto
montmorillonitehydration
HUANG Xiaojuan, XU Jiafang,DING Tingji, LI Xiaodi*, LI Liwen
1. School of Energy Resorces, China University of Geasciences, Bejing 100083, China; 2. Schoof of Petroleum Engineering, China Pefroleun University, Qingdao 266580, Shandong, China; 3. National Engineering Laboratory for Srbsea Eqaripment Testing and Derecrion Technology, Qingdad
266580, Shandong, China; 4. Schoof of Petroleum Engineering, China Pefroleum University, Karamay 834000, Xinjiang, China
Citation: HUANG Xiaojuan, XU Jiafang, DING Tingji, LI Xiaodi, LI Liwen. Molecular simulation on the inhibition mechanisn of organic amine to montmorillonite hydration [ J J . Oil Drilling &: Production Technology, 2017, 39(4): 442-448.
Abstract: Wellbore instability has always been the major difficulty in the process of well drilling, and mud shale hydration is onc of the most important factors leading to wellbore instability. Montmorillonite, as the composition with the highest water absorption and the main component in mud shale, is the radical factor of wellbore instability. In this paper, the molecular structure model for the reac-tion between organic amine inhibitors and Na-montmorillonite was established by means of molecular simulation to study the inhibition mechanisms of small-molecule organic amine inhibitors (e-g. formamide and urea) to montmorillonite hydration. It is shown that the inhibition capacity of small-molecule organic amine mainly depends on its molecular structure and functional group. Formamide and
基金项目：国家重点基路研究发展计划973项目“海洋深水油气安全高效钻完并基础研究"（端号：2015CB251200)；油气重大专项“大
型油气田及煤层气开发”（编号：2016ZX05044003-001)。
第一作者：黄小娟（1973-),1995年毕业于江汉石油学院，现主要研究方向为油气田开发与工程应用，在读博士生。通试地址：(100083）
北京海淀区学院路29号能源学院。E-mail：huangxj@cugb.edu.cn
通讯作者：徐加放（1973-),1998年毕业于中国石油大学（华东)，现主委从事水合物开发与防治、井壁稳定、深水钻井液及沟气层保护、钻
并废卉物处理与资源化利用等教学科研工作。通讯地址：(266580)山东省青岛市黄岛区长江西路66号石油工程学院。E-mail： xjiafang@upc.edu.cn
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