阳离子型絮凝剂与粘土矿物相互作用分子模拟

摘要

我国页岩气资源丰富,潜力巨大,为发展“低碳经济”提供了重要支撑。国内页岩气资源埋藏深,开采难度大,普遍存在水平段过长、储层裂缝发育严重、水敏性强、井眼不稳定等问题。与水基钻井液相比,油基钻井液在页岩气开发中具有更为优异抑制性、良好润滑性,在页岩气钻井中应用广泛,但面临有害固相难以去除难题。通过化学选择性絮凝技术实现油基钻井液有害固相清除有效手段之一,本文通过分子模拟研究了阳离子型絮凝剂与粘土矿物的相互作用,从分子尺度揭示了阳离子型絮凝剂絮凝带负电岩屑的选择性。计算发现:对于带负电岩屑成分具有较强的絮凝能力,对于不带电的岩屑成分絮凝能力差;阳离子型絮凝剂对于亲水性强的岩屑絮凝能力较差,且对于亲水性差的岩屑几乎没有絮凝能力;在有限浓度范围内絮凝剂浓度越大,絮凝效果越好;絮凝剂的性能随着环境温度的升高而下降。