泥页岩的水化与井壁稳定是一个世界性的技术难题，由此造成的井下复杂和事故损失超过了60亿美元每年;黏土矿物的水化膨胀、分散运移、孔喉堵塞是造成油气储层伤害的最主要因素。利用Materials Studio (MS)分子模拟软件建立了Na-蒙脱石的微观晶体结构模型,借助径向分布函数、均方位移、离子水化参数和岩石强度参数等,研究了蒙脱石的水化过程以及无机盐和温度压力对蒙脱石水化作用的影响,从而在微观层面上揭示了蒙脱石的水化机理.模拟结果表明,Na-蒙脱石晶体的层间距随晶体表面吸附水分子个数的增多呈跳跃式增大,岩石强度逐渐减小;无机盐通过控制蒙脱石层间水分子,实现了对蒙脱石水化的抑制作用,但存在最佳浓度范围;随温度升高离子水化膜变薄,离子的扩散性增强;高温下黏土矿物层间距会增大;温度对水分子扩散系数的影响远大于无机离子.该研究有利于从微观层面揭示黏土矿物水岩反应机理及抑制剂和温度压力对黏土矿物水化的抑制机理和作用效果.研究结果可为进一步完善黏土胶体化学理论,并为防止井壁失稳、保护油气储层、处理剂研发和油气井筒工作液的高效构建提供理论基础.
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