盐类低温钻井液对天然气水合物相平衡和分解动力学影响的研究

Natural gas hydrates is the preferred alternative energy to conventional oil and gas. The exploration and development of gas hydrates will be of important significance.，and drilling core is one of the most important way to study gas hydrates. The low temperature drilling fluids is key technique of gas hydrate drilling, because of the special temperature pressure characteristics of gas hydrates and special requirements for drilling technique. Salt is not only the antifreezing agent of low temperature drilling fluids ，but also the thermodynamic inhibitor of gas hydrates. It can control gas hydrates decomposition and reduce the equilibrium temperature of gas hydrates，that are contradict each other. This research project is focus on the effects of salt low temperature drilling fluids on phase equilibrium and decomposition kinetics of gas hydrate The phase equilibrium conditions of gas hydrates with different medium and gas composition will be tested in low temperature drilling fluids with different salt and concentration in the laboratory. On this basis, the gas hydrates decomposition rate will be tested with constant decomposition pressure and temperature method. Then using numerical simulation to extended the range of application. This research will establish the relationship between the freezing point of low temperature salt drilling fluid and the hydrate phase equilibrium point。Use the above results to get the best performance of low temperature drilling fluid formula and the optimal temperature of drilling fluid into the well.This research will supply a safe and high-efficiency drilling technology for gas hydrates.

天然气水合物作为常规油气的首选替代能源，对其进行勘探与开发研究具有十分重要的意义，而钻探取心是必要的研究手段。由于水合物特殊的温度压力性质，对钻探技术也提出了特殊要求，低温钻井液成为水合物钻探的关键技术之一。无机盐不仅是低温钻井液的防冻剂，同时也是水合物的热力学抑制剂，在抑制水合物分解的同时会降低水合物的临界稳定温度，这是相互矛盾的。本项目以此为切入点，研究盐类低温钻井液对水合物相平衡和分解动力学的影响。通过室内实验，测定在不同盐类、不同浓度的低温钻井液条件下不同介质、不同气体组分水合物的相平衡条件。以此为基础，采用恒定分解压力和恒定分解温度两种方法分别进行水合物分解实验，测定水合物的分解速率，然后通过数值模拟，扩展应用范围。本项目旨在通过建立盐类低温钻井液的凝固点和与水合物相平衡点之间的关系，获得最佳性能的低温钻井液配方和最优的钻井液入井温度，为天然气水合物安全、高效的钻探提供技术保障。

天然气水合物作为常规油气的首选替代能源，对其进行勘探与开发研究具有十分重要的意义，而钻探取心是必要的研究手段。由于水合物特殊的温度压力性质，对钻探技术也提出了特殊要求，低温钻井液成为水合物钻探的关键技术之一。无机盐不仅是低温钻井液的防冻剂，同时也是水合物的热力学抑制剂，在抑制水合物分解的同时会降低水合物的临界稳定温度，这是相互矛盾的。本项目开展了盐类低温钻井液配方、凝固点及入井温度、盐类低温钻井液下天然气水合物的相平衡和分解动力学的试验研究。研究表明： 盐类低温钻井液会抑制了水合物的形成，不利于取样时水合物样品的保存，但是当钻井液温度达到-4℃时，能较为有效的保存水合物岩心；盐类低温钻井液的相平衡曲线与纯盐溶液相比，偏向容易分解的方向，但是变化很小；在水合物分解试验中，水合物降压分解速率受分解温度影响较小，受压降和盐度影响较大，压降越大，水合物初期分解量越大，分解速率越快。 通过试验得到了不同温度、不同浓度盐类对钻井液中水合物合成的影响规律；不同温度、不同压降、不同盐类浓度对钻井液中水合物分解的影响规律，建立了盐类低温钻井液的凝固点和与水合物相平衡点之间的关系。获得最佳性能的低温钻井液配方和最优的钻井液入井温度，为天然气水合物安全、高效的钻探提供技术保障。项目发表SCI论文3篇，授权发明专利1件。