深水钻井液中天然气水合物形成及抑制机制研究

With the increasing of domestic energy requirement, offshore oil and gas exploration is gradually to deep water. It is easily to form natural gas hydrate in deep water oil and gas zone where includes amount of gas resource and the temperature and pressure conditions are suited for hydrate formation. As we known, the gas hydrate in drilling fluid can lead to pipe blockage which result in accidents is one of the key issues in deep water drilling. This project intends to adopt the method of combination of theory and experiment to build deep water drilling hydrate inhibitor system, the main contents include: ( 1 ) study the formation mechanism of gas hydrates in deep water drilling, investigating different reaction media, gas composition, stirring rate and temperature, pressure influence induced time , nucleation, aggregation processes; ( 2 ) study the inhibition mechanisms of different inhibitors in the drilling fluid, including kinetic inhibitors which effect induced time and thermodynamic inhibitors which effect on the equilibrium ; ( 3 ) through orthogonal experiment , building the hydrate inhibitor system suitable for deep water drilling. It will provide technical guidance that prevention hydrate in deep water oil and gas exploration.

随着我国能源需求的日益增长，海洋油气勘探逐步向深水区域发展。深水油气区域有天然气水合物形成的气源、温度及压力条件，钻井液中形成天然气水合物堵塞钻进管线而引起生产事故是深水油气钻进所面临的关键问题之一。本项目拟采用理论和实验相结合的方法，建立深水钻井液水合物抑制剂体系，主要研究内容包括：（1）研究深水钻井液中天然气水合物形成机制，考察不同反应介质、不同气体组成、搅拌速率以及温度、压力下水合物的诱导、成核、聚集过程和机制；（2）研究不同抑制剂对钻井液中水合物的抑制机制，包括动力学抑制剂对诱导时间的影响和热力学抑制剂对相平衡的影响；（3）通过正交实验，构建适合于深水钻井液的水合物抑制剂体系。通过本项目的研究，将为我国深水油气勘探钻井液中水合物的防治提供技术指导。

随着我国能源需求的日益增长，海洋油气勘探逐步向深水区域发展。深水油气区域有天然气水合物形成的气源、温度及压力条件，钻井液中形成天然气水合物堵塞钻进管线而引起生产事故是深水油气钻进所面临的关键问题之一。本项目进行了钻井液中天然气水合物的形成条件和抑制技术研究，获得了如下研究成果：.（1）研究了钻井液常用添加剂对水合物形成的影响，研究结果表明有机硅能促进水合物的生长；而胺基聚醇、羧甲基淀粉钠、石墨粉具有抑制水合物生长的作用；黄原胶对水合物生长过程的影响而表现为低温促进高温抑制作用；相对于纯水体系膨润土则表现为高温促进低温抑制的作用效果。.（2）将0.5wt%、1.0wt%和2.0wt%的聚乙烯吡咯烷酮加入钻井液中，研究其对钻井液流变性能的影响及水合物抑制性能，研究结果表明，0.5wt%和1.0wt%的聚乙烯吡咯烷酮的加入对钻井液的流变性能不会产生明显影响，2.0wt%的聚乙烯吡咯烷酮加入会影响钻井液的流变性能而导致钻井液无法满足钻井需求；聚乙烯吡咯烷酮对钻井液中的水合物形成具有一定的抑制作用，浓度越高抑制效果越明显，但聚乙烯吡咯烷酮的加入不能完全抑制水合物的生成。.（3）配制了两种适用于深水钻井的钻井液，其配方分别为4.0%膨润土浆+1.0%胺基聚醇+1.0%有机硅+2.0%羧甲基淀粉钠+0.2%黄原胶+2.0%石墨粉和基浆+10% HCOOK+1.0% SMP-2+1.0% PVP-K90+2.0% Na-CMC+0.2% HYJ+ 3.0%聚胺 +2.0%石墨粉，所配制的钻井液在低温流变性能、泥页岩水化抑制性能及水合物抑制性能方面均表现良好，满足深水钻井需求。.（4）基于热—流—水合物耦合，构建了钻井液入侵水合物地层模型；计算结果表明钻井液温度、密度和循环速度对产气量速率、井壁稳定性均有明显影响。