天然氣水合物賦存地層鉆井液技術(shù)研究

1、天然氣水合物賦存地層鉆井液技術(shù)研究論文導讀：要想在天然氣水合物賦存地層鉆井（進）時獲得安全可持續(xù)的鉆井作業(yè)環(huán)境和保證鉆井質(zhì)量。發(fā)展現(xiàn)狀，天然氣水合物賦存地層鉆井液技術(shù)研究。關鍵詞：天然氣水合物，鉆井沖洗液，原理,發(fā)展現(xiàn)狀要想在天然氣水合物賦存地層鉆井（進）時獲得安全可持續(xù)的鉆井作業(yè)環(huán)境和保證鉆井質(zhì)量，就必須控制水合物大量分解和再生，而控制的核心又在于對鉆進過程中井內(nèi)溫度、壓力的掌握和控制。鉆井離不開鉆井液，鉆井液是實施井內(nèi)溫度和壓力控制的主要途徑，是實現(xiàn)上述目標的關鍵。論文大全，發(fā)展現(xiàn)狀。針對天然氣水合物賦存地層鉆井特點和由水合物形成與分解所引發(fā)的主要鉆井問題，常采取三種控制方式進行處理:分解

2、抑制、生成抑制和誘發(fā)分解。一、分解抑制分解抑制主要是對鉆進過程中所鉆地層的水合物以及進入鉆進體系的水合物分解進行抑制，使進入鉆進體系的氣量得以控制，結(jié)合生成抑制和誘發(fā)分解而保證鉆進過程的安全與順利。只要將水合物的溫度壓力條件控制在水合物溫度和壓力的相平衡穩(wěn)定條件之內(nèi)，就能夠控制水合物的分解。論文大全，發(fā)展現(xiàn)狀。目前，在鉆進過程中抑制水合物分解主要通過壓力控制、溫度控制和化學穩(wěn)定控制。壓力控制主要通過增加鉆井液密度而提高孔底的靜水壓力，但是由于較小的溫度變化需要較高的壓力增加才能維持水合物的穩(wěn)定，所以增加鉆井液密度抑制水合物分解的能力是有限的。此外，鉆井液密度增加會引起鉆井液的漏失和失水量的加劇

3、，護壁性能得不到有效的保證,從而有大量氣體進入地層，進而影響鉆井液的性能。為此，必須增加較多的套管柱，而這就提高了鉆進成本。溫度控制主要是對鉆井液進行冷卻，使其冷卻至盡可能低的溫度。鉆井液的冷卻通過地面鉆井液池中的熱交換器實現(xiàn)，另外采用孔底馬達也有助于保持低的鉆井液溫度。不過在低溫下還要考慮以下情況:首先，就要考慮低溫下鉆井液的相關總體性能，如流動性能、抗凍性能、失水控制，其次，還要考慮低溫下的抑制劑的抑制性能以及鉆井液中各種成分的相互影響。通常，當溫度降低時，鉆井液的粘度上升，這就會對鉆井液的相關的總體性能造成很大的影響，因此，過分降低溫度未必合適，而這可以通過添加合適的適量添加劑得以改善。

4、上述兩種控制對水合物分解的抑制作用是有限的，因此，國外專家通過一系列的實驗之后，發(fā)現(xiàn)了在鉆井液中加入一定量的化學試劑（包括卵磷脂、多聚物或PVP等）之后抑制性得到增強。這些化學試劑通過吸附作用吸附于出露水合物的表面，結(jié)合鉆井液泥皮形成多聚物的網(wǎng)格層，減少水合物和鉆井液的接觸，而且還能阻止分解產(chǎn)生的氣體大量且快速地進入鉆井液中，從而減緩水合物的分解速度。與此同時，還可使己分解出的自由水和氣體迅速形成水合物，堵塞網(wǎng)格層的空隙從而控制氣體的擴散。論文大全，發(fā)展現(xiàn)狀。二、生成抑制生成抑制主要是指鉆進系統(tǒng)中水合物的形成，它與分解抑制相互配合應用。生成抑制主要通過控制水合物形成的要素和改變水合物的相平衡穩(wěn)

5、定條件來實現(xiàn)。由于水的存在對于鉆井液系統(tǒng)的穩(wěn)定和性能非常重要，因此，控制水合物形成的主要要素是指對鉆進系統(tǒng)中水合物形成所需的氣體的控制，而相關的解決途徑就是斷源限流。斷源是指切斷形成氣體的來源，當水合物分解得到很好的抑制時，就使得形成水合物的氣體來源得到控制，進而抑制水合物的生成。而限流就是盡可能地減少氣體的侵入，這主要通過調(diào)節(jié)鉆井液的密度以提高相應的靜水壓力和加入合適的添加劑改善泥皮的性能減少氣體的進入，最終達到抑制水合物的生成。從天然氣水合物的相平衡穩(wěn)定條件可以知道，只要使游離的甲烷氣的溫度、壓力達不到生成條件，就能夠抑制水合物的生成，即提高溫度和/或降低壓力。由于鉆進水合物賦存地層的特殊

6、性，即鉆井液的溫度較低，而且水合物的分解抑制需要較高壓力，因此，改變水合物的相平衡穩(wěn)定條件時，一般不考慮升高溫度和降低壓力，主要考慮加入合適的抑制劑改變水合物的相平衡穩(wěn)定條件。論文大全，發(fā)展現(xiàn)狀。一般采用的方法是，在鉆井液中加入適當?shù)囊种苿∟aCI等鹽類、乙醇、乙二醇、丙三醇等），改變水合物的相平衡穩(wěn)定條件，使其相平衡曲線向左移動，從而抑制水合物的生成。論文大全，發(fā)展現(xiàn)狀。國外的試驗和實踐表明，在對鉆井液的流變特性和漏失特性影響不大的情況下:乙二醇衍生物、乙二醇衍生物混合物、鹽類與醇的混合物等抑制劑可以有效抑制鉆井液中水合物的形成，鉆井液中的膨潤土對水合物的形成也有影響。三、誘發(fā)分解誘發(fā)分解

7、主要通過往鉆井液中添加抑制劑改變水合物的相平衡穩(wěn)定條件，所解決的鉆進過程中問題有:一是鉆進管路中所形成的水合物堵塞:二是鉆進過程中進入鉆進體系的水合物的部分分解;三是當采用分解容許法鉆進時，保證鉆出的水合物塊體在上返過程充分分解，以免堵塞管路，并獲得全部水合物的分解氣體樣品。之前所介紹的能有效防止鉆進過程中天然氣水合物再生成的抑制劑都能用于鉆進管路中形成水合物的解堵，有時需要利用旁孔注入方法注入含抑制劑的鉆井液。另外，聚環(huán)氧烷燒、氨基酸、氨基磺酸鹽、單糖、甲基葡糖昔、甲基葡糖胺、雙糖、果糖等也很有效。不同鉆進過程對進入鉆進體系的水合物的分解控制的要求不一樣。對于通常的鉆進方法，要求所進入的大塊

8、水合物部分分解，而后以小塊巖屑的形式為鉆井液所攜帶并排出，這主要通過添加相關的化學試劑。而當采用分解容許法鉆進時，采用低密度鉆井液（有時也適量加入上述抑制劑）誘發(fā)水合物分解（這種分解是被控制的，例如在起下鉆、換鉆頭、測井時則需增加鉆井液濃度，抑制水合物的分解），在氣體進入鉆井液后，隨鉆井液循環(huán)到地面并被分離出來。該方法的可行性需要考慮鉆井液循環(huán)過程中水合物形成的可能性、鉆井液的循環(huán)速度和溫度、發(fā)生井噴的可能性、孔（井）底水合物分解的可控制程度、地層特性等?？梢姡鲜鋈N方法都需要通過鉆井液來實現(xiàn)，與鉆井液的各項性能密不可分。四、常規(guī)油氣鉆井液研究現(xiàn)狀隨著世界石油天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展，鉆井技術(shù)對鉆井液提出了更高、更新的要求，特別是在鉆井液技術(shù)發(fā)展受到環(huán)保政策及法律、法規(guī)限制的情況下，研究滿足鉆井工程技術(shù)和環(huán)境保護需要的新型鉆井液體系更顯得非常必要。論文大全，發(fā)展現(xiàn)狀。國內(nèi)外鉆井工作者均在競相研究開發(fā)新的環(huán)保型鉆井液體系，包括聚合醇鉆井液體系、多元醇鉆井液體系、合成基鉆井液體系、