用高压微量热仪评价深水钻井液气体水合物抑制性

评价水合物生成的传统方法一般存在需要大型设备、实验周期长、精确性差等问题,为此建立了一种评价深水钻井液气体水合物抑制性的新方法———DSC技术。在了解气体水合物生成环境、对深水钻井的危害及传统评价方法的基础上,利用高压微量热仪的特点,研究了甲烷气体在不同液体介质中生成气体水合物的规律,建立了钻井液气体水合物抑制性评价方法,给出了用DSC技术评价盐水和深水钻井液气体水合物抑制性实例。研究表明,用高压微量热仪测试钻井液水合物抑制性的方法快捷、方便、准确,测试结果与传统方法吻合,深水水基钻井液体系具有较好的水合物抑制性能。

含动力学抑制剂的聚合醇钻井液水合物抑制性研究

对含动力学抑制剂的聚合醇钻井液水合物抑制性进行了实验研究。实验结果表明,加入PVP的水基聚合醇钻井液能够有效抑制甲烷水合物的生成,而PVP(K90)的抑制效果明显优于PVP(K30)。在温度为0℃、初始压力为18 MPa的条件下,只需向水基聚合醇钻井液中添加1%的PVP(K90),就能够确保循环管路中20 h内不会生成水合物。

三醋酸甘油酯抑制水合物生成分子动力学模拟及实验研究

为防止海洋深水钻井过程中在管线中生成水合物堵塞管线和海底防喷器,需要应用高效的水合物抑制剂。利用NPT系综分子动力学模拟研究温度4℃、压力20 MPa的条件下,三醋酸甘油酯对sⅠ型水合物的分解过程,以及三醋酸甘油酯和NaCl的协同作用,并进行实验验证。分析表明,三醋酸甘油酯分子能够与水分子形成氢键,从而破坏水合物笼型结构;加入NaCl能降低水活度,从而破坏水合物稳定存在的平衡条件;水合物的分解主要在前50 ps内,三醋酸甘油酯与NaCl共同作用的水合物分子的扩散系数大于单独使用三醋酸甘油酯。在4℃、20 MPa实验条件下,0.5%三醋酸甘油酯的反应平衡压力为18.75 MPa;0.5%三醋酸甘油酯+10%NaCl反应平衡压力为18.91 MPa,验证了三醋酸甘油酯的水合物抑制性及三醋酸甘油酯与NaCl的协同效应。研究结果对研发新型超深水钻井液水合物抑制剂及配方有参考意义。

海域天然气水合物钻井液用多功能处理剂制备与性能评价

针对海域天然气水合物钻井过程中由于储层水合物分解引起的井壁失稳难题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵和二甲氧基甲基乙烯基硅烷改性纤维素为原料,制备了一种具有天然气水合物分解抑制性和降滤失性的双效处理剂。通过红外光谱表征了产物的分子结构,热重分析显示产物开始分解的温度约290℃,具有良好的热稳定性。水合物分解评价实验表明,1%双效处理剂作用下水合物的完全分解时间延长约1倍,水合物分解量降低了19.8%,具有良好的水合物分解抑制性能。在淡水基浆和5 wt%NaCl盐水基浆中的滤失量分别为6.8和8 mL,对于水合物储层具有良好的降滤失性。低温时淡水基浆滤失量为6.5 ml,表明双效处理剂具有良好低温流变性。本文为天然气水合物高性能钻井液的构建提供了重要支撑。

亲水纳米SiO_2对CH_4水合物形成的影响

水合物钻井液体系中的纳米颗粒可有效维持井壁稳定并降低钻井液对储层的侵入,但对水合物形成和生长的影响具有不确定性。在相同试验条件(5.0℃,5.0 MPa)下,对蒸馏水及模拟钻井液中CH_4水合物形成的诱导时间、形成量及形成速率进行测试研究,并结合多种试验方法揭示影响机制,模拟钻井液配方为蒸馏水+亲水纳米SiO_2(粒径为30和50 nm,加量为1.0%~5.0%)。结果表明:粒径为50 nm的亲水纳米SiO_2颗粒在模拟钻井液中加量为4.0%时对CH_4水合物的形成具有较强的抑制能力,相比于蒸馏水,这一体系中水合物形成诱导时间延长了74%,形成量减少了21%,形成速率降低了56%。

不同驱动力条件下改性淀粉、羧甲基纤维素钠和黄原胶对水合物形成的影响

研究不同温压条件下加量(质量分数)为0.1%~0.5%的改性淀粉、羧甲基纤维素钠(CMC)和黄原胶(XC)对CH_(4)水合物形成影响。结果表明3种增黏剂通过对体系中水分子的束缚,不同程度地抑制了水合物的成核及生长;驱动力较弱时,CMC加量达到或超过0.3%后几乎彻底抑制了水合物的形成,XC加量达到0.3%时同样可实现这一抑制效果,但随着XC加量继续增大,受其发泡性及稳泡性较强影响,水合物抑制能力有所弱化,与CMC和XC相比,改性淀粉的水合物抑制性相对较弱;驱动力较强时,3种增黏剂可微弱减缓水合物的形成速率,且XC因其在水溶液中空间结构更复杂,能束缚更多水分子,抑制效果最佳;温度为5~20℃条件下,XC提黏能力较强,且在低温条件下其水溶液的流变性具有较强的可控性,更适用于水合物钻井液体系。