海洋天然气水合物地层钻井液优化实验研究

摘要

海洋天然气水合物(以下简称水合物)地层钻井过程中,钻井液侵入地层有可能造成水合物分解,进而引发井壁失稳等问题。为了破解上述难题,实验研究了甲烷水合物在不同分解方式下的分解规律,引入Peng-Robinson方程计算实验过程中甲烷气体摩尔数的变化,优化了钻井液抑制水合物分解评价实验方法,并利用该方法实验分析了动力学抑制剂DY-1和改性卵磷脂对水合物分解特性的影响规律,进一步优化出适用于水合物地层使用的水基钻井液。研究结果表明:①注冷溶液不卸压的方式是钻井液抑制水合物分解最佳的评价实验方法;②水合物动力学抑制剂DY-1和改性卵磷脂均可通过吸附在水合物表面阻缓传热传质来延缓水合物分解,可作为钻井液水合物分解抑制剂;③优化出的钻井液体系具有良好的低温流变性和抑制水合物生成及分解性能,同时具有良好的页岩抑制性和润滑性等,可以满足海洋水合物地层钻井液技术的基本要求。结论认为,该研究成果可以为我国水合物开发提供钻井液技术支撑。