钻井液处理剂对气体水合物形成的影响研究

海洋深水钻井过程中如钻遇浅层含气砂岩,气体进入钻井液,在海底低温和高压作用下易形成气体水合物,并堵塞井筒、环空或防喷器,严重影响钻井工程.利用自制四氢呋喃旋转试管测试平台,实验研究了海洋钻井常用的钻井液处理剂(无机盐、有机盐、高分子聚合物)对气体水合物形成的影响.结果表明:无机盐、有机盐能很好地抑制水合物的形成,而聚合物在高浓度时才会有较好的抑制效果,低浓度时则会促进水合物形成.     

抑制剂对甲烷水合物生成规律影响的研究

天然气水合物储量巨大,是未来替代煤和石油等传统化石能源的新型清洁能源之一。天然气水合物生成、抑制与分解受多种因素的影响,在研究化学抑制剂对水合物分解抑制与加速效果时需要考虑多重因素的影响,如纯水或海水、反应釜内不同气液比、压力等。利用自行研制的可视化水合物生成、抑制和分解模拟装置进行了水合物相关模拟实验研究。在气液体积比为150∶350时,采用实验室自配的动力学抑制剂KHI3和不同质量分数的NaCl进行复配分析,选出最佳复配方案。结果表明,在3%NaCl+1%KHI3（质量分数）复配方案下,水合物不易生成;KHI3质量分数为2%时,水合物成核速率反而增快,对水合物生成起到促进作用。在实际应用中,应该严格控制抑制剂质量分数,避免出现水合物大量生成而导致的管道堵塞。     

深水钻井液添加剂抑制气体水合物生成实验

深水钻井中,水合物的大量生成与聚集是引起防喷器堵塞等事故的直接原因。利用水合物模拟实验装置,模拟了深水钻井动态环境,对深水水基钻井液常用添加剂进行了水合物生成实验研究。以水合物开始大量生成的时间为评价标准,分析了常用加量下深水钻井液添加剂抑制水合物生成效果。结果表明,聚合醇SD-301可显著推迟水合物大量生成的时间,其抑制效果优于常用水合物动力学抑制剂PVCap;聚阴离子纤维素PAC-LV、生物聚合物XC、羧甲基纤维素CMC-LV以及动力学抑制剂PVP也具备一定的抑制效果;而部分水解聚丙烯酰胺PLUS、氨基聚合物SDJA以及磺化酚醛树脂SD-102的抑制效果并不明显。     

组合天然气水合物抑制剂性能及经济性研究

提出了一种天然气水合物低剂量组合抑制剂GHI,GHI是聚乙烯吡咯烷酮(PVPK90)/乙二醇苯醚按质量比1:1混合而成.在4℃,8.5～9.0 MPa条件下,利用1.072 L定容反应釜,通过观察温度和压力的变化,研究了GHI在0.5%加量下的抑制性能,并在此加量下与PVPK90及商用抑制剂Inhibex100、Inhibex501的抑制效果及经济性进行了比较.研究结果表明:加量为0.5%的GHI可以有效地抑制天然气水合物聚集2400 min以上;在相同的实验条件下,Inhibex100、Inhibex501和PVPK90的抑制时间分别为1000min,1800min和600min;经济性评价说明GHI相对于商用抑制剂Inhibex501和Inhibex100是最经济的,它比Inhibex501价格低22.5%,比Inhibex100价格低34.7%.     

甲醇与CO2/CH4混合气开采天然气水合物研究

针对CO2置换法开采CH4水合物的过程中CO2水合物在井底过早生成、高压下CO2发生液化导致渗流过程驱替阻力过大等问题,同时为了获得高压且富含CH4的产物气,选择CO2/CH4混合物作注入气,在岩芯驱替装置上研究了“抑制剂⁃气体置换法”分解CH4水合物的过程。结果表明,当混合气中CH4体积分数为57.4%时,可在7.5 MPa下获得体积分数为72.9%的CH4产物气,并且获得的CH4产物气的量要显著大于所注入的CH4的量。另外,还评估了在地层深部低体积分数的甲醇溶液（20%）和高体积分数CH4混合气（77.9%）对天然气水合物的分解效果,结果显示,随着“抑制剂⁃气体置换法”分解天然气水合物过程的进行,地层深部的CH4水合物基本不发生分解,但CO2水合物生成过程依然十分显著。     

海洋电磁探测技术发展现状及探测天然气水合物的可行性

海洋电磁探测是利用海底介质的电磁感应信息,对海底的矿产资源分布进行电性推断的一种技术。由于天然气水合物与海底沉积物的电学性质差异,因此可以利用电磁探测方法用于探测海底天然气水合物。"863项目""天然气水合物的海底电磁探测技术",成功研制出我国的海洋天然气水合物电磁探测仪器。本文对海洋电磁探测原理、研究现状及我国"863项目"研制的海洋天然气水合物电磁探测仪器进行了介绍。     

深水钻井平流变油基钻井液体系室内研究

对5种基础油、5种乳化剂、6种润湿剂、4种有机土、4种流型调节剂进行优选,并确认最佳加量,通过室内研究构建深水钻井平流变钻井液体系。对该体系的低温流变特征进行表征发现,在4℃至65℃范围内流变参数变化幅度均较小,具有明显的平流变特征。     

高黏原油和石英砂复配体系中水合物生成实验研究

在油井开采原油时,会产生伴生气,而在高压和低温环境中会生成天然气水合物,进而堵塞运输管道,因此研究油砂体系（含原油的体系）和纯石英砂体系（不含原油的体系）中水合物生成情况具有重要意义。在初始压力为4.00、6.00、8.00 MPa,石英砂粒径为20、30、60、80目,温度恒定的条件下,研究了油砂体系和纯石英砂体系中甲烷水合物的生成情况以及最终耗气量。结果表明,在初始压力相同的油砂体系中,石英砂粒径越小,水合物生成诱导期越短,水合物生成速率越大。研究石英砂粒径对水合物生成最终耗气量的影响发现,随着石英砂粒径的减小,耗气量先增加后减少,当石英砂粒径为60目时,耗气量达到最大,其值为0.19 mol。同时,对油砂体系和纯石英砂体系中水合物生成情况进行了对比。结果表明,由于两种体系中都存在SDS（十二烷基硫酸钠）溶液,因此水合物生成速率相差不大;在石英砂粒径相同的条件下,油砂体系中最终耗气量小于纯石英砂体系中的最终耗气量,这说明原油对水合物生成具有抑制作用。在油砂体系中,压力越大,越有利于水合物的生成。     

DSC技术在天然气水合物研究中的应用

介绍了DSC技术的基本原理,在天然气水合物热力学研究、动力学研究、水合物抑制剂评价中的应用。DSC技术作为一种热分析方法,它具有试样微量化、不用溶剂、适用范围广、快速简便等优点,为探索天然气水合物的特性提供了又一种有效的技术手段。     

油基体系下天然气水合物浆液流动实验研究

在多相流管输体系下,水合物浆液在流动过程中会遇到崎岖不平的地形地貌,此时采用倾斜管道显得尤为重要。因此,研究了天然气水合物浆液在倾斜管内的流动特性对堵塞管路的影响。在低温高压可视水合物实验环路上,开展了油基体系下油＋天然气的水合物堵管实验,探究了初始压力、初始流量等因素对天然气水合物浆液流动和堵管时间的影响。同时,利用实时在线颗粒测试仪,对水合物生成、流动及堵管过程中水合物颗粒的微观变化进行了分析。结果表明,随着初始压力增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均缩短,天然气水合物堵管趋势增大;随着初始流量增大,天然气水合物的诱导时间、生成时间和浆液流动时间均延长,天然气水合物堵管趋势减小。对水合物生成至堵管的过程以及堵塞机理进行了分析。对油基体系下天然气水合物堵塞管路的研究结果表明,在油基体系下可以通过减小初始压力、增大初始流量来有效地减小天然气水合物堵塞管路的概率。研究结果可为维持和保证天然气水合物在管道中的安全流动提供理论参考及依据。     

成膜(隔离膜)水基钻井液体系实验研究

介绍了成膜(隔离膜)降滤失剂CMJ-2-XNJ-1的膜结构特征及其作用效能、机理,和与高效高分子包被絮凝剂JH-1、降粘剂JN-1等复配组成的水基钻井液体系性能.结果表明,CMJ-2-XNJ-1能形成很好的膜结构,由此组配的水基钻井液体系具有良好的流变性和失水造壁性,抑制性强,润滑性好,抗盐性好,抗温及抗污染能力强和良好的保护储层特性.该体系无荧光、无毒性,满足环保要求.     

深水钻井随钻气侵模型研究

以地层渗流理论为基础,建立了深水钻井随钻气侵模型,结合南海某井实际气侵情况,模拟深水钻井井筒气体膨胀规律。研究结果表明:发生气侵后,气侵量随气侵时间的延长而增加;当机械钻速加大后,在相同时间内打开产层的厚度变大,进入到井筒的气体越多,气侵量越大;渗透率增大后,在相同时间内流入到井筒的气体越多,气侵量越大。     

陕北某气田天然气水合物形成条件实验研究

利用可视化高压流体测试装置对陕北某气田天然气在-11～20℃的温度范围内水合物的形成条件进行了测定。实验结果表明压力的对数lgP与温度t呈线性关系，在-11～-1．8℃和1．8～20℃范围其斜率不同。另外还比较了气田试产井采出水和纯水2个体系的天然气水合物生成条件，结果显示含盐溶液水舍物生成的温度降可用冰点降来确定，同时给出了该气田天然气水合物形成条件的计算方法。     

页岩长水平段水基钻井液封堵剂优选

由于页岩气地层微裂缝(微—纳米级)发育,长水平段页岩地层钻进时,要求钻井液具有良好的封堵效果,而目前使用的钻井液封堵剂主要针对致密砂岩、碳酸盐、泥岩等地层中的大孔隙(毫—微米级)。因此,页岩封堵效果评价及封堵剂优选又是一门新的课题。研究采用孔、缝为微—纳米级的超低孔超低渗地层"模拟岩心"评价微纳米封堵材料的封堵效果,发现其可以有效地封堵页岩发育的微裂缝,有效地控制钻井液滤液进入地层,其封堵效果与加量、粒径分布有着密切的联系。     

电阻探测技术在天然气水合物模拟实验中的应用

基于水合物储层电阻变化的测井技术已在水合物勘探领域广泛应用,在水合物实验模拟研究中,电阻法监测水合物生成与分解过程同样是一种有效的技术手段。文中介绍了以电阻法为核心监测手段的天然气水合物合成模拟实验装置在多孔介质体系中的应用。概述了阻抗测试系统的基本组成及工作原理,并依据实验过程中体系阻抗和温度的变化将水合物生成过程分为5个阶段。分析结果表明,在5个阶段的反应过程中,阻抗的变化都能得到很好的解释。这说明电阻探测是天然气水合物模拟实验中的一项有效的探测技术。     

气体钻井出水条件下环空携岩机理研究

目前针对地层出水条件下气体钻井携水、携岩的研究不多,尚处于探索阶段.地层出水会引起岩屑各种性能发生严重变化,这对环空安全携岩和井壁稳定是一个严峻的考验.通过岩屑受力与岩屑遇水后的团聚性等变化的理论与实验分析,对其基本规律和理论作进一步综合研究,并结合相应计算进行现场实验,计算结果与四川某区块较为吻合.     

水合物法分离烟道气中CO2的实验及模拟研究

利用四氢呋喃（T HF）作为热力学促进剂对水合物法回收烟道气中的CO2进行了分离实验。结果表明,温度为279．15K,压力为1．6MPa时,利用摩尔分数为6．0％ THF水溶液,进行单级水合物分离,模拟烟道气中CO2的回收率可以达到48．55％,在同一温度下,随着压力的增大,平衡气相和水合物相中CO2的摩尔组成呈现下降的趋势。之后采用气-水合物闪蒸模型计算平衡气相和水合物相中CO2的摩尔组成,并与实验值进行了比较,计算结果的精度有待进一步提高。     

基于CEEMDAN的希尔伯特变换在海底天然气水合物地震探测中的应用

当地层中填充了天然气水合物后,沉积物的一些物理性质会发生相应的改变,最终引起地震属性的变化,因此地震属性中包含了大量地质特征,是识别海底地层是否存在天然气水合物的一个重要标志。通常用来识别天然气水合物的瞬时振幅、相位、频率可以应用希尔伯特变换来获得,但单纯的希尔伯特变换获得的瞬时属性有效信息较少,为了获得更高的分辨率,提出了基于EMD算法的希尔伯特变换,由于EMD算法模态混叠严重,最终提出了改进后的CEEMDAN算法。本文利用CEEMDAN算法对地震属性信号进行分解,选择了包含有效信息的IMF分量与希尔伯特变换相结合,获得了瞬时属性,将方法用于OBS(海底地震仪)和垂直缆的天然气水合物数据中,得到的属性结果分辨率较高,清晰地表明了海底似反射BSR(Bottom Simulating Reflector)的瞬时振幅和频率信息,为识别天然气水合物提供了依据。