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水合物抑制剂的合成及在超深水钻井液中的应用

刘书杰 徐一龙 张宇飞 储跃康 岳前升 赵庆美

刘书杰,徐一龙,张宇飞,等. 水合物抑制剂的合成及在超深水钻井液中的应用[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):557-563 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.002
引用本文: 刘书杰,徐一龙,张宇飞,等. 水合物抑制剂的合成及在超深水钻井液中的应用[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):557-563 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.002
LIU Shujie, XU Yilong, ZHANG Yufei, et al.Synthesis of a hydrate inhibitor and its application in drilling fluids for ultra-deep water drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):557-563 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.002
Citation: LIU Shujie, XU Yilong, ZHANG Yufei, et al.Synthesis of a hydrate inhibitor and its application in drilling fluids for ultra-deep water drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):557-563 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.002

水合物抑制剂的合成及在超深水钻井液中的应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.002
基金项目: 国家重点研发计划“3000 m级深海油气钻探关键技术与装备研究”(2022YFC2806500)。
详细信息
    作者简介:

    刘书杰,博士,现在主要从事海洋油气钻探开发。E-mail:liushj@cnooc.com.cn。

    通讯作者:

    赵庆美,E-mail:qingmeizhao123@163.com.cn。

  • 中图分类号: TE254.4

Synthesis of a Hydrate Inhibitor and Its Application in Drilling Fluids for Ultra-Deep Water Drilling

  • 摘要: 天然气水合物的生成危及钻采作业的安全进行,研发性能优异的动力学抑制剂(KHI)与热力学抑制剂复配对抑制超深水条件水合物生成具有重要意义。选用4-丙烯酰吗啉与N-乙烯基吡咯烷酮共聚,合成不同单体配比动力学抑制剂ACN,采用单因素法优化合成条件,采用红外、扫描电镜、凝胶渗透色谱仪等分析产品;采用甲烷水合物模拟测试法(MHS)、四氢呋喃抑制性能评价法(THF)评价抑制性能;优选最佳ACN产品及加量并与其它KHI产品对比,复配适用于超2000 m窄密度窗口钻井液抑制剂,并配制钻井液。研究发现以1%的AIBN为引发剂,反应温度65 ℃,反应时间6 h为其最佳合成条件,确定2%ACN(4∶6)抑制效果最佳;确定该抑制剂复配方案为2%ACN+1%KHI-1+35%乙二醇+5%NaCl,该抑制剂密度1.078 g/cm3,THF法−25 ℃测其初始结晶时间为32 min;钻井液密度为1.150 g/cm3,高温高压滤失量小于17 mL,滚动回收率大于82%,满足该研究钻井液相关性能要求。

     

  • 图  1  抑制剂CAN的分子式

    图  2  不同引发剂加量对引发效果的影响

    图  3  反应时间对抑制剂ACN产率的影响

    图  4  反应温度对数均分子量及起黏时间的影响

    图  5  抑制剂ACN的红外谱图

    图  6  抑制剂ACN的SEM图

    图  7  THF法测ACN抑制效果

    图  8  高压釜内压力随时间变化曲线

    图  9  高压反应釜中水合物图片

    表  1  ACN与其它KHI对比及复配

    抑制剂种类 ρ/
    g·cm−3
    结晶诱导
    时间/min
    结晶凝固
    时间/min
    P24 h
    保留率/%
    纤维素 0.999 27 30 59.6
    丝氨酸 1.000 24 27 50.3
    果胶 0.999 28 74 87.3
    ACN(4∶6) 0.999 78 84 94.1
    KHI-1 1.001 160 171 97.3
    KHI-2 1.000 72 76 91.1
    KHI-3 0.999 65 69 89.7
    KHI-4 1.001 39 58 78.5
    2%ACN+1%KHI-1 1.002 201 233 97.8
    2%ACN+1%KHI-2 1.001 75 82 94.0
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    表  2  NaCl加量对复配体系性能的影响

    NaCl/
    %
    ρ/
    g·cm−3
    结晶诱导
    时间/min
    结晶凝固
    时间/min
    0 1.046 26 27
    1 1.051 23 25
    2 1.057 26 27
    3 1.064 28 29
    4 1.071 31 32
    5 1.078 32 34
    6 1.085 44 45
    7 1.090 70 75
    10 1.103 87 92
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    表  3  钻井液的性能评价

    NaCl/
    %
    ρ/
    g·cm−3
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FL/mL 滚动回收
    率/%
    API HPHT
    3 1.10 10.5 8.5 2.0 5.4 16.2 82.3
    5 1.15 10.5 8.0 2.5 5.8 16.8 82.5
    7 1.18 10.5 8.0 2.5 5.6 16.7 82.9
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-14
  • 修回日期:  2024-04-23
  • 刊出日期:  2024-11-07

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