深水钻完井天然气水合物防治技术

深水钻完井天然气水合物防治技术

摘要：深水区油气钻完井作业相比浅水区和陆地遇到了很多难题，由于海底压力增大和低温的环境，天然气水合物已成为影响作业安全的主要危害之一。天然气水合物的形成给钻完井作业带来了很大的安全风险。通过对深水钻完井作业中水合物形成的风险和对作业影响的分析，提出了水合物的防治措施。最后对海外深水钻完井实例中水合物的成功抑制和清除措施进行了介绍。

关键词：深水钻完井天然气水合物防治抑制

中图分类号：te83 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2012）09（b）-0134-01

天然气水合物是由于天然气和水在低温高压环境条件下形成的

一种笼型化合物。随着深水油气勘探开发步伐的逐步加快，深水钻完井中水合物带来的危害已被人们认识到。在深水钻完井作业中当天然气和自由水的同时存在时，就有可能在井筒、阻流压井管线和防喷器等部位形成水合物，造成井筒、管道堵塞和井控困难等风险，给生产作业带来危害。为此，本文将重点研究在深水钻完井作业过程中天然气水合物的危害及防治方法，并结合深水作业实例进行了分析，为我国深水油气开发提供一定的技术参考。

1 水合物对深水钻完井作业的影响

水合物对深水钻完井作业的影响主要包括对井控和钻完井液性

能的影响。

1.1 对钻完井作业的影响

在井筒、钻柱、井口管线和防喷管汇内形成气体水合物，将造成堵塞，给正常钻进和井控作业带来严重影响。具体表现为：

（1）阻流压井管线或地面管线堵塞，无法建立循环。在井控情况下，阻流和压井管线被水合物堵塞时，将会降低防喷器系统的作用。

（2）套管密闭空间中形成的水合物，如果在油气井生产中受到加热后分解，则会使得套管环空压力增大，造成套管被压溃；（3）在防喷器系统内部形成水合物时，将会引起防喷器闸板的正常开启和关闭困难。

1.2 对钻完井液性能的影响

天然气水合物的形成和分解分别为高度放热和吸热的过程。深水钻完井液中形成水合物时，将会释放大量的热能，改变钻完井液体系的温度，而温度的改变使得使得钻完井体系的性能发生变化，如钻完井液的粘度和剪切力将下降。此外，水合物的形成使得钻完井液失水，加重钻完井液比重，可能造成压漏地层，发生井漏等复杂情况。

2 深水钻完井水合物的防治措施

2.1 添加化学抑制剂

添加化学抑制剂是深水钻完井作业常用的防治水合物的手段。目前主要有3种化学方法用于深水钻完井作业中水合物抑制，分别为热学抑制、动力学抑制和水合物晶体聚集和成团的抑制。热力学抑制作用机理为以降低水的表面张力提高气的凝聚速度来抑制水合

物形成；动力学抑制能阻止水合物形成一层或多层，它能降低天然气水合物的形成速度，并且能够延长水合物晶核形成的诱导时间和改变晶体的聚集过程。第三种化学方法为水合物聚集成团的抑制，其作用机理为改变天然气水合物晶体的尺寸，并能改变水合物的聚集形态。

2.2 采用油基钻井液

由于水合物的形成必须要有水的参与，因此降低钻井液中水的含量可有效防止水合物的生成。因次，采用油基钻井液能降低天然气水合物的形成几率。由于油基泥浆成本很高，并且对海洋环境造成的影响大，回收处理工序复杂，因次其推广使用受到了限制。

2.3 采用保温措施

增加井下作业的环境温度也是有效抑制水合物形成的方法。深水钻井中通常在隔水管外层增加保温层，同时可在水下井控设备和泥浆循环系统等部位增加热交换系统，以保证钻井液的温度。

2.4 机械清除方法

采用水下机器人机械手臂清除或水力喷射等方式清除形成的水

合物堵塞具有水合物分解过程可控、分解平稳，不会在短时间内产生大量气体，对井下设备造成安全隐患。

3 深水钻完井水合物防治实例

尼日利亚深水某油田所处水深1350～1450m，海底温度4℃。对油田油藏初期油气组分摩尔百分比分析，其中c1含量为61.711%，饱和压力为31.24mpa，具有形成水合物的风险。

为满足深水钻完井作业要求，防止水合物的形成。该深水油田在钻井过程中使用了油基钻井液，并且在各作业流程均采取了有效预防地层流体侵入的措施，阻止了地层流体的入侵，尽可能的控制了天然气水合物的生成。

该油田最易生成水合物的流程是清井排液作业，在射孔打开油气层后，作业期间无法避免油气进入，特别是安装油管和采油树期间，地层流体被隔绝在下部井筒内，地层流体与完井液的混和。在清井排液阶段遇到水合物生成的高压低温环境，并在钻杆和修井立管中形成了水合物堵塞。处理钻杆水合物堵塞时，采取正挤加热cacl2盐水，堵塞有效解除。对于修井立管中的水合物堵塞，则用连续油管冲洗白油解堵，并在后续作业中通过注入甲醇防止了水合物堵塞的再次形成。

4 结语

由于具有高压和低温的环境特点，在深水钻完井作业中容易形成水合物，带来井筒堵塞和井控等风险，需引起高度重视。对于水合物的防治要从多方面着手，在保证作业安全的前提下，可综合采用油基钻井液和化学、物理等方法。油基钻井液、无机盐电解质和醇类对抑制水合物形成具有显著效果，对于形成的水合物堵塞，可采用注入热无机盐电解质和机械清除的方法。

参考文献

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