水合物抑制剂的合成及其超深水钻井液中的应用

作     者：刘书杰 徐一龙 张宇飞 储跃康 岳前升 赵庆美 

作者机构：中海油海南能源有限公司 中海石油(中国)有限公司海南分公司 中海油田服务股份有限公司油田化学研究院 长江大学化学与环境工程学院 

出 版 物：《钻井液与完井液》 (Drilling Fluid & Completion Fluid)

年 卷 期：2024年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：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) 

主　　题：天然气水合物 超深水钻井液 抑制性能 4-丙烯酰吗啉 

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。