含钻井液添加剂的水为连续相条件下甲烷水合物生成规律研究

作     者：Muhammad Yasir Iqbal 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：王志远

授予年度：2021年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：水合物生成 钻井液添加剂 泡状流 传质模型 

摘      要：钻井液中水合物的生成是油气工业在深水油气资源开发过程中面临的严峻挑战之一。水合物一旦在钻井过程中生成,导致井底压力控制困难,严重时造成堵塞管道,从而引发一定的经济损失或严重的事故。本文采用黄原胶(XG)和羧甲基纤维素(CMC)水溶液在垂直的流动环路装置上模拟钻井流动条件,进行了不同浓度、不同流速下的甲烷水合物生成实验。实验表明,水合物生成过程是一个传质过程,由于水合物生成动力学和水合物壳的剥落,水合物生成过程经历了四个不同的阶段。与过冷度相比,水溶液流速和添加剂浓度对水合物形成的影响更大。流体流速的增加以及作为抑制剂的添加剂(如XG和CMC)浓度的增加都会提高水合物的生成速率。此外,本文详细分析和讨论了水合物壳层动力学、水合物剥落动力学、流速以及XG和CMC浓度对水合物生成的影响机理。本文基于甲烷气体分子从气相向液相扩散的机理,建立了水合物生成的传质模型。针对水合物壳层动力学的影响,引入了总传质系数,考察了流体流速和添加剂浓度对水合物壳层动力学的影响。引入经验总传质系数后,预测水合物生成速率的XG模型的误差由145%减小到11%,预测水合物生成速率的CMC模型的误差由15%降低到1.5%