[发明专利]一种钻井液用复合天然气水合物抑制剂

说明书

技术领域：

本发明涉及一种石油钻井液用天然气水合物抑制剂，主要用于钻井液体系。

背景技术：

在过去的几十年间，科学家们已经研究出了用于预测和防止水合物的热力学相平衡模型，但是在现场应用中仅仅依靠相平衡进行水合物防治还是有很大的局限性。比如传统的热力学水合物防治方法需要依靠改变体系的温度和压力条件来实现，这些都需要在水合物相平衡区域以外进行，往往需要的量比较大。据现场经验统计，现场热力学抑制剂的需求量一般是所需水相的10％到50％之间，这一加量是非常大的，需要花费大量的资金去配制以及注入。据统计，仅2003年一年时间，全世界用于管道中抑制水合物的费用高达2.2亿美元。除此以外，大量的热力学抑制剂注入地层，会对环境造成极大的破坏。

在海洋深水钻井过程中，水合物的存在对钻井安全和完井效率均有严重威胁，水合物的存在堵塞井眼的上部环空，造成防喷器失灵，气管、导管和隔水管阻塞，妨碍油井压力系统的监控，限制钻柱的上下活动，还导致钻井液性能的变坏，这对油气钻井几乎是灾难性的。天然气水合物主要靠氢键进行连接，形成框架结构，不同的框架结构进行交联，最后形成类似于固态冰一样的固体。

目前，世界各大油气田钻井过程中使用的水合物抑制方法主要有以下几类：(1)防喷器控制法；(2)采用低密度钻井液；(3)提高钻井液温度增大排量；(4)使用油基钻井液；(5)使用水合物抑制剂。其中，水合物抑制剂又分为动力学抑制剂、热力学抑制剂和防聚剂。热力学抑制剂的使用最为广泛，但是它有很多缺点，如：用量大、污染环境等。防聚剂在高含水的条件下也不适用。而动力学抑制剂由于其用量低、环境污染小得到了广泛关注。

发明内容：

本发明目的是提出一种新的钻井液用天然气水合物抑制剂。本发明抑制剂主要用于钻井液体系，是一种动力学水合物抑制剂、热力学水合物抑制剂、聚胺类和消泡剂的混合物。本发明可以克服热力学抑制剂用量大，环境污染大的技术缺点，以较低浓度混入钻井液中，降低天然气水合物成核、生长、聚结的速度，成本低廉，环境污染小。

本发明得以实现的技术路线如下：

一种适用于钻井液体系的复合天然气水合物抑制剂，是动力学水合物抑制剂、热力学水合物抑制剂、聚胺类和消泡剂的混合物。水合物抑制剂是由动力学水合物抑制剂、热力学水合物抑制剂、聚胺类和消泡剂混合而成。

所述的混合物中各成分的重量比为：动力学水合物抑制剂：热力学水合物抑制剂：聚胺类：消泡剂＝0.5～1.0：2～4：1～2：0.005～0.010。

所述消泡剂为聚醚类消泡剂。包括GP型甘油聚醚、GPE型聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚和PPG型聚丙二醇等中的一种或者几种。

所述动力学水合物抑制剂是N-乙烯基己内酰胺、乙烯基吡咯烷酮和乙烯基磺酸钠的三元共聚物。合成过程如下：向装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和氮气入口的四口烧瓶中，加入24.65g乙二醇丁醚，然后加入14.28g N-乙烯基己内酰胺和3.86g乙烯基吡咯烷酮，通入氮气加热搅拌直至温度达到65℃，加入0.10g偶氮二异丁腈。两小时内，将4.5g乙烯基磺酸钠缓慢加入到反应溶液中。将0.10g偶氮二异丁腈溶于14g乙二醇丁醚中，每隔一小时向四口烧瓶中滴加一次，分三次加完，反应10小时得到反应产物。将产物沉淀到过量己烷中，将沉淀溶解于四氢呋喃中，再加入过量己烷得到沉淀，将沉淀真空干燥，得到动力学抑制剂。

所述聚胺是聚醚胺和环氧烷烃的共聚物。其中聚醚胺是分子量小于1000的二胺，环氧烷烃是环氧乙烷和环氧丙烷中的一种或两种。合成过程如下：将300g聚醚二胺和二乙二醇二(3-氨基丙基)醚和0.3g氢氧化钾加入密封的高温高压反应釜中，将反应釜抽真空后加热升温，同时开启搅拌，搅拌速度控制在100-1000r/min。当温度达到70～90℃时加入26g的环氧烷烃。继续升温到115℃时加入105g环氧乙烷。之后保持温度120℃半小时得到最终产物。

所述热力学水合物抑制剂为甲醇、乙醇、乙二醇、二甘醇中的一种或多种。

本发明中动力学水合物抑制剂与体系中水的质量比为0.5％～1.0％，热力学水合物抑制剂与体系中水的质量比为2％～4％，聚胺类与体系中水的质量比为1％～2％，消泡剂与体系中水的质量比为0.005％～0.010％。所述体系为水基钻井液体系。

本发明水合物抑制剂可在温度-10～30℃，压力5～35MPa下使用。