[发明专利]天然气水合物双效抑制剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种天然气水合物双效抑制剂及其制备方法与应用，该天然气水合物双效抑制剂由含杂环的端烯基单体、含甲基的端烯基单体、含羟基的端烯基单体通过自由基反应生成，其分子量为2000‑3000。该双效抑制剂对天然气水合物具有良好的生成抑制性和分解抑制性，能有效防止由于钻井液进入储层导致的储层水合物分解，同时防止分解产生的甲烷气体进入井筒中生成次生水合物堵塞井筒，此外，该双效抑制剂还能降低钻井液的导热系数，抑制钻杆和地层摩擦产生的热量向储层传导，提高了储层的稳定性，在储层水合物开发领域有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物双效抑制剂及其制备方法与应用，属于天然气水合物钻井液技术领域。

背景技术

天然气水合物，也称可燃冰，是一种储量巨大的战略接替资源，总有机碳含量约为传统化石能源的2倍，其中97％分布在海域。海域天然气水合物储层不同于常规油气储层，在钻井过程中，天然气水合物易相变分解，从而导致储层结构易溃散，进而引发井壁失稳、出砂以及滑坡等系列问题；此外，由于分解而产生的甲烷等气体易在井筒中二次生成天然气水合物，从而堵塞井筒，影响天然气水合物的开采效率。

近年来，天然气水合物抑制剂的研究工作有了较大的进展，但抑制剂多为单一功能，或抑制储层水合物分解，或抑制天然气水合物在井筒中生成，不能很好地满足天然气水合物开采的需求。

中国专利文献CN108359426A公开了一种适用于粉砂质泥岩天然气水合物储藏的钻井液配方，其中以氯化钠、氯化钾作为热力学抑制剂，以聚乙烯基吡咯烷酮作为动力学抑制剂，乙二醇乙醚、单正丁基乙二醇作为动力学抑制剂增效剂。但该专利文献中所涉及的抑制剂是抑制天然气水合物生成的抑制剂。一般而言，水合物热力学抑制剂不具备双效抑制功能开发的可能性，而动力学抑制剂多为聚合物，其具备一定的开发潜力。已有文献报道，如卵磷脂、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)等具有一定的分解抑制性能。

中国专利文献CN109321215A公开了一种适用于天然气水合物地层钻井的水合物分解抑制剂，包括以下质量百分数的原料：聚3-亚甲基2-吡咯烷酮0～100％、卵磷脂0～100％、聚N-乙烯基吡咯烷酮0～100％。其中聚3-亚甲基2-吡咯烷酮的制备步骤繁琐，需要使用有机溶剂，并且所制备得到抑制剂的分解抑制效果有待提高。

因此，研制具有同时抑制天然气水合物生成及分解的水合物双效抑制剂是当前水合物开发的研究重点，也是提升钻采效率的关键。

发明内容

针对海域深水低温天然气水合物侵入导致水合物储层易分解、钻井井筒易发生井筒天然气水合物二次生成的问题，本发明提供一种同时具有抑制储层水合物分解和抑制井筒中水合物二次生成功能的天然气水合物双效抑制剂，并提供了该双效抑制剂的制备方法及其用途。

本发明提供的技术方案具体如下：

第一方面，本发明提供一种天然气水合物双效抑制剂，由含杂环的端烯基单体、含甲基的端烯基单体、含羟基的端烯基单体通过自由基反应生成，其分子量为2000-3000。

基于以上技术方案，本发明提供的天然气水合物双效抑制剂在链状单体引入了甲基、羟基和杂环基等侧链，一方面，杂环结构可以吸附在天然气水合物表面，从而限制天然气水合物表面半笼中的甲烷分子向外运移，另一方面，杂环基及甲基可以参与半笼形成，甲基嵌入水合物表面的半笼，有利于水合物外层晶核的稳定；羟基的引入加强了杂环基在天然气水合物表面的吸附。该双效抑制剂具有良好的生成抑制性和分解抑制性，能有效防止由于钻井液进入储层导致储层水合物分解，同时防止分解产生的甲烷气体进入井筒中生成次生水合物堵塞井筒，

进一步地，天然气水合物双效抑制剂还含有酰胺基。

作为上述技术方案的优选，杂环为五元或六元含氮杂环，进一步地，杂环为N取代吡咯烷酮。