聚乙烯吡咯烷酮对甲烷水合物形成热力学条件的影响

低剂量抑制剂对天然气水合物形成条件的影响对组合抑制剂的开发和选用具有重要意义。本文采用定容压力搜索法,在282.6 K ~ 290.3 K范围内测定了纯水和含低剂量抑制剂聚乙烯吡咯烷酮水溶液的甲烷水合物形成相平衡条件。测量结果显示0.5wt%、5wt%和15wt%的聚乙烯吡咯烷酮对水合物形成条件有促进作用,但促进作用不大,分析认为高分子的加入降低了溶液的活度,但是增加了溶液对甲烷的溶解度,而活度降低和甲烷溶解度增加对甲烷水合物形成相平衡条件影响相反。     

聚胺水基钻井液中天然气水合物生成过程实验研究

实验采用定容压力搜索法测量了聚胺钻井液在3℃ ~ 13℃范围内甲烷水合物的三相平衡条件。定容条件下考察了在初始压力分别为8 MPa、10 MPa、12 MPa条件下聚胺钻井液中甲烷水合物的生成过程。结果表明,聚胺钻井液对甲烷水合物生成的热力学抑制作用并不明显。同时,提高反应的初始压力会显著缩短水合物的生成时间、增加水合物的生成总量、增大反应初期生长速率以及水合物生长的不均匀性。强化聚胺钻井液的传热传质速率并降低钻探时的井下压力有利于抑制钻井液中水合物的生成。     

含CaCl2的深水油基钻井液中甲烷水合物的生成规律研究

深水钻井常采用含有CaCl₂的油基钻井液,施工时气体侵入钻井液可能会导致水合物的生成,增加钻井风险。因此,明确钻井液中水合物的生成规律对水合物的防治工作具有指导意义。采用高压水合物搅拌釜,实验研究了含水率为10%、20%、40%的油基钻井液分别在273.15 K、275.15 K、278.15 K和CaCl₂质量浓度为3.5%、10%条件下的水合物生成规律,分析了水合物生成过程中钻井液的相对电流变化。实验结果表明,油基钻井液中水合物的生成可分为诱导、快速生成和缓慢生成三个阶段,在快速生成阶段,温度和盐度对水合物生成速率影响较小,随含水率增大,水合物生成速率增大;低含水率（10%、20%）时,水合物生成时钻井液的相对电流几乎不增大;高含水率（40%）且水合物体积分数小于15%时,钻井液的相对电流增大不明显,水合物体积分数为15% ~ 28%时,钻井液的相对电流随水合物体积分数的增大而增大,增幅为10% ~ 50%。     

天然气水合物的研究及利用

介绍了水合物的形成和抑制机理，以及多种预测水合物形成条件的模型；分析了用水合物储存和运输天然气面临的问题，各种水合物促进剂的作用机理以及对水合物生成速度、储气密度的影响；叙述了开采、利用天然气水合物资源的研究进展和一种将水合物转化成液体燃料的方法。     

国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识

随着石油勘探开发技术的不断发展,对钻井液提出了更高的要求。国外一些公司相继研制并推广了聚合醇钻井液、正电胶钻井液、甲酸盐钻井液、稀硅酸盐钻井液和微泡钻井液等具有国际先进水平的水基防塌钻井液新体系,以及环保性能优良的第二代合成基钻井液和逆乳化钻井液新体系。国内在生产中结合实际情况,借鉴国外新技术,逐步形成了两性离子聚合物钻井液、正电胶钻井液、硅酸盐钻井液、甲基葡萄糖苷钻井液、聚合醇钻井液等一系列新技术,并在逐步形成高难度的超高温和超高密度钻井液体系。国内在钻井液整体水平上与国外的差距仍然很明显,特别是国内外在钻井液技术与管理方面存在的认识上的区别,主要表现在目的、设计理念、处理剂、实施过程、对泥浆工程师的要求、创新目标、环境保护等方面,这是制约国内钻井液整体水平和技术进步的主要问题。通过分析得出了一些认识,即:钻井液技术的发展依赖于新型钻井液处理剂的研制;对钻井液的维护不仅要注重过程控制,还要重视早期维护处理;提高钻井液的抑制性,确保钻井液的清洁有利于保护油气层;要通过"预防+巩固"的井壁稳定思路,进一步提高井壁稳定效果;钻井液无害化处理要从钻井液处理剂研制、生产以及钻井液设计、维护处理等全过程考虑。建议今后钻井液技术工作要注重钻井液处理剂的超前研究,深入开展超高温和超高密度钻井液研究,加大油基钻井液的研究力度,通过认识上的提高来缩小国内在钻井液技术上与国外的差距。     

杭锦旗防塌环保钻井液体系研究及应用

本文围绕杭锦旗地区存在的泥岩易井壁失稳、同一裸眼段塌漏同存、现场钻井液防塌及环保性能不足等技术难点,开展了防塌环保钻井液体系研究,制定了"强封堵、强抑制、力学平衡以及兼顾环保性能"的技术对策.室内研制出了防塌环保钻井液体系配方,评价显示24h泥页岩线性膨胀率仅为8.47％,泥页岩滚动回收率高达92.62％,PPA砂盘滤...     

季盐对气体水合物相平衡影响研究进展

季盐是一种高效的水合物生成添加剂,通常通过填充水合物笼达到改善水合物相平衡条件的效果。季盐对CH₄、CO₂等气体水合物相平衡条件的影响效果主要与季盐浓度有关。就甲烷水合物而言,同等相平衡压力条件下,TiPeAF和TiAAB对相平衡影响显著：添加了TiPeAF(0.315%)、TiAAB(0.438%)的体系,其相平衡温度分别比纯水体系高20 K和22 K;TBANO₃、TAAB、TAAC对相平衡影响甚微：其相平衡温度较添加TBAB、TBAC等季盐的体系低10 K。对于CO₂水合物,添加TiAAB的体系相平衡温度比纯水体系高29 K,添加TBAF体系的相平衡温度比纯水体系高26 K。此外,季盐与其他类型添加剂复配后对水合物的相平衡条件有更好的提升效果：相较于仅添加TBAB的体系,TBAB(0.05%)和NaCl(0.03%)的复配体系可以使水合物相平衡温度再升高10 K。     

关于规范钻井液处理剂及钻井液体系的认识

自上世纪70年代以来,我国钻井液技术逐步趋于成熟,与国外的差距日渐缩小。特别是近年来,围绕高温、高压地层以及强水敏地层、页岩气水平井的需要,在超高温钻井液、超高密度钻井液、页岩气水平井钻井液、油基钻井液等方面又有了新进展。但在钻井液处理剂和钻井液体系规范方面还存在问题,如在命名方面,钻井液处理剂任意编代号,随便起名字,钻井液体系缺乏主题和依据,有时仅仅加入了很小量的某种处理剂,就称"某钻井液体系";标准方面,因制定中缺乏实验和应用依据,多数行业标准系由企业标准转化而来,标准中缺少表征产品本质特征的项目及指标,通用性不强;加之高纯度、高质量产品推广受到价格限制,不同程度上制约了钻井液技术的发展。从钻井液处理剂和钻井液两方面提出规范思路。基于实验和分析认为,处理剂规范应从分类、命名、指标设置和实验方法等方面出发,以保证命名的科学性和标准的准确性与适用性。在钻井液体系方面,基于处理剂、标准、质量控制和钻井液性能间的关系,提出钻井液体系的命名原则,明确了钻井液技术规范、钻井液体系或工艺规范应包括的内容。     

压力扰动对甲烷水合物诱导期的影响研究

文章从温度、压力、扰动量和扰动时间点4个方面分别研究了压力扰动对甲烷水合物诱导期的影响.研究结果表明:与静态合成水合物实验相比,不同条件下的压力扰动实验均能大幅度减少诱导时间,诱导时间的波动范围也明显减小,即压力扰动对甲烷水合物合成有稳定的促进效果;在不同温度和压力条件下,降压扰动的促进效果优于增压扰动,而在不同扰动量...     

不同表面活性剂对甲烷水合物生成的影响

为探究表面活性剂对于水合物生成的促进机理,文章选取了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)进行甲烷水合物的生成实验。测试了表面活性剂的特性(如临界胶束浓度)、表面活性剂溶液在反应釜内表面的润湿性对水合物生成过程的影响,并对DTAB进行搅拌增强实验。实验结果表明:以DTAB和AEO为促进剂时,促进机理为胶束作用,水合物在反应釜底部生成;以SDS为促进剂时,水合物在气/液/固三相交界处开始生成,由于形成多孔结构的水合物,可以利用毛细作用不断的促使反应液与气体保持接触,从而使其对水合物生长的促进效果更佳。     

运聚体系—天然气水合物不均匀性分布的关键控制因素初探

海域天然气水合物的聚集和分布呈现出明显的不均匀性。本文运用“天然气水合物油气系统”的理论和方法,从墨西哥湾、布莱克海台、水合物脊、南海海槽等国际典型水合物赋存区的稳定条件、气体组分和来源、流体运移、沉积条件四个方面解剖各区水合物的成藏控制因素。通过分析和对比认识到水合物赋存区的范围相对较小,海底温度和压力可视为均一条件,热成因气和生物成因气均可作为水合物的气体来源,同一个区域内的气体组分相对稳定,但有利沉积体和为含气流体运移提供通道的运移条件,也即“天然气水合物运聚体系”是控制水合物分布的关键因素。南海北部陆坡神狐海域水合物储集于颗粒相对较粗、孔隙空间相对较大沉积体中,而下部的气烟囱和断层构成了神狐海域的含气流体运移通道,这种有利的运聚体系有机结合可能是天然气水合物富集的关键因素。因此,针对水合物储集体的精细沉积学解释和流体运移通道的解剖,可能是南海北部陆坡天然气水合物勘探中需要引起重视的一个方向。     

天然气水合物开采的关键地质参数敏感性研究

采用TOUGH+HYDRATE数值模拟工具,探讨降压开采方案下天然气水合物藏（无下伏游离气水层）开采的地质参数。以单次单因子敏感性分析方法为基础,在统一变化幅度范围内研究某一储层参数（温度、压力、孔隙度、渗透率、水合物饱和度、地层厚度）的变化在60天短期与5年长期开采中对水合物开采结果的定性影响关系,并以变量敏感度为依据,定量计算储层地质参数对水合物开采评价指标的敏感度值。结果发现,在整个开采周期内,储层温度与分解气体量及产气量之间有较强的相关性;当水合物储层压力增大时,水合物分解气体体积随之减小,而在60天开采中,储层压力增大使得产气量增大,在5年开采中,储层压力的变化对产气量基本无影响,另外,储层压力与产水量之间呈线性增加的关系;水合物总分解气体量、总产气量与孔隙度之间呈负相关关系,但对产气量的变化影响相对较小;渗透率对水合物开采有明显的影响;水合物前期分解气体体积与产水量随水合物饱和度的增大而减小;在60天开采中,水合物厚度越大反而不利于水合物分解,但5年开采中,地层厚度增大,水合物分解量增大。另外,通过对地质参数敏感度计算发现,无论是以哪一开采指标作为水合物开采潜力的评价标准,水合物地层温度、地层压力以及绝对渗透率是三个至关重要的地质参数。     

海底天然气水合物地层钻井潜在风险及控制措施

天然气水合物是一种清洁高效能源,其广泛分布于大陆永久冻土带和海洋环境中,其中海洋环境又以海洋大陆斜坡和深海盆地为主。对海底天然气水合物地层进行钻井是研究海底天然气水合物及获得海底地层油气资源最直接的手段之一,但海底天然气水合物地层地质环境复杂,钻井面临诸多风险。本文通过综合分析海底天然气水合物地层的储层特性,探讨了海底地层中天然气水合物分解与再形成对钻井工程的影响、可能诱发的地质灾害及环境效应,并提出了相应的应对措施,以期为我国海底天然气水合物地层钻井提供参考。     

天然气水合物垂直缆地震系统关键技术与试验

垂直缆地震（VCS）是构成天然气水合物立体化地震观测系统的观测手段之一。本文从天然气水合物调查及仪器设计角度出发,概述了国内外垂直缆地震发展动态,综合分析了天然气水合物垂直缆地震系统的关键技术,详细叙述了使用海底地震仪（OBS）模拟垂直缆地震系统的设计方式及海上采集试验。通过试验获取了天然气水合物立体探测地震数据,验证了应用超短基线技术（USBL）进行垂直缆水下定位的可行性,数据结果体现出了垂直缆地震相较于常规地震在数据质量上的优点,为垂直缆仪器研发、野外施工方法、数据采集等积累了经验。     

海洋天然气水合物地层钻井安全问题研究进展

由于天然气水合物的特性及海底天然气水合物地层地质环境的复杂性,在海洋天然气水合物地层进行钻井作业时会面临诸多的安全问题。目前科研工作者主要通过实地钻井项目、实验研究及数值模拟的方式对海洋天然气水合物地层钻井安全问题展开研究。本文基于对国内外海洋天然气水合物钻井安全问题研究的广泛调研,针对海洋天然气水合物地层钻井面临的主要安全问题及其最新的研究进展进行了讨论和总结。同时,分析了海洋天然气水合物地层钻井安全问题研究目前存在的问题以及未来研究的重点方向。     

南海北部神狐海域天然气水合物气源混合类型及定量表征

我国南海具有丰富的天然气水合物资源,水合物远景资源量约650亿t油当量."天然气水合物含油气系统"研究是一项十分重要的基础性工作,其中气源是天然气水合物含油气系统最基础的要素之一.已有的研究表明南海北部天然气水合物的气源主要为生物气、混源气(生物气和热成因气),但是混合类型、混合比例尚不明确.本文在气源岩分析基础上,以...     

BSR与CSEM识别天然气水合物的优缺点对比

天然气水合物是一种分布广泛的新型清洁能源,是目前能源勘探界的研究热点之一。提升天然气水合物勘探技术以探测天然气水合物分布和进行资源量估算,对我国天然气水合物的开采和利用至关重要。本文对比总结了似海底反射（BSR）和海洋可控源电磁法（CSEM）识别天然气水合物的优势与局限性。结果表明,BSR是目前识别海洋天然气水合物的一种常用且重要的方法,但BSR与天然气水合物的存在并非一一对应,难以准确估算天然气水合物饱和度和资源量。海洋CSEM能相对准确地识别天然气水合物,并可通过获取储层电阻率估算天然气水合物饱和度和储量。两者的结合将有效提高天然气水合物的钻探成功率、降低勘探风险和节约勘探成本。     

南海北部陆坡天然气水合物成藏特征研究进展分析

南海北部陆坡区域构造地质控制着气源、流体疏导体系、富集空间及储层物性特征,因此,东沙海域、神狐海域、西沙海槽和琼东南盆地的水合物成藏条件及控制因素具有明显差异性。东沙海域深部气体可沿断层、裂缝、不整合面、砂岩疏导层和气烟囱等通道向上运移,并形成天然气水合物,具有渗漏型水合物产出特征;神狐海域水合物成藏与规模巨大的泥底辟活动相关,并与布莱克海台天然气水合物产出特征具有相似性;琼东南盆地中央坳陷带内为天然气水合物发育的重点区,底辟、泥火山或麻坑构造与天然气水合物发育密切相关。     

南海北部陆坡天然气水合物研究进展

综合调查已揭示了一系列显示南海北部陆坡存在天然气水合物的地质、地球物理和地球化学指标。结果表明两类天然气水合物系统即低通量扩散型水合物和高通量渗漏型水合物共存于南海北部陆坡,特别是东沙海域和神狐海域。天然气水合物钻探航次获得的资料为进一步理解神狐海域和东沙海域的天然气水合物系统提供了基础。钻探结果证明强似海底反射往往与低饱和度的含天然气水合物沉积物薄层联系在一起;高饱和度的天然气水合物一般不需要与地震剖面上识别的似海底反射对应,而与气体渗漏和断裂构造等特征相关。地球化学资料显示神狐海域和东沙海域的天然气水合物气源主要为微生物成因气。神狐海域钻探证实的天然气水合物分布区具有160亿立方米的甲烷地质储量,在目前天然气水合物开采技术和工艺条件下,开采具有较大困难,有待于开发更为先进的技术。随钻测井资料显示东沙海域浅部存在中等-高饱和度水合物,而深部水合物稳定带底界上方存在低饱和度天然气水合物。南海北部陆坡天然气水合物有待于深入探究其赋存状态、饱和度、储层特性和资源前景。     

基于TDR双参数的沉积物中水合物饱和度测量

针对沉积物中水合物饱和度的测量问题,立足于时域反射技术（TDR）能够同时获得含水合物沉积物表观介电常数和电导率的优点,提出了一种基于介电常数/电导率双参数的水合物饱和度评价新方法。在分析介电常数和电导率测量原理的基础上,设计了四氢呋喃（THF）水合物模拟实验与参数测量系统以及实验方案;基于TDR测量响应分析了孔隙水电导率对水饱和的以及含水合物的模拟沉积物介电常数和电导率的影响;利用TDR获取的不同水合物饱和度条件下的介电常数测量数据对比分析了经典介电常数模型的性能,并以Lichteneker-Rother（LR）模型为原型建立了水合物饱和度与介电常数之间的关系模型,以阿尔奇公式为原型建立了基于TDR测量电导率的水合物饱和度计算模型。研究结果表明：采用LR模型和Maxwell-DeLoor模型能够较准确地描述TDR测量表观介电常数与水合物饱和度之间的关系;基于表观介电常数/电导率双参数的水合物饱和度联合评价方法为提高评价结果的准确度和可靠性提供了新途径。将来需要结合水合物储层实际特征开展模拟实验并进一步完善饱和度计算模型,将基于TDR双参数的饱和度联合评价方法推广应用到含天然气水合物沉积物。