付 帆， 熊正強(qiáng)， 陶士先， 盧 彤

(北京探礦工程研究所，北京100083)

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，能源問題日漸突出，開發(fā)和應(yīng)用新型替代能源是解決能源問題、保持能源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。天然氣水合物作為可以接替石油和天然氣的新型能源，其勘探和開發(fā)的研究一直作為前沿課題備受關(guān)注。

天然氣水合物是由水分子和天然氣分子在一定溫度和壓力下形成的具有籠狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶化合物。天然氣水合物性質(zhì)和其賦存地層的特殊性決定了在此類地層鉆井時(shí)將會(huì)面臨更加復(fù)雜的井內(nèi)問題,例如：由天然氣水合物分解引發(fā)的井壁不穩(wěn)、井噴和海底坍塌問題；由天然氣水合物再生成導(dǎo)致的管線堵塞問題。上述問題發(fā)生的根本原因是在鉆入天然氣水合物層時(shí)，改變了井底壓力和溫度，破壞了天然氣水合物賦存的相態(tài)平衡，誘發(fā)天然氣水合物分解。解決上述問題的途徑主要是兩個(gè)方面：一是盡量減少地層壓力和溫度的變化，即通過降低井內(nèi)鉆井液循環(huán)溫度、合理控制井底壓力，減少天然氣水合物大量分解；二是通過增強(qiáng)鉆井液抑制天然氣水合物能力，減少或避免其在鉆井液循環(huán)系統(tǒng)中再次生成。因此，鉆井液技術(shù)是保障天然氣水合物順利鉆探和安全鉆探的核心。

20世紀(jì)70年代開始，國外學(xué)者就已經(jīng)開始了對天然氣水合物鉆井液的研究工作。我國在這方面的研究雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。尤其最近十年，對天然氣水合物鉆井液的研究成果顯著。特別是2017年7月29日在我國南海神狐海域成功完成了首次海域天然氣水合物試采工作，創(chuàng)造了該領(lǐng)域的多個(gè)世界紀(jì)錄。這說明我國的天然氣水合物鉆探技術(shù)研究已經(jīng)躋身于世界前列。同時(shí)，也必將促進(jìn)天然氣水合物鉆井液研究工作更加深入的進(jìn)行，取得更好的成績。

1 天然氣水合物抑制劑研究現(xiàn)狀

低溫高壓環(huán)境利于天然氣水合物的生成，因此在鉆井循環(huán)管路內(nèi)容易發(fā)生天然氣水合物再生成，隨著生成量的不斷提高，會(huì)堵塞壓井管匯，造成管路不通，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致安全事故。目前鉆井作業(yè)過程中主要通過添加水合物抑制劑來減少或避免水合物的形成。

天然氣水合物抑制劑主要分為3類：熱力學(xué)抑制劑、動(dòng)力學(xué)抑制劑和防聚劑。其中熱力學(xué)抑制劑最早應(yīng)用于鉆井液中，但由于其用量大(質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到10%～60%)、部分醇類有毒性以及鹽類溶液會(huì)產(chǎn)生具有腐蝕性污水等問題限制了該類抑制劑的應(yīng)用范圍。從20世紀(jì)90年代開始，對于抑制劑的研究轉(zhuǎn)向了用量低的動(dòng)力學(xué)抑制劑和防聚劑。

1.1 熱力學(xué)抑制劑

熱力學(xué)抑制劑的作用原理是通過降低水的活度系數(shù)，改變水分子和氣體分子之間的熱力學(xué)平衡條件，從而改變水溶液或水合物化學(xué)式，使水合物的分解曲線移向較低溫度或較高壓力的方向，從而避免水合物形成?；蚴侵苯优c水合物接觸，使水合物不穩(wěn)定，從而使水合物分解而達(dá)到清除和抑制水合物形成的目的。

熱力學(xué)抑制劑主要包括醇類和鹽類，例如：甲醇、乙二醇、氯化鈉及氯化鈣等。其中，甲醇、乙二醇是應(yīng)用最為廣泛且時(shí)間最長的熱力學(xué)抑制劑。

雖然乙二醇已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但學(xué)者還未停止對它的抑制作用效果進(jìn)行研究，最新發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用乙二醇時(shí)，使用量達(dá)到30%(質(zhì)量百分比濃度，下同)可以有效的抑制天然氣水合物晶體增長[1]。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)乙二醇具備穩(wěn)定天然氣水合物的作用。在壓力8.5 MPa條件下，對比不同濃度時(shí)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、羥乙基纖維素(HEC)、十二烷基硫酸鈉(SDS)和乙二醇(EG)抑制劑溶液中天然氣水合物的穩(wěn)定情況，結(jié)果表明：PVP、PEG和HEC溶液不具備穩(wěn)定天然氣水合物的能力，SDS具有穩(wěn)定和促進(jìn)天然氣水合物的能力，EG則明顯具備穩(wěn)定天然氣水合物的作用[2]。

1.2 動(dòng)力學(xué)抑制劑

動(dòng)力學(xué)抑制劑的作用原理是在水合物結(jié)晶成核和生長的初期，吸附于水合物顆粒表面，抑制劑的環(huán)狀結(jié)構(gòu)通過氫鍵與水合物的晶體結(jié)合，延遲水合物晶體成核時(shí)間或者阻止晶體的進(jìn)一步成長，最終達(dá)到抑制天然氣水合物生產(chǎn)的作用。

國外學(xué)者前期研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力學(xué)抑制劑主要成分為聚合物和表面活性劑兩類，含有大量水溶性基和長脂肪碳鏈，如PVP、甲基丙烯酸乙酯、N-酰基聚烯烴亞胺、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、N，N-烷基丙烯酰胺、聚異丙基甲基丙烯酰胺、2-丙基-2-咪唑啉等。在前期研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索研究新型的動(dòng)力學(xué)抑制劑、通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接組合制備出新型的動(dòng)力學(xué)抑制劑以及研究與熱力學(xué)抑制劑的協(xié)同作用是目前學(xué)者們的重要研究方向。

1.2.1 新型動(dòng)力學(xué)抑制劑研究

近些年，學(xué)者們采用溶液聚合法合成了多種新型動(dòng)力學(xué)抑制劑，例如動(dòng)力學(xué)抑制劑SDH[3]、P(VCL-A)[4]、DVP[5]等。

動(dòng)力學(xué)抑制劑SDH[3]是通過分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化研制出的新型動(dòng)力學(xué)抑制劑，加量為1.0%時(shí)，抑制天然氣水合物效果最佳。其作用機(jī)理是通過吸附在水合物表面，利用空間位阻作用達(dá)到有效抑制水合物生長的目的。

動(dòng)力學(xué)抑制劑P(VCL-A)[4]是一種聚N-乙烯己內(nèi)酰胺共聚物，代號中VCL為N-乙烯基己內(nèi)酰胺，A為含酯基單體。對P(VCL-A)分別與甲醇、乙二醇復(fù)配后的水合物抑制效果進(jìn)行的評價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)3%P(VCL-A)分別與5%甲醇和乙二醇復(fù)配時(shí)，誘導(dǎo)時(shí)間分別超過75 h和60 h，并且上述復(fù)合型抑制劑當(dāng)過冷度超過10 ℃時(shí)還有具有明顯的抑制效果。

動(dòng)力學(xué)抑制劑DVP[5]是用N-乙烯己內(nèi)酰胺、丙烯醇、甲基丙烯酸羥乙酯為原材料(質(zhì)量比為5∶1∶1)，在引發(fā)劑加量為0.5%、反應(yīng)溫度60 ℃、反應(yīng)時(shí)間8 h條件下制備得到的。采用四氫呋喃法(THF)對其抑制性能進(jìn)行了評價(jià)，發(fā)現(xiàn)DVP加量為0.5%時(shí)抑制效果最好。

氣體動(dòng)力學(xué)抑制劑HLA[6]是采用甲基丙烯酸乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮制備而成。對HLA進(jìn)行的抑制性能評價(jià)結(jié)果表明：HLA能有效降低水合物的形成速率，延長使形成水合物晶核的誘導(dǎo)時(shí)間，改變晶體的聚集過程，但并不能改變氣體水合物形成的相平衡。

周詩崠等[7]以N-乙烯基吡咯烷酮為單體，雙氧水為引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，合成了一種動(dòng)力學(xué)抑制劑。在5 ℃、6 MPa條件下，該種抑制劑添加量為1500 mg/L時(shí)，誘導(dǎo)時(shí)間為213 min；抑制劑溶液在過冷度為9.1 ℃時(shí)的誘導(dǎo)時(shí)間可達(dá)59 min。

1.2.2 組合型動(dòng)力學(xué)抑制劑研究

將不同類型的動(dòng)力學(xué)抑制劑直接進(jìn)行組合獲得一種新的抑制劑，將不同動(dòng)力學(xué)抑制劑效果更好的發(fā)揮出來是學(xué)者們一直研究的方向。

唐翠萍等[8]研究了一種組合型天然氣水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑GHI1，該抑制劑是由Inhibex157(聚乙烯吡咯烷酮) 與二乙二醇丁醚BCS 按質(zhì)量1∶1組合而成，在溫度4 ℃、壓力8.5～9.0 MPa條件下，加量0.5%的GHI1抑制性能明顯優(yōu)于Inhibex157，這是由于Inhibex157能阻止CH4分子進(jìn)入水合物籠中，而BCS 則阻止水分子進(jìn)一步形成水合物籠，同時(shí)具備上述兩種特性的GHI1可以大大延長水合物的生成時(shí)間。另外，他們還將PVPK90(聚乙烯吡咯烷酮)與乙二醇苯醚按照1∶1質(zhì)量比組合成抑制劑GHI，研究結(jié)果表明：GHI的抑制的抑制性能明顯優(yōu)于Inhibex501、Inhibex100、 PVPK90三種抑制劑。通過成本核算發(fā)現(xiàn)，與Inhibex501和Inhibex100相比，使用GHI的成本分別相對下降了22.5%和34.7%，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯[9]。

戴興學(xué)[10]用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚醚胺、乙二醇丁醚(質(zhì)量比1∶1∶1)組合成抑制劑GHCI2，將其與動(dòng)力學(xué)抑制劑PVP進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)GHCI2和PVP的加量為0.50%時(shí)，GHCI2的抑制效果明顯優(yōu)于PVP。在加量為0.20%～2.00%時(shí), GHCI2的抑制效果隨含量的增加呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢，加量為0.75%時(shí)抑制效果最好。在上述研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了改變抑制劑GHCI2中各組分質(zhì)量比對其抑制性能影響的研究[11]，發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚醚胺、乙二醇丁醚質(zhì)量比2∶1∶1時(shí)抑制效果最好，并且抑制性能優(yōu)于PVP和inhibex501。

Hu Jun等[12]開發(fā)出一種復(fù)合天然氣水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑HY-1，該抑制劑以PVP為主要成分，以醚醇為協(xié)同劑。室內(nèi)評價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與Inhebix501相比，在相同條件下HY-1具有更好的抑制性能。隨后還將該種抑制劑進(jìn)行中試放大試驗(yàn)，并成功應(yīng)用到中國石油長慶油田公司天然氣生產(chǎn)中?，F(xiàn)場實(shí)驗(yàn)證明，2%動(dòng)力學(xué)抑制劑HY-1可起到良好的天然氣水合物抑制效果。通過經(jīng)濟(jì)性分析，動(dòng)力學(xué)抑制劑HY-1的應(yīng)用成本與甲醇相近，減少了甲醇運(yùn)輸、儲(chǔ)存成本，且沒有污水回收和處理的過程。與國外天然氣水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑相比，成本降低了22.5%。

1.2.3 與熱力學(xué)抑制劑協(xié)同作用研究

對動(dòng)力學(xué)抑制劑的研究還有很重要的方面就是與熱力學(xué)抑制劑的協(xié)同抑制效果研究。目前研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力學(xué)抑制劑在熱力學(xué)抑制劑的協(xié)同作用下，可以提高抑制效果。

Nagu D等[13]對抑制劑Luvicap分別與PEO和NaCl 協(xié)同作用研究發(fā)現(xiàn)，PEO和NaCl的加入能加強(qiáng)Luvicap的抑制能力，但進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)使用Luvicap 會(huì)加快成核之后的水合物生長速度，而PEO不會(huì)影響水合物的增長，NaCl具有能減緩增長速度的能力。

將動(dòng)力學(xué)抑制劑SDH[3]與熱力學(xué)抑制劑NaCl復(fù)配使用，表現(xiàn)出很好的協(xié)同作用。在模擬3 km水深條件下(2 ℃、30 MPa)，將1.0%SDH與10%NaCl復(fù)配使用，可保證鉆井液中12 h無水合物生成。

Zhao Xin等[14]研究了NaCl、乙二醇和甘油三種熱力學(xué)抑制劑對聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)抑制性能的影響，結(jié)果表明NaCl對PVP的抑制性能有很強(qiáng)的協(xié)同作用，而乙二醇和甘油則相對較差。具有表現(xiàn)為NaCl的存在增強(qiáng)了PVP的水合物成核抑制和生長抑制能力，延長了誘導(dǎo)時(shí)間。對于含有0.5%PVP的深水鉆井液，在2 ℃、10 MPa條件下或相同的過冷度(14.2 ℃)下，添加10%NaCl后誘導(dǎo)時(shí)間是原來的16.7倍。在過冷度高達(dá)16.4 ℃時(shí)這一效應(yīng)仍然很明顯。另外，他們還開發(fā)了一種新的高性能動(dòng)力學(xué)抑制劑[15]，試驗(yàn)結(jié)果表明其性能比典型的動(dòng)力學(xué)抑制劑效果更好。在此基礎(chǔ)上完成了針對不同水深環(huán)境的最佳水合物抑制劑配方。

周詩崠等[7]制備了一種新型動(dòng)力學(xué)抑制劑，研究發(fā)現(xiàn)其與乙二醇復(fù)配后抑制劑性能明顯得到提升，具體表現(xiàn)為，將10000 mg/L動(dòng)力學(xué)抑制劑與15%乙二醇進(jìn)行復(fù)配時(shí)，復(fù)合型抑制劑的誘導(dǎo)時(shí)間比純動(dòng)力學(xué)抑制劑的誘導(dǎo)時(shí)間延長了234.0%。

1.3 防聚劑

雖然防聚劑也是一些聚合物和表面活性劑，但是其抑制機(jī)理明顯與動(dòng)力學(xué)抑制劑不同，它主要是起乳化劑的作用，當(dāng)水和油同時(shí)存在時(shí)才可使用。向體系中加入防聚劑可使油水相乳化，將油相中的水分散成小水滴，盡管油相中被乳化的小水滴也能和氣體生成水合物，但生成的水合物難以聚結(jié)成塊，從而起到了抑制天然氣水合物生成的效果。與動(dòng)力學(xué)抑制劑相比，防聚劑在過冷度較大的情況下仍具有較好的抑制效果。我國對于防聚劑的研究起步較晚，但近幾年也取得了一些研究成果，有的產(chǎn)品還進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。

穆亮等[16]對一種復(fù)配型防聚劑進(jìn)行了評價(jià)，考察了不同含水率下在具有柴油、水、防聚劑的體系中水合物的生成形態(tài)。結(jié)果表明，在過冷度為13 ℃時(shí)該防聚劑的抑制效果良好，水合物生成后是以漿液形式均勻分在油相中。

閆柯樂等[17]以天然氣(CH4+C2H6+C3H8)水合物為對象，考察了將動(dòng)力學(xué)抑制劑Inhibex501和防聚劑Span20復(fù)合使用時(shí)在油水體系中的防聚效果，結(jié)果表明，復(fù)合使用時(shí)的防聚效果明顯優(yōu)于單純使用Span20作為防聚劑的效果，且能承受4～5 K過冷度。

陳紹凱等[18]針對防聚劑HYA-1在目標(biāo)氣田應(yīng)用的配伍性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明HYA-1抑制性能穩(wěn)定，對目標(biāo)氣田的防腐和結(jié)垢影響小，雖然對原油脫水和水處理工藝有一定的影響，但可以找到合適的化學(xué)藥劑與之配伍從而解決問題，可在目標(biāo)氣田試用。

龐維新等[19]對開發(fā)的水合物防聚劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室評價(jià)以及工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。室內(nèi)評價(jià)結(jié)果表明，在含水率達(dá)30%時(shí)，2.0%防聚劑可有效防止水合物聚結(jié)。工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)表明，在一定條件下防聚劑可有效抑制水合物的聚結(jié)，但還存在作用效果不穩(wěn)定的問題，仍需繼續(xù)改進(jìn)。

余宏毅等[20]對添加TBAB、TWEEN兩種防聚劑前后是CO2水合物漿防聚效果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)添加TBAB和TWEEN后能有效阻止水合物聚集成團(tuán)，同時(shí)可以提高泥漿的穩(wěn)定性和均勻性。另外還發(fā)現(xiàn)，如果提高TBAB質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則泥漿流動(dòng)效果改善明顯；當(dāng)TWEEN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時(shí)泥漿的流動(dòng)特性最佳。

史博會(huì)等[21]研究了蠟加入前后具有防聚劑的泥漿對天然氣水合物抑制性能及流動(dòng)特性的，結(jié)果表明：含蠟?zāi)酀{體系中水合物生成量較低，但是粘度會(huì)增加，流動(dòng)性明顯下降。

2 天然氣水合物鉆井液研究現(xiàn)狀

以分解抑制法為基礎(chǔ)，天然氣水合物勘探使用的主要鉆井液體系有用高鹽/木質(zhì)素磺酸鹽水基鉆井液體系、高鹽/部分水解聚丙烯酰胺聚合物加聚合醇水基鉆井液體系、油基鉆井液體系以及合成基鉆井液體系，其中最常用的鉆井液體系是高鹽/部分水解聚丙烯酰胺聚合物加聚合醇鉆井液體系和合成基鉆井液體系。從抑制水合物效果、環(huán)保角度和成本控制綜合考慮來看，水基鉆井液體系仍是天然氣水合物勘探的首選。所以，我國天然氣水合物鉆井液的研究成果主要集中在水基鉆井液體系，主要研發(fā)的水基鉆井液包括鹵鹽體系、聚合物體系、甲酸鹽體系、聚合醇體系、稀硅酸鹽體系[22]，另外還有部分學(xué)者對合成基鉆井液體系進(jìn)行了研究。

在墨西哥海灣的深水鉆井中主要使用的是含20%NaCl和PHPA(部分水解聚丙烯酰胺)鉆井液體系[23]。但在該地區(qū)的小井眼側(cè)鉆超深井中，則采用了合成基鉆井液體系。在該深水區(qū)鉆井時(shí)，最初選用的是鹽水/淀粉/聚合醇水基鉆井液體系，但因井下條件惡化并且發(fā)生了壓差卡鉆，最后改用了合成基鉆井液體系，才順利完成了鉆井作業(yè)[24]。

馮哲等[25]研制了一種乙二醇復(fù)合聚合物抗低溫鉆井液體系，其配方為聚乙烯醇(125 mL)+ 部分水解聚丙烯酰胺(50 mL)+ 乙二醇(80 mL)+NaCl(35 g)，研究表明該體系在低溫條件下具有良好的流變性。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)在聚合物鉆井液體系中加入乙二醇后，鉆井液將一直保持牛頓流體特性，且與其加量無關(guān)。

王勝等[26]在研制了一種以15%NaCl 溶液作為基礎(chǔ)液的無固相低溫鉆井液體系，其配方為1000mL水+ 8‰SW+ 0.5‰NaOH + 15%NaCl + 5‰FA，其中FA 是為了解決高原凍土天然氣水合物鉆探而研發(fā)的特種高聚物增粘劑。

蔣國盛等[27]研制了一種以改性淀粉為基本體系的甲酸鹽鉆井液，配方為海水+3.0%NaCOOH+3.0%SK-2 +0.2%KPAM+0.1%LV-PAC+0.3%改性淀粉。該體系在溫度為-5～20 ℃條件下各項(xiàng)性能較為穩(wěn)定，但如果不添加天然氣水合物抑制劑，在水深超過1400 m后，容易形成天然氣水合物。當(dāng)加入0.5%動(dòng)力學(xué)抑制劑PVP (K30)后能有效提高該鉆井液的抑制性能。

涂運(yùn)中等[28]通過大量實(shí)驗(yàn)研究得到一種稀硅酸鹽鉆井液，其中同時(shí)含有無機(jī)鹽熱力學(xué)抑制劑和動(dòng)力學(xué)抑制劑，其配方為人造海水+2%膨潤土+1%LV-PAC +3%SMP-2+3%硅酸鈉+(10%～15%)NaCl+(0.5%～1%)PV。該鉆井液不僅具備攜帶巖屑和清潔井眼的能力，還能有效抑制井壁巖層水化，抑制天然氣水合物分解，以及控制天然氣水合物的再生成。

劉天樂等[29]研究了一種聚合醇鉆井液，配方為人造海水+3%膨潤土+1%LV-PAC+4%SMP-2 +10%聚乙二醇+ 20%NaCl+ l%PVP (K90) +0.5%NaOH。對該鉆井液體系的泥漿性能研究發(fā)現(xiàn)其具有很好的頁巖抑制性和流變性，且密度適中，對其天然氣水合物抑制性能研究發(fā)現(xiàn)，在熱力學(xué)抑制劑NaCl加量為10%、動(dòng)力學(xué)抑制劑PVP(K90)加量為0.5%～1%時(shí)就可以確保在壓力18 MPa的低溫環(huán)境下、20 h不會(huì)生成天然氣水合物。隨后，他們[30]還結(jié)合現(xiàn)有的納米材料，優(yōu)選出一種納米SiO2鉆井液，配方為海水+2%納米SiO2+3%膨潤土+1%Na-CMC+3%SMP-2+1%PVP(K90)+2%KCl。對其低溫泥漿常規(guī)性能和水合物抑制性能評價(jià)表明，該鉆井液密度適中，同時(shí)具有良好的低溫流變性和泥頁巖水化抑制性，并能夠長時(shí)間有效抑制鉆井液循環(huán)系統(tǒng)中水合物的再生成。

徐加放等[31]研制分別適合于深水淺層和深部地層鉆進(jìn)的2套鉆井液配方：深水淺層鉆井液配方為海水+膨潤土+0.3%ZNJ-3增粘劑+3%SDN-1非滲透降濾失劑+25%NaCl(用NaOH調(diào)pH 至9)；深部地層鉆井液配方為膨潤土漿+0.3%ZNJ-2增粘劑+0.5%JLS-7降濾失劑+3%JNJ-2降粘劑+3%JLS-2降濾失劑+1%JNJ-4降粘劑+25%NaCl(NaOH 調(diào)pH 至9)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這2套鉆井液配方均粘度適中、流變性好、攜帶巖屑能力強(qiáng)，屬于環(huán)保型鉆井液，在15 MPa、4 ℃條件下能抑制水合物生成，可用于1500 m深水區(qū)進(jìn)行鉆井作業(yè)。在上述研究基礎(chǔ)上，徐加放等[32]進(jìn)一步研究了使用動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)抑制劑復(fù)配的深水鉆井液，配方為：海水(除鈣鎂)+0.3%ZNJ-3增粘劑+3%SDN-1非滲透降濾失劑+1.5%PVP+15%NaCl，該配方可延緩水合物分解27 h。

邱正松等[33]在前期研究基礎(chǔ)上構(gòu)建了一套無粘土相海水基鉆井液體系，配方為：海水+0.25%純堿+0.3%燒堿+0.3%亞硫酸鈉+0.15%XC+0.2%LX(兩性離子聚合物分散劑)+0.3%PAC-HV+0.3%PAC141+ 3%DYFT(降濾失劑)+ 2%SDJA(聚胺)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該鉆井液體系經(jīng)130 ℃老化后，仍能保持較好的低溫流變性，同時(shí)具有較強(qiáng)的儲(chǔ)層保護(hù)能力，在15.0 MPa、4.0 ℃條件下(深水環(huán)境1500 m)16 h內(nèi)無天然氣水合物生成。

胡友林等[34]配制了一種深水氣制油合成基鉆井液，其配方為80%氣制油+20%CaCl2鹽水+3%RHJ(鈣鹽和二聚酸復(fù)配的乳化劑)+3%有機(jī)土+3%HiFLO(降濾失劑)+2%CaO，該鉆井液具有較好的低溫流變性，當(dāng)溫度由20 ℃降到0 ℃時(shí)，動(dòng)切力幾乎不受溫度影響。采用差示掃描量熱法對抑制性能進(jìn)行評價(jià)的結(jié)果是在20 MPa甲烷氣體、0 ℃溫度條件下能有效抑制天然氣水合物的生成。

胡文軍等[35]研究了一套FLAT-PRO深水恒流變合成基鉆井液體系，其配方為Saraline 185V氣制油+(0.8%～1.0%)FSEMUL乳化劑+(1.0%～1.2%)FSCOAT乳化劑+1.2%FSWET+2%有機(jī)土FSGEL+25%CaCl2+2.5%PF-MOALK+2%PF-HFR降濾失劑+0.1%FSVIS流行調(diào)節(jié)劑+重晶石，其油水比為(70∶30)～(85∶15)。該鉆井液在4～65 ℃下流變性能穩(wěn)定，具有恒流變特性，能有效保護(hù)儲(chǔ)層，其滲透率恢復(fù)值大于90%，能抗10%海水和15%鉆屑污染，易降解，滿足環(huán)保要求。并成功應(yīng)用于南海LS-A 超深水井。

3 總結(jié)

(1)天然氣水合物抑制劑的研究和發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①通過設(shè)計(jì)和改變動(dòng)力學(xué)抑制劑的分子結(jié)構(gòu)，提高其抑制性能；②為解決使用單一組分抑制劑存在的局限性，對復(fù)合型抑制劑的開發(fā)與研究成為了抑制劑研究的重要方向；③尋找和開發(fā)用量少、價(jià)格低、對環(huán)境友好的抑制劑成為發(fā)展趨勢。

(2)我國天然氣水合物鉆井液研究的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①主要借鑒國外的成功經(jīng)驗(yàn)，在室內(nèi)研究中取得了一定的研究成果；②鉆井液體系的研究多是圍繞水基鉆井液體系展開，但多數(shù)僅限于室內(nèi)研究階段，還未投入到實(shí)際應(yīng)用中。

(3)在天然氣水合物鉆井液技術(shù)研究中還存在一些問題，同時(shí)也是需要研究的方向：①動(dòng)力學(xué)抑制劑抑制活性差，在高過冷度條件下容易失效；許多效果好的抑制劑成本較高，難以投入實(shí)際應(yīng)用中；②我國的低劑量抑制劑還處于研發(fā)階段，在抑制劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面突破和創(chuàng)新較少；③欠缺對復(fù)合型抑制劑協(xié)同抑制機(jī)理研究；④對新型抑制劑的研發(fā)僅重視抑制性能，對其與鉆井液材料的配伍性研究，以及對鉆井液流變性、懸浮性及穩(wěn)定井壁等常規(guī)性能的影響研究較少。