一种海域天然气水合物钻井用相变控温微胶囊

摘要：

海域天然气水合物(以下简称水合物)钻井过程中易发生水合物分解,进而引起井壁失稳等问题,因此水合物的分解是海域水合物地层钻井面临的重大技术挑战之一.针对目标水合物地层钻井液温度控制要求,优化了二元复合相变芯材,以纳米SiO2 改性的三聚氰胺—尿素—甲醛(MUF)树脂为壁材,制备出改性MUF树脂相变微胶囊,并利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪等设备,结合升温实验及微胶囊破损率测试,对制备的相变微胶囊进行了结构表征,探讨了利用相变材料的相变蓄能作用对钻井液温度的调控效果及微胶囊壁材强度,并分析了其与深水水基钻井液的配伍性.研究结果表明:①以脂肪醇类二元复合物为芯材的相变微胶囊相变温度为 16.8℃,相变潜热为 96.3 J/g;②其相变蓄冷—释冷作用使悬浮液在升温至相变温度时出现明显的温度台阶,浓度为 5%和 8%的微胶囊可将悬浮液从 15℃升温至 20℃的时间分别延长 52.9%和 94.1%,有利于抑制地层水合物的分解;③该微胶囊具有较好的抗剪切强度和密封性,浓度在 8%以内时对钻井液的流变性和滤失性影响较小,配伍性良好.结论认为,该相变微胶囊为水合物钻探中智能调控井下钻井液温度从而抑制水合物分解提供了新的解决途径和方法.

关键词：海域天然气水合物、水合物分解、相变微胶囊、钻井液、相变蓄能、智能控温、壁材强度

所属期刊栏目：43

分类号：P634;TN213;U416.217

资助基金：国家自然科学基金;中国石油天然气集团有限公司重大科技项目;山东省高等学校青创科技支持计划

在线出版日期：2023-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：72-78