[發明專利]一種卵磷脂接枝納米二氧化硅水合物穩定劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202111188323.4
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113943557B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 金家鋒;呂開河;孫金聲;王金堂;王韌;劉敬平;白英睿;黃賢斌
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/22;C09K8/506;C09K8/504
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發明提供一種卵磷脂接枝納米二氧化硅水合物穩定劑及其制備方法。本發明首先將納米二氧化硅與硅烷偶聯劑KH570通過硅氧鍵結合，形成具有疏水性質的納米二氧化硅；然后通過共價鍵將卵磷脂接枝在改性后的納米二氧化硅表面，從而制備得到卵磷脂接枝納米二氧化硅水合物穩定劑。本發明制備的水合物穩定劑能夠有效延緩地層中水合物的分解，防止因水合物分解導致地層骨架結構被破壞從而導致井壁不穩定，以及因分解導致甲烷等氣體侵入井筒，引發鉆井安全事故等。另外本發明制備的水合物穩定劑可有效封堵水合物地層納微米級孔隙，防止近井地帶水合物儲層因鉆井液侵入而發生分解，提高井壁穩定性。

技術領域

本發明涉及一種卵磷脂接枝納米二氧化硅水合物穩定劑及其制備方法，屬于海洋天然氣水合物開采鉆井過程中水基鉆井液有機添加劑技術領域。

背景技術

天然氣水合物是一種由主體水分子通過氫鍵形成籠子，客體氣體分子處于籠子中央從而形成的類似冰晶類物質。其能量密度較高，在標準狀況下，一體積水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體。天然氣水合物資源分布廣泛，其在我國祁連山、青藏高原以及南海等海域的遠景資源量巨大，其中南海海域的天然氣水合物資源量達(643.5-772.2)×10⁸t油當量，被認為是21世紀新型可替代能源，為解決我國當前所面臨的能源危機提供了可靠資源。因此，實現天然氣水合物高效開發利用是亟待所解決的問題。

為實現水合物高效開發，首先所面臨的是鉆進水合物地層會導致地層水合物發生分解，進一步引發地層骨架結構發生破壞，從而導致近井地帶水合物地層坍塌。同時，水合物分解所產生的氣體會進入井筒，降低循環鉆井液密度，導致鉆井液流變性難以調控。另外，部分分解所產生的氣體會在適宜的溫度壓力條件下與水分子再次結合形成水合物，此現象尤其會發生在井筒及防噴器內，從而導致防噴器和井筒堵塞，引發鉆井安全事故。因此抑制地層中水合物發生分解，對保障水合物地層安全鉆井具有重要意義。

另外，當鉆進水合物地層時，為了防止地層中水合物發生分解，一般不能采用平衡或欠平衡鉆井。因此，井筒內液柱壓力一般大于水合物地層壓力，但同時這也會導致井筒內的鉆井液侵入水合物地層。一般為了防止侵入的鉆井液由于溫度較高引發水合物分解，會對循環鉆井液進行冷卻，但此法耗能較大，成本較高。此外，鉆井液本身由于含各種添加劑如NaCl等鹽離子，也會引發水合物分解。因此，開發一種可減少鉆井液侵入地層以及延緩水合物發生分解的穩定劑具有重要意義。

改性納米二氧化硅作降濾失劑可對微納米孔隙及裂縫進行封堵，從而使得鉆井液循環過程中在井壁形成薄而致密的泥餅，有效減少鉆井液侵入地層。如中國專利文獻CN106634875A公開了一種鉆井液用降濾失劑，該降濾失劑采用納米顆粒對孔隙和微裂縫進行封堵，形成致密的濾餅，減少鉆井液的濾失量，提高了井壁的穩定性，表明納米二氧化硅可有效封堵納米孔隙，利于鉆井液在井壁形成致密泥餅。雖然改性納米二氧化硅對封堵微納米孔隙，降低鉆井液濾失量，防止鉆井液侵入地層方面具有良好效果，但針對水合物地層，不僅要防止鉆井液的侵入，同時也要減少地層中水合物的分解。

BP公司和日本國家石油公司通過向鉆井液中加入一定量的卵磷脂抑制地層中水合物分解，從而達到防止井塌的目的。所用卵磷脂具有抑制水合物分解的作用，但抑制作用欠佳。

因此，開發一種不僅可有效減少鉆井液侵入地層，而且可有效延緩水合物發生分解的穩定劑值得進一步研究。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種卵磷脂接枝納米二氧化硅水合物穩定劑及其制備方法。本發明制備的水合物穩定劑能夠有效延緩地層中水合物的分解，防止因水合物分解導致地層骨架結構被破壞從而導致井壁不穩定，以及因分解導致甲烷等氣體侵入井筒，引發鉆井安全事故等。另外本發明制備的水合物穩定劑可有效封堵水合物地層納微米級孔隙，防止近井地帶水合物儲層因鉆井液侵入而發生分解，提高井壁穩定性。

本發明的技術方案如下：

一種卵磷脂接枝納米二氧化硅水合物穩定劑，所述水合物穩定劑為納米二氧化硅表面接枝卵磷脂。