天然气水合物给海洋深水钻探工作带来了一系列的问题,如影响钻井液的性能,堵塞井筒、钻柱、井口管线和防喷管汇等。研究钻井条件下水合物的形成及解决方法对迅速发展的海洋深水钻探事业有重要的指导意义和积极的推动作用。钻井液中各组分之间的相互作用使得水的活度发生变化。在分析了钻井液中各组分对水合物形成的影响的基础上,应用扩展的UNIQUAC模型,考虑盐离子、醇和水分子三者之间的相互作用,计算钻井液中水的活度系数,并应用Vander Waals-Platteeuw模型来预测天然气在钻井液中形成水合物的压力-温度条件,计算结果与实验数据吻合较好。根据传热学的基本原理,利用井内热传递特点,建立了有隔水管和无隔水管时井下循环温度的二维数学模型和静止温度的一维数学模型,针对两模型的特点,分别用有限差分法和数值解法进行求解。分析了多个参数对井内循环温度的影响。利用Borland C++ Builder6.0编制了计算机软件,将钻井液中水合物生成的压力-温度条件与井筒中温度及压力分布相结合,分析了各计算参数对水合物形成的影响。钻井液中水合物形成问题主要是通过保持钻井液温度、改善钻井液的性能或加入水合物抑制剂等方法来解决。