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[摘 要]钻井中如果要完全控制和阻止天然气水合物的形成，那么只在钻井液中加入化学抑制剂不再是安全和有效的解决办法。然而井眼和钻井隔水管的重要部分是完全暴露于水合物的淤积物中的。尽管水合物引起的事故发生的次数很低，但是水合物事故的扩大对于经济效益以及环境风险是很严重的，这也证明了开发一种能够预防和清除水合物的方案是很重要的。
[关键词]天然气；水合物；危害；对策
中图分类号：TE09 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0368-01
1.天然气水合物的危害
下面是在深水钻井和完井作业中已经确定的以及可能存在的与天然气水合物相关的事故：（1）由于泥线处的气窜所形成的天然气水合物能够堵塞井口液压接头，而如果液压接头如果发生堵塞，则井口装置将会失效。（2）天然气水合物会堵塞井控设备中的压井管线和节流管线，并且会损害防喷器（BOP）闸板。（3）在油管和套管的环空中由于天然气的泄漏所产生的天然气水合物会导致卡钻。（4）天然气在密闭的套管环空内移动并且形成天然气水合物，而通过加热分解天然气水合物，就会导致套管内部压力上升而发生破坏或者套管外部破裂。（5）天然气水合物的形成会使钻井液中水的含量发生改变，就会改变钻井液的性能，从而导致重晶石沉降、环空堵塞和钻柱卡钻等。
2.减轻形成水合物的风险
完全阻止水合物的形成是不可能的。因此，我们需要最大程度的减少和减轻形成水合物的风险。目前，有一些方法和经过改进的设备可以最大程度的减轻形成水合物的危害。
2.1 关井时期
在关井时期，水合物的形成是不可避免的，因此我们需要找到一种能轻易清除水合物且清除物不会在井中复杂折返而方法。我们的原理是水合物在井眼内部形成，然后再运移到防喷器中，因为这些水合物（大约为920kg/m3）比钻井液更轻。通过实验验证，发现油水界面能有效的防止水合物运移到顶部。但是，在一段时间之后，被圈闭在油水界面的天然气水合物会有足够的能量穿过浮动的油塞。因此在关井时期，我们可以在防喷器下面注入100m的油基化学药剂，防止水合物的上移。
2.2 井控时期
深水井控的指导方针是司钻方法，因为循环的启动非常快，同时循环也会减少设备冷却和天然气运移的时间。但在预防和减少水合物上，这种方法有一些不便之处，如：在压井过程中，节流管线中的摩擦损失非常高，会导致循环流速降低，同时使系统温度迅速降低。
为了最大程度的减少摩擦损失，需要使用压井和节流管线循环处理井涌。但是由于天然气水合物的存在，节流管线中可能存在被堵塞的危险。
考虑到上述问题，我们设计了一种新型的井控方法，这种方法的目标是抵消节流管线的摩擦损失。这种方法是由具有防喷作用的混合泥浆和具有低密度和高流变性能的AFR循环钻井液组成。进入到节流管线中的混合流体的密度和流变性能与原始钻井液的性能非常相似，这种混合流体会降低节流管汇内静水压力和摩擦损失。
从预防水合物的立场来看，AFR方法具有以下几点优点：
（1）保持在套管鞋处具有相同的压力边界，且这种方法就比司钻方法具有更高的流速。（2）将清洁液（油基或抑制水）以高速泵入压井管线和穿过防喷器。将天然气水合物就不断的冲出，使其不能轻易的累积。（3）AFR流体在被泵入之前，很容易被加热，这就可以提高压井液进入井筒时的温度，能够有效的防止天然气水合物的形成。（4）在防喷器出口处可以安装导向喷嘴，这样就对流体温度的影响可以忽略不计，而且喷嘴可以帮助清洗水合物堵塞。
3.天然气水合物的治理对策
有几种可能的方法可以清除水合物堵塞，这些方法包括外部加热、内部加热、减压、化学分解和机械破坏。在下面我们将讨论这每一种方法的优点、缺点和可行性。
3.1 外部加热
使用遥控潜水器（ROV）进行化学加热垫圈的外部加热方法在技术是可行的，但是外部加热还是有很多的缺点。要进行外部加热，就需要有确定堵塞位置的方法。而且化学药剂要进入设备中是非常困难的。例如，浮力就是阻止化学药剂进入压井和节流管线的一个重要因素。同时，使用这种方法，也不能保证由于水合物的分解产生的天然气不会重新形成水合物。
3.2 内部加热
内部加热与外部加热相比，其可行性似乎更高，风险更低，这主要是因为在大多数情况下，堵塞物从顶部开始分解，并允许天然气自由扩散。不管怎样，外部加热存在的问题在内部加热中同样存在。天然气会重新形成水合物，并且会卡住加热装置。圈闭内的压力在形成水合物之后会突然降低，或者水合物堵塞的形成会加快卡钻的危险。钻杆内部加热可能会清洗防喷器堵塞物，在这种情况下，应该建立一种释放压力的方法。如果没有钻杆内部堵塞引起的压力，就不可能超过钻杆的破裂压力。
3.3 减压
减压可能是清除井控系统中够不着部分的唯一有效办法，井控系统中够不着部分有出口管和膨胀弯管等等。减压通过常规的方法很容易实现，例如使用连续油管或者改进井控系统。
3.4 化学分解
化学分解（主要是甲醇）已经成功的清除了井口接头中的堵塞物。对于在防喷器和节流管线中存在水合物的情况而言，想让化学药剂长期保持与水合物接触是很难实现的，这是因为钻井液和水溶性化学药剂（甲醇）的密度存在很大的差别。而化学分解的速度也非常的慢。同时，考虑到钻井设备存储甲醇的能力和钻井设备处理大量甲醇的能力是有限的，所以我們提供了注入管线，甲醇则被压入防喷器中，对防喷器空腔进行清洗。我们的观点是化学分解不能作为清除水合物的主要方法。
3.5 机械清除
在钻井中，机械清除是清除水合物堵塞的最安全的方法，更好的，同时也是最可取的机械消除阻塞物的方法是利用带有喷嘴或是泥浆控制器的连续油管。然而遗憾的是，承压之下的压井和节流管线的垂直通道和用来配合钻钩来打捞补充设备的工艺远没有达到与现场设备匹配的标准。
另一种机械方法是施加压力激动，而这种方法是不被推荐使用的，因为这种方法在流线上的工作经验已经证实了施加压力激动实际上会增加水合物的强度和紧密程度。
4.结论与认识
在超深区域钻井前必须充分考虑到井口、防喷器、压井管汇和节流管汇等处形成水合物的可能性。并且我们还要做出预防水合物形成以及处理水合物的方案。这样才能最大程度的降低钻井风险，降低钻井成本。
参考文献
[1] 胡友林，天然气水合物对深水钻井液的影响及防治[J].天然气工业，2008，28（11）.
[2] 王志远，深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测[J].石油勘探与开发，2008，35（6）.
[关键词]天然气；水合物；危害；对策
中图分类号：TE09 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0368-01
1.天然气水合物的危害
下面是在深水钻井和完井作业中已经确定的以及可能存在的与天然气水合物相关的事故：（1）由于泥线处的气窜所形成的天然气水合物能够堵塞井口液压接头，而如果液压接头如果发生堵塞，则井口装置将会失效。（2）天然气水合物会堵塞井控设备中的压井管线和节流管线，并且会损害防喷器（BOP）闸板。（3）在油管和套管的环空中由于天然气的泄漏所产生的天然气水合物会导致卡钻。（4）天然气在密闭的套管环空内移动并且形成天然气水合物，而通过加热分解天然气水合物，就会导致套管内部压力上升而发生破坏或者套管外部破裂。（5）天然气水合物的形成会使钻井液中水的含量发生改变，就会改变钻井液的性能，从而导致重晶石沉降、环空堵塞和钻柱卡钻等。
2.减轻形成水合物的风险
完全阻止水合物的形成是不可能的。因此，我们需要最大程度的减少和减轻形成水合物的风险。目前，有一些方法和经过改进的设备可以最大程度的减轻形成水合物的危害。
2.1 关井时期
在关井时期，水合物的形成是不可避免的，因此我们需要找到一种能轻易清除水合物且清除物不会在井中复杂折返而方法。我们的原理是水合物在井眼内部形成，然后再运移到防喷器中，因为这些水合物（大约为920kg/m3）比钻井液更轻。通过实验验证，发现油水界面能有效的防止水合物运移到顶部。但是，在一段时间之后，被圈闭在油水界面的天然气水合物会有足够的能量穿过浮动的油塞。因此在关井时期，我们可以在防喷器下面注入100m的油基化学药剂，防止水合物的上移。
2.2 井控时期
深水井控的指导方针是司钻方法，因为循环的启动非常快，同时循环也会减少设备冷却和天然气运移的时间。但在预防和减少水合物上，这种方法有一些不便之处，如：在压井过程中，节流管线中的摩擦损失非常高，会导致循环流速降低，同时使系统温度迅速降低。
为了最大程度的减少摩擦损失，需要使用压井和节流管线循环处理井涌。但是由于天然气水合物的存在，节流管线中可能存在被堵塞的危险。
考虑到上述问题，我们设计了一种新型的井控方法，这种方法的目标是抵消节流管线的摩擦损失。这种方法是由具有防喷作用的混合泥浆和具有低密度和高流变性能的AFR循环钻井液组成。进入到节流管线中的混合流体的密度和流变性能与原始钻井液的性能非常相似，这种混合流体会降低节流管汇内静水压力和摩擦损失。
从预防水合物的立场来看，AFR方法具有以下几点优点：
（1）保持在套管鞋处具有相同的压力边界，且这种方法就比司钻方法具有更高的流速。（2）将清洁液（油基或抑制水）以高速泵入压井管线和穿过防喷器。将天然气水合物就不断的冲出，使其不能轻易的累积。（3）AFR流体在被泵入之前，很容易被加热，这就可以提高压井液进入井筒时的温度，能够有效的防止天然气水合物的形成。（4）在防喷器出口处可以安装导向喷嘴，这样就对流体温度的影响可以忽略不计，而且喷嘴可以帮助清洗水合物堵塞。
3.天然气水合物的治理对策
有几种可能的方法可以清除水合物堵塞，这些方法包括外部加热、内部加热、减压、化学分解和机械破坏。在下面我们将讨论这每一种方法的优点、缺点和可行性。
3.1 外部加热
使用遥控潜水器（ROV）进行化学加热垫圈的外部加热方法在技术是可行的，但是外部加热还是有很多的缺点。要进行外部加热，就需要有确定堵塞位置的方法。而且化学药剂要进入设备中是非常困难的。例如，浮力就是阻止化学药剂进入压井和节流管线的一个重要因素。同时，使用这种方法，也不能保证由于水合物的分解产生的天然气不会重新形成水合物。
3.2 内部加热
内部加热与外部加热相比，其可行性似乎更高，风险更低，这主要是因为在大多数情况下，堵塞物从顶部开始分解，并允许天然气自由扩散。不管怎样，外部加热存在的问题在内部加热中同样存在。天然气会重新形成水合物，并且会卡住加热装置。圈闭内的压力在形成水合物之后会突然降低，或者水合物堵塞的形成会加快卡钻的危险。钻杆内部加热可能会清洗防喷器堵塞物，在这种情况下，应该建立一种释放压力的方法。如果没有钻杆内部堵塞引起的压力，就不可能超过钻杆的破裂压力。
3.3 减压
减压可能是清除井控系统中够不着部分的唯一有效办法，井控系统中够不着部分有出口管和膨胀弯管等等。减压通过常规的方法很容易实现，例如使用连续油管或者改进井控系统。
3.4 化学分解
化学分解（主要是甲醇）已经成功的清除了井口接头中的堵塞物。对于在防喷器和节流管线中存在水合物的情况而言，想让化学药剂长期保持与水合物接触是很难实现的，这是因为钻井液和水溶性化学药剂（甲醇）的密度存在很大的差别。而化学分解的速度也非常的慢。同时，考虑到钻井设备存储甲醇的能力和钻井设备处理大量甲醇的能力是有限的，所以我們提供了注入管线，甲醇则被压入防喷器中，对防喷器空腔进行清洗。我们的观点是化学分解不能作为清除水合物的主要方法。
3.5 机械清除
在钻井中，机械清除是清除水合物堵塞的最安全的方法，更好的，同时也是最可取的机械消除阻塞物的方法是利用带有喷嘴或是泥浆控制器的连续油管。然而遗憾的是，承压之下的压井和节流管线的垂直通道和用来配合钻钩来打捞补充设备的工艺远没有达到与现场设备匹配的标准。
另一种机械方法是施加压力激动，而这种方法是不被推荐使用的，因为这种方法在流线上的工作经验已经证实了施加压力激动实际上会增加水合物的强度和紧密程度。
4.结论与认识
在超深区域钻井前必须充分考虑到井口、防喷器、压井管汇和节流管汇等处形成水合物的可能性。并且我们还要做出预防水合物形成以及处理水合物的方案。这样才能最大程度的降低钻井风险，降低钻井成本。
参考文献
[1] 胡友林，天然气水合物对深水钻井液的影响及防治[J].天然气工业，2008，28（11）.
[2] 王志远，深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测[J].石油勘探与开发，2008，35（6）.