钻井时,必须考虑的天然气水合物的物理力学性质有: (1) 天然气水合物分解后释放大量气体,根据天然气水合物填充率,其体积会膨胀至120～170倍; (2) 其在低湿、高压条件下稳定,即在高温、低压下分解; (3) 天然气水合物的平衡条件依其气体和水溶液的混合成分而发生变化; (4) 天然气水合物的分解为吸热反应; (5) 天然气水合物分解生成的水和气容易再生成天然气水合物; (6) 目前,原位状态的天然气水合物的物性不太清楚。
天然气水合物层的钻井方法主要有2 种:
(1) 分解抑法:分解抑法是通过提高泥浆密度、增大井内压力和泥浆的冷却,将相平衡状态维持在天然气水合物的分解抑制状态的钻井方法。钻进永冻土一般都采用这种方法。
(2) 分解容许法:分解容许法是由L. J . Frankin提出的,该方法使用低密度未冷却泥浆诱发天然气水合物分解,然而,这种分解是被控制的。气体通过钻机上的回转分流器和大容量低压气体分离器进行处理。钻头进尺受气体的安全处理能力的限制。更换钻头而起下钻、电测井和套管水泥固井作业等需要使天然气水合物停止分解时,需向井内送入重泥浆,抑制天然气水合物的分解。Franklin 的促进气体流入井内的观点同当今的普通压井法相矛盾。该方法尽管在理论上正确,但实际生产可能产生问题。例如,与浅层游离气的适应性、井壁失稳、与天然气水合物层下部游离气层的区别难度等。该方法未得到公众认可,只不过有人采用这种方法进行了实验性钻井。
选自叶建良等《天然气水合物钻井的关键技术与对策》
