[发明专利]一种环保型天然气水合物分解抑制剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种环保型天然气水合物分解抑制剂及其制备方法与应用。本发明天然气水合物分解抑制剂是3‑[2‑(2‑氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基‑三甲氧基硅烷水解后，与纤维素经脱水缩合反应制备得到。本发明抑制剂的制备方法简单，绿色环保；所得抑制剂具有良好的生物可降解性，能显著增强钻井液体系的水合物分解抑制性，改善水合物储层钻井过程中的井壁稳定性，提升水合物开发钻井过程的安全性。

技术领域

本发明涉及一种环保型天然气水合物分解抑制剂及其制备方法与应用，属于海洋天然气水合物开采技术领域。

背景技术

天然气水合物一般分布于深海沉积物和陆上永久冻土中，全球天然气水合物的储量约为2×10¹⁵m³。天然气水合物具有成为未来能源的潜力，已经在美国、加拿大、中国、印度、日本和韩国等许多国家引起了高度关注。天然气水合物分布的沉积层通常埋深浅、强度低，水合物在其中起胶结作用。深水钻井过程中易引起水合物分解，导致储层力学强度明显降低，会引发井壁失稳、出砂以及滑坡等一系列问题。

目前，通过注入化学剂调节水合物的生成和分解行为的研究取得了一定的进展，现有的水合物钻井液体系多数只考虑了水合物生成抑制的性能。热力学抑制剂一般通过与水分子竞争形成氢键，从而破坏水合物中特定的水分子氢键结构。动力学抑制剂多为高分子，通过酰胺基等吸附基团参与形成氢键，吸附在水合物表面，阻止水合物的进一步生长或分解。果胶、羧甲基纤维素等天然产物在水合物钻井液体系中也有较多的应用，具有过冷度高、环保性能好的特点。中国专利文献CN108359426A公开了一种适用于粉砂质泥岩天然气水合物储藏的钻井液配方，其中以氯化钠、氯化钾作为热力学抑制剂，以聚乙烯吡咯烷酮作为动力学抑制剂，乙二醇乙醚、单正丁基乙二醇作为动力学抑制剂增效剂。但该专利文献中所涉及的抑制剂是抑制天然气水合物生成的抑制剂。

水合物分解抑制剂相关的报道较少，常用的有卵磷脂、聚N-乙烯基吡咯烷酮等。聚N-乙烯基吡咯烷酮是一种商用动力学抑制剂，同时也具有抑制水合物分解的作用。中国专利文献CN109321215A公开了一种适用于天然气水合物地层钻井的水合物分解抑制剂，包括以下质量百分数的原料：聚3-亚甲基2-吡咯烷酮0～100％、卵磷脂0～100％、聚N-乙烯基吡咯烷酮0～100％。但，聚3-亚甲基2-吡咯烷酮的制备步骤繁琐，需要使用有机溶剂，不利于环保；所用聚3-亚甲基2-吡咯烷酮、聚N-乙烯基吡咯烷酮难以降解；并且所得抑制剂的抑制效果有待提高。

因此，开发环保高效的天然气水合物分解抑制剂，是当前水合物开发的研究重点之一。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环保型天然气水合物分解抑制剂及其制备方法与应用。本发明抑制剂的制备方法简单，绿色环保；所得抑制剂具有良好的生物可降解性，能显著增强钻井液体系的水合物分解抑制性，改善水合物储层钻井过程中的井壁稳定性，提升水合物开发钻井过程的安全性。

本发明的技术方案如下：

一种环保型天然气水合物分解抑制剂，所述的天然气水合物分解抑制剂是3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷水解后，与纤维素经脱水缩合反应制备得到；所述3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷水解后具有如下所示结构：

上述环保型天然气水合物分解抑制剂的制备方法，包括步骤：

(1)将偶联剂3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷加入水中，经水解反应得偶联剂溶液；

(2)将纤维素充分分散于水中得纤维素溶液；

(3)将步骤(1)所得偶联剂溶液和步骤(2)所得纤维素溶液混合均匀，滴加乙酸调节pH至3-5；然后于100-110℃下反应，经离心取固体、干燥得到环保型天然气水合物分解抑制剂。