An evaluation of emerging technologies in kinetic inhibitors incorporating various amphiphilic molecules to reveal interactions and possible synergies in those, intended for use in an aqueous base drilling fluid.

Abstract

Water-based drilling fluids are primarily chosen for drilling of deep water wells in the North Sea Region, and thermodynamic inhibitors like monoethylene glycol (MEG) and KCl are the only sufficient hydrate inhibitors used. With the exploration in deeper waters there is an increased demand for hydrate inhibitive drilling fluids with lower density than those typically formulated with high salt concentrations. Use of MEG is occasionally also a controversial choice while drilling kaolinite- and illite-rich clays, as the glycol has dispersive effect on those formations causing frequent problems with bit balling and high dilution rates. The environmental impacts, the high dosages used, and the high costs associated with MEG present additional disadvantages. The background for this project was to investigate a broader range of gas hydrate inhibitors in search for fluids which can handle this new challenges.

Gasshydrater er et is-liknende faste stoffer som dannes som følge av at naturgass og vann reagerer under høyt trykk og lav temperatur. Faren for potensiell dannelse av gass hydrater er et økende problem ettersom vannbaserte væskesystemer blir mer og mer hyppig brukt ved dypvannsboring i Nordsjøen. Vannbaserte borevæsker er mer foretrukket enn oljebaserte borevæsker på grunn deres lave giftighet for miljøet. Det høye vanninnholdet i disse borevæskene er en utmerket kilde til dannelse av gasshydrater. I dag brukes termodynamiske inhibitorer som monoetylen glykol (MEG) og KCl. Disse er de eneste tilstrekkelige inhibitorene. Et høyt saltinnhold vil gi en for høy tetthet til å bli brukt i lavtetthets borevæsker for dypvannsboring. Bruken av MEG vil gi uønskede reaksjoner med kaolinitt- of illitt-rike leirer og har dispergerende effekt på disse formasjonene, noe som vanligvis forårsaker problemer med agglomerering av borekaks på borekronen og høye fortynningsrater. MEG blir også brukt i høye doser og er giftig for miljøet. Bruken av lav-dose kinetiske inhibitorer er vanligvis brukt i borevæsker idag på grunn av deres lave dosering og lave giftighet. Problemet ved bruken av disse inhibitorene er at de ikke gir en høy nok grad av ”subcooling” under disse ekstreme forholdene. Bakgrunnen for dette prosjektet var å undersøke et bredere utvalg av gasshydrat-inhibitorer for å erstatte de tradisjonelt brukte termodynamiske inhibitorene, for å finne væsker som kan takle disse nye utfordringene.