CN113216902A - 一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置及使用方法，属于海洋油气勘探开发技术领域。装置包括水合物堵塞解堵系统、流体流动系统、数据实时监测传输系统、数据处理系统和反应控制系统，其中，流体流动系统内设置有水合物堵塞解堵系统，水合物堵塞解堵系统内设置有数据实时监测传输系统，水合物堵塞解堵系统连接有反应控制系统，反应控制系统和数据实时监测传输系统均连接至数据处理系统。本发明提供综合利用机械粉碎法、加热法和注入水合物抑制剂法清除深水气井中水合物堵塞，同时产出天然气水合物堵塞解堵后的天然气，防止水合物二次生成和聚集导致生产管柱底部再次发生堵塞，确保深水油气开采长期安全高效地进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置及使用方法，属于海洋油气勘探开发技术领域。
背景技术
深水完井过程中，井筒内由于存在低温高压环境，会生成水合物，所生成的水合物可能会造成井筒堵塞，严重时甚至可能引发安全事故。此外，井筒一旦发生水合物堵塞，则需要进行繁琐的解堵作业，会延长作业时间，增加作业成本。
为避免水合物堵塞管道带来的各种危害，需要进行水合物防治，其方法主要有绝热法、加热法、注入化学药剂法等，目前最普遍的做法是向管中加入水合物抑制剂，如中国专利文件CN106194165B公开的一种深水气井测试中天然气水合物堵塞监测装置，该装置通过水合物抑制剂注入管线和水合物抑制剂注入接头，向测试管柱内注入水合物抑制剂。而水合物抑制剂分为热力学抑制剂、动力学抑制剂和防聚集剂。
热力学抑制剂通过降低水分子的活性，使水合物平衡曲线向较高压力和较低温度移动。常用的热力学抑制剂可分为盐类抑制剂和醇类抑制剂，动力学抑制剂主要通过特殊结构形成氢键与水合物晶体结合，影响水合物的结晶过程，阻止晶核生长，延缓水合物形成的时间(即增加水合物的诱导时间)，使管线中的流体可以在低于水合物形成温度下流动，而不会产生水合物堵塞问题。这类抑制剂的突出优点是加入浓度低，通常小于3wt％。已开发的动力学抑制主要有水溶性聚合物，包括酰胺类聚合物、酮类聚合物亚胺类聚合物和共聚物等。动力学抑制剂在应用中面临的问题是抑制活性偏低，通用性差，受外界环境影响较大。
水合物的防治要与具体的工况条件结合起来，深水钻井、完井、测试、生产及集输等作业在流动特征、作业时间等方面具有显著的差别，为此提出本发明，在深水气田开发过程中，综合常规油气开发中采用的防治水合物堵塞的方法，制定应用于深水气井天然气水合物堵塞的解堵装置，确保深水油气开采的长期安全高效地进行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，综合利用机械粉碎法、加热法和注入水合物抑制剂法清除深水气井中水合物堵塞，同时产出天然气水合物堵塞解堵后的天然气，防止水合物二次生成和聚集导致生产管柱底部再次发生堵塞，确保深水油气开采长期安全高效地进行。
本发明还提供上述深水气井天然气水合物堵塞解堵装置的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，包括水合物堵塞解堵系统、流体流动系统、数据实时监测传输系统、数据处理系统和反应控制系统，其中，
流体流动系统内设置有水合物堵塞解堵系统，水合物堵塞解堵系统内设置有数据实时监测传输系统，水合物堵塞解堵系统连接有反应控制系统，反应控制系统和数据实时监测传输系统均连接至数据处理系统。
优选的，流体流动系统包括环空管道，环空管道内部中间设置有隔层，隔层一侧的环空管道用于通入水合物抑制剂，隔层另一侧的环空管道用于排出天然气水合物。
进一步优选的，隔层一侧的环空管道下方设置有第一单向阀，保证水合物抑制剂单向向下流动，隔层另一侧的环空管道下方设置有第二单向阀，保证天然气水合物可以单向向上排出。
优选的，环空管道为凸形管道，方便环空管道进入井筒，避免整个环空管道与井筒内壁接触，增大摩擦力，环空管道外侧下端设置橡胶圈，保证密封。
优选的，水合物堵塞解堵系统包括钻头、电动机和加热板，加热板设置于环空管道下端，加热板上设置有电动机，钻头穿过加热板连接至电动机，电动机和加热板均通过反应控制系统连接至数据处理系统。
优选的，数据实时监测传输系统包括井下监测装置和井口监测装置，井下监测装置包括温度传感器、压力传感器和温压传感器，温度传感器和压力传感器均设置于加热板上，温压传感器设置于井筒底部，温度传感器和压力传感器用于监测处于天然气水合物上部的温度和压力，根据该处温度、压力数据实时调整系统工作状态，温压传感器用于实时监测水合物堵塞处下方的温度和压力，温度传感器、压力传感器和温压传感器均连接至数据处理系统；
井口监测装置包括温度计、压力计和流量计，温度计、压力计和流量计均设置于井筒出口管道上，井筒出口管道连接至环空管道排出天然气水合物的一侧，监测井口产出流体的温度、压力及流量(包括气体流量和液体流量)，温度计、压力计和流量计监测到的数据直接传输给数据处理系统。
优选的，反应控制系统包括水合物抑制剂注入装置、钻头转速控制装置和加热板功率控制装置；
水合物抑制剂注入装置包括：信号执行机构c、水合物抑制剂储罐和注入泵，水合物抑制剂储罐通过注入泵连接至环空管道，注入泵通过信号执行机构c连接至数据处理系统；
钻头转速控制装置包括：信号执行机构a、光电调节器a和光纤接口a，电动机依次通过光纤接口a、光电调节器a和信号执行机构a连接至数据处理系统；
信号执行机构a接收数据处理系统发出的井下钻头转速调节指令，光电调节器a将指令由电信号转换为光信号，并通过光纤接口a及光缆传输至电动机，调节井下钻头转速，进而调节水合物破碎速率。
加热板功率控制装置包括：信号执行机构b、光电调节器b和光纤接口b，加热板依次通过光纤接口b、光电调节器b和信号执行机构b连接至数据处理系统；
信号执行机构b接收数据处理系统发出的加热板功率调节指令，光电调节器b将指令由电信号转换为光信号，并通过光纤接口b及光缆传输至加热板，调节加热板功率，进而调节加热板温度。
优选的，数据处理系统为计算机控制系统，计算机控制系统通过光电调节器c和光纤接口c连接至井下监测装置。
上述深水气井天然气水合物堵塞解堵装置的使用方法，操作步骤如下：
(1)监测堵塞位置处温度和压力
当深水气井中发生水合物堵塞后，地面牵引装置通过柔性钢丝绳向井筒内下放解堵装置至堵塞处，通过数据实时监测传输系统实时监测数据变化：
①在第一单向阀和第二单向阀关闭的前提下，通过压力传感器监测堵塞位置处的压力值P1，并将压力传感器监测到的数据通过光纤接口c和光电解调器c传输到数据处理系统，同时温压传感器监测堵塞位置下部的压力P2；
②在第一单向阀和第二单向阀关闭的前提下，通过温度传感器测量堵塞位置的温度T1，温度传感器监测到的数据传输到数据分析处理系统；
③根据测得的堵塞位置处的压力大小P2，通过水合物相平衡曲线计算得到水合物的相平衡温度T2；
(2)计算水合物抑制剂注入浓度
根据监测的数据，数据处理系统计算防止水合物在堵塞位置再次生成所需的水合物抑制剂注入浓度，注入浓度由Hammerschmidt公式确定：
式中，X为液态水相中水合物抑制剂重量百分数；ΔT为水合物形成的温降，单位为K；M为水合物抑制剂的摩尔分子质量，g/mol；Ki为常数。
(3)确定钻头速率
水合物堵塞解堵系统中，钻头的作用为通过施加压力、摩擦生热来破碎堵塞的水合物，由于堵塞水合物的厚度不同、部分物理性质不同，破碎过程中的钻压、转速、钻头的磨损程度不同，钻速需及时做出调整，调整步骤如下；
①钻压对钻速的影响
通过钻压与钻速的关系曲线，得知钻压在较大变化范围内与钻速近似呈线性关系，表示为：
vpc＝k1(W-M) (2)
式中，vpc为钻速，m/h；k1为比例系数；W为钻压，kN；M为门限钻压，kN。
②转速对钻速的影响
随着转速的提高，钻速是以指数关系变化的，可以表示为：
vpc＝k2nλ (3)
式中，k2为比例系数；n为转速，r/min；λ为转速指数，一般小于1，与水合物性质有关。
③在分析各因素对钻速影响的基础上，把各影响因素归纳到一起，建立各影响因素与钻速之间的综合关系式，以此调整钻速：
式中，KR为底层可钻性系数，与堵塞的水合物性质有关；Cp为压差影响系数，为实际钻速与零压差条件下的钻速之比，当堵塞的固态水合物机械特性、钻头类型一定时，式中的KR、M、λ均为固定不变的常量，可以通过现场的钻进实验和钻头资料确定。
(4)加热板功率实时调节
水合物分解过程是吸热的，并且与热交换有关，而钻头破碎下来的水合物全部需要吸热分解，水合物吸热分解速率为rhf，通过水合物形成焓、水合物分解速率以及水合物分子量的关系，建立水合物分解吸热速率的表达式：
式中，Q为水合物吸热分解速率，J/s；rhf为水合物分解速率，kg/s；Δh为水合物形成焓，j/mol；Mh为气体水合物的分子量，kg/mol；
数据处理系统通过计算，得到水合物的吸热分解速率，然后通过设置加热板的加热功率，为保证破碎的水合物高效快速分解，需要使得加热功率Q1大于水合物分解吸热速率Q。
(5)实时监测堵塞处压力，判断水合物堵塞严重情况
随着水合物堵塞的不断清除，水合物层会逐渐变薄，在下部天然气压力的作用下，水合物堵塞段会向上移动，当水合物与管壁间的粘附摩擦力小于其底部受到的气体压力时，会对解堵装置产生一定的作用力，而这时压力传感器监测的压力P1会产生变化，数据处理系统比较P1和P2的数据大小，如果P1和P2的数据逐渐接近，说明堵塞情况趋于好转；
当P1和P2之差趋近于0时，说明堵塞已经清除完毕，解堵工作完成，地面牵引装置上提解堵装置，天然气在压力作用下通过排出管道缓慢排除，当压力传感器检测的压力值大小变为地层正常压力值大小时，解堵装置彻底关闭，恢复正常生产。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，综合利用机械粉碎法、加热法和注入水合物抑制剂法清除深水气井中水合物堵塞，同时产出天然气水合物堵塞解堵后的天然气，防止水合物二次生成和聚集导致生产管柱底部再次发生堵塞，确保深水油气开采长期安全高效地进行。
2、本发明可实时调节钻头钻速和加热板的加热功率，保证整个解堵过程迅速高效，提高了作业效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明环空管道的截面示意图；
图3为不同气体组分下天然气水合物的相平衡曲线图；
其中：1、温压传感器；2、天然气水合物；3、钻头；4、压力传感器；5、温度传感器；6、加热板；7、橡胶圈；8、第一单向阀；9、第二单向阀；10、电动机；11、环空管道；12、光电调节器a；13、光纤接口a；14、压力计；15、流量计；16、温度计；17、光缆；18、信号执行机构a；19、水合物抑制剂储罐；20、注入泵；21、水合物抑制剂注入管线；22、注入接头；23、计算机控制系统；24、光电调节器b；25、光电调节器c；26、光纤接口b；27、光纤接口c；28、信号执行机构b；29、信号执行机构c；30、井筒；31、隔层。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1-2所示，一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，包括水合物堵塞解堵系统、流体流动系统、数据实时监测传输系统、数据处理系统和反应控制系统，其中，
流体流动系统内设置有水合物堵塞解堵系统，水合物堵塞解堵系统内设置有数据实时监测传输系统，水合物堵塞解堵系统连接有反应控制系统，反应控制系统和数据实时监测传输系统均连接至数据处理系统。
流体流动系统包括环空管道11，环空管道11内部中间设置有隔层31，隔层31一侧的环空管道用于通入水合物抑制剂，隔层另一侧的环空管道用于排出天然气水合物。
环空管道11为凸形管道，方便环空管道进入井筒30，避免整个环空管道与井筒内壁接触，增大摩擦力，环空管道11外侧下端设置橡胶圈7，保证密封。
水合物堵塞解堵系统包括钻头3、电动机10和加热板6，加热板6设置于环空管道11下端，加热板6上设置有电动机6，钻头3穿过加热板6连接至电动机10，电动机10和加热板6均通过反应控制系统连接至数据处理系统。
数据实时监测传输系统包括井下监测装置和井口监测装置，井下监测装置包括温度传感器5、压力传感器4和温压传感器1，温度传感器1和压力传感器4均设置于加热板6上，温压传感器1设置于井筒30底部，温度传感器5和压力传感器4用于监测处于天然气水合物2上部的温度和压力，根据该处温度、压力数据实时调整系统工作状态，温压传感器1用于实时监测水合物堵塞处下方的温度和压力，温度传感器5、压力传感器4和温压传感器1均连接至数据处理系统；
井口监测装置包括温度计16、压力计14和流量计15，温度计16、压力计14和流量计15均设置于井筒30出口管道上，井筒出口管道连接至环空管道排出天然气水合物的一侧，温度计16、压力计14和流量计15监测排出天然气水合物的温度、压力及流量(包括气体流量和液体流量)，温度计16、压力计14和流量计15监测到的数据直接传输给数据处理系统，通过天然气水合物的排出数据间接得到解堵效果。
反应控制系统包括水合物抑制剂注入装置、钻头转速控制装置和加热板功率控制装置；
水合物抑制剂注入装置包括：信号执行机构c29、水合物抑制剂储罐19和注入泵20，水合物抑制剂储罐19连接注入泵20，注入泵20通过水合物抑制剂注入管线21和注入接头22连接至环空管道11，注入泵20通过信号执行机构c29连接至数据处理系统；
钻头转速控制装置包括：信号执行机构a18、光电调节器a12和光纤接口a13，电动机依次通过光纤接口a13、光电调节器a12和信号执行机构a18连接至数据处理系统；
信号执行机构a18接收数据处理系统发出的井下钻头转速调节指令，光电调节器a12将指令由电信号转换为光信号，并通过光纤接口a13及光缆17传输至电动机，调节井下钻头转速，进而调节水合物破碎速率。信号执行机构a为市购信号执行原件，用于传输信号，控制电动机。
加热板功率控制装置包括：信号执行机构b28、光电调节器b24和光纤接口b26，加热板依次通过光纤接口b26、光电调节器b24和信号执行机构b28连接至数据处理系统；
信号执行机构b接收数据处理系统发出的加热板功率调节指令，光电调节器b将指令由电信号转换为光信号，并通过光纤接口b及光缆传输至加热板，调节加热板功率，进而调节加热板温度。
数据处理系统为计算机控制系统23，计算机控制系统23通过光电调节器c25和光纤接口c27连接至井下监测装置。
实施例2：
一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，结构如实施例1所述，不同之处在于，隔层31一侧的环空管道11下方设置有第一单向阀8，保证水合物抑制剂单向向下流动，隔层31另一侧的环空管道11下方设置有第二单向阀9，被分解的天然气水合物由于密度差异和高压能量，可以不断从第二单向阀排出，进而保证了天然气水合物可以单向向上排出。
实施例3：
一种如实施例2所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置的使用方法，操作步骤如下：
(1)监测堵塞位置处温度和压力
当深水气井中发生水合物堵塞后，地面牵引装置通过柔性钢丝绳向井筒内下放解堵装置至堵塞处，通过数据实时监测传输系统实时监测数据变化：
①在第一单向阀和第二单向阀关闭的前提下，通过压力传感器监测堵塞位置处的压力值P1，并将压力传感器监测到的数据通过光纤接口c和光电解调器c传输到数据处理系统，同时温压传感器监测堵塞位置下部的压力P2；
②在第一单向阀和第二单向阀关闭的前提下，通过温度传感器测量堵塞位置的温度T1，温度传感器监测到的数据传输到数据分析处理系统；
③根据测得的堵塞位置处的压力大小P2，通过水合物相平衡曲线计算得到水合物的相平衡温度T2；
首先根据作业现场资料确定采出气体中的气体成分，然后结合图3，找到压力P2下对应的相平衡温度T2，图.3为不同气体组分下天然气水合物的相平衡曲线(参考自王淑红《外界条件变化对天然气水合物相平衡曲线及稳定带厚度的影响》)。
(2)计算水合物抑制剂注入浓度
根据监测的数据，数据处理系统计算防止水合物在堵塞位置再次生成所需的水合物抑制剂注入浓度，注入浓度由Hammerschmidt公式确定：
式中，X为液态水相中水合物抑制剂重量百分数；ΔT为水合物形成的温降，单位为K；M为水合物抑制剂的摩尔分子质量，g/mol；Ki为常数。
(3)确定钻头速率
水合物堵塞解堵系统中，钻头的作用为通过施加压力、摩擦生热来破碎堵塞的水合物，由于堵塞水合物的厚度不同、部分物理性质不同，破碎过程中的钻压、转速、钻头的磨损程度不同，钻速及时做出调整，调整步骤如下；
①钻压对钻速的影响
通过钻压与钻速的关系曲线，得知钻压在较大变化范围内与钻速近似呈线性关系，表示为：
vpc＝k1(W-M) (2)
式中，Vpc为钻速，m/h；k1为比例系数；W为钻压，kN；M为门限钻压，kN。
②转速对钻速的影响
随着转速的提高，钻速是以指数关系变化的，可以表示为：
vpc＝k2nλ (3)
式中，k2为比例系数；n为转速，r/min；λ为转速指数，一般小于1，与水合物性质有关。
③在分析各因素对钻速影响的基础上，把各影响因素归纳到一起，建立各影响因素与钻速之间的综合关系式：
式中，KR为底层可钻性系数，与堵塞的水合物性质有关；Cp为压差影响系数，为实际钻速与零压差条件下的钻速之比，当堵塞的固态水合物机械特性、钻头类型一定时，式中的KR、M、λ都为固定不变的常量，可以通过现场的钻进实验和钻头资料确定。
(4)加热板功率实时调节
水合物分解过程是吸热的，并且与热交换有关，而钻头破碎下来的水合物全部需要吸热分解，水合物吸热分解速率为rhf，通过水合物形成焓、水合物分解速率以及水合物分子量的关系，建立水合物分解吸热速率的表达式：
式中，Q为水合物吸热分解速率，J/s；rhf为水合物分解速率，kg/s；Δh为水合物形成焓，j/mol；Mh为气体水合物的分子量，kg/mol；
数据处理系统通过计算，得到水合物的吸热分解速率，然后通过设置加热板的加热功率，为保证破碎的水合物高效快速分解，需要使得加热功率Q1大于水合物分解吸热速率Q。
(5)实时监测堵塞处压力，判断水合物堵塞严重情况
随着水合物堵塞的不断清除，水合物层会逐渐变薄，在下部天然气压力的作用下，水合物堵塞段会向上移动，当水合物与管壁间的粘附摩擦力小于其底部受到的气体压力时，会对解堵装置产生一定的作用力，而这时压力传感器监测的压力P1会产生变化，数据处理系统比较P1和P2的数据大小，如果P1和P2的数据逐渐接近，说明堵塞情况趋于好转；
当P1和P2之差趋近于0时，说明堵塞已经清除完毕，解堵工作完成，地面牵引装置上提解堵装置，天然气在压力作用下通过排出管道缓慢排除，当压力传感器检测的压力值大小变为地层正常压力值大小时，解堵装置彻底关闭，恢复正常生产。
本实施例综合利用机械粉碎法、加热法和注入水合物抑制剂法清除深水气井中水合物堵塞，同时产出天然气水合物堵塞解堵后的天然气，防止水合物二次生成和聚集导致生产管柱底部再次发生堵塞，确保深水油气开采长期安全高效地进行。
Claims (10)
1.一种深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，包括水合物堵塞解堵系统、流体流动系统、数据实时监测传输系统、数据处理系统和反应控制系统，其中，
流体流动系统内设置有水合物堵塞解堵系统，水合物堵塞解堵系统内设置有数据实时监测传输系统，水合物堵塞解堵系统连接有反应控制系统，反应控制系统和数据实时监测传输系统均连接至数据处理系统。
2.如权利要求1所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，流体流动系统包括环空管道，环空管道内部中间设置有隔层，隔层一侧的环空管道用于通入水合物抑制剂，隔层另一侧的环空管道用于排出天然气水合物。
3.如权利要求2所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，隔层一侧的环空管道下方设置有第一单向阀，隔层另一侧的环空管道下方设置有第二单向阀。
4.如权利要求3所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，环空管道为凸形管道，环空管道外侧下端设置橡胶圈。
5.如权利要求4所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，水合物堵塞解堵系统包括钻头、电动机和加热板，加热板设置于环空管道下端，加热板上设置有电动机，钻头穿过加热板连接至电动机，电动机和加热板均通过反应控制系统连接至数据处理系统。
6.如权利要求5所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，数据实时监测传输系统包括井下监测装置和井口监测装置，井下监测装置包括温度传感器、压力传感器和温压传感器，温度传感器和压力传感器均设置于加热板上，温压传感器设置于井筒底部，温度传感器、压力传感器和温压传感器均连接至数据处理系统；
井口监测装置包括温度计、压力计和流量计，温度计、压力计和流量计均设置于井筒出口管道上，井筒出口管道连接至环空管道排出天然气水合物的一侧。
7.如权利要求6所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，反应控制系统包括水合物抑制剂注入装置、钻头转速控制装置和加热板功率控制装置；
水合物抑制剂注入装置包括：信号执行机构c、水合物抑制剂储罐和注入泵，水合物抑制剂储罐通过注入泵连接至环空管道，注入泵通过信号执行机构c连接至数据处理系统；
钻头转速控制装置包括：信号执行机构a、光电调节器a和光纤接口a，电动机依次通过光纤接口a、光电调节器a和信号执行机构a连接至数据处理系统；
加热板功率控制装置包括：信号执行机构b、光电调节器b和光纤接口b，加热板依次通过光纤接口b、光电调节器b和信号执行机构b连接至数据处理系统。
8.如权利要求7所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置，其特征在于，数据处理系统为计算机控制系统，计算机控制系统通过光电调节器c和光纤接口c连接至井下监测装置。
9.一种如权利要求8所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)监测堵塞位置处温度和压力
当深水气井中发生水合物堵塞后，地面牵引装置通过柔性钢丝绳向井筒内下放解堵装置至堵塞处，通过数据实时监测传输系统实时监测数据变化：
①在第一单向阀和第二单向阀关闭的前提下，通过压力传感器监测堵塞位置处的压力值P1，并将压力传感器监测到的数据通过光纤接口c和光电解调器c传输到数据处理系统，同时温压传感器监测堵塞位置下部的压力P2；
②在第一单向阀和第二单向阀关闭的前提下，通过温度传感器测量堵塞位置的温度T1，温度传感器监测到的数据传输到数据分析处理系统；
③根据测得的堵塞位置处的压力大小P2，通过水合物相平衡曲线计算得到水合物的相平衡温度T2；
(2)计算水合物抑制剂注入浓度
根据监测的数据，数据处理系统计算防止水合物在堵塞位置再次生成所需的水合物抑制剂注入浓度，注入浓度由Hammerschmidt公式确定：
式中，X为液态水相中水合物抑制剂重量百分数；ΔT为水合物形成的温降，单位为K；M为水合物抑制剂的摩尔分子质量，g/mol；Ki为常数；
(3)确定钻头速率
水合物堵塞解堵系统中，钻头的作用为通过施加压力、摩擦生热来破碎堵塞的水合物，由于堵塞水合物的厚度不同、部分物理性质不同，破碎过程中的钻压、转速、钻头的磨损程度不同，钻速需及时做出调整；
(4)加热板功率实时调节
水合物分解过程是吸热的，并且与热交换有关，而钻头破碎下来的水合物全部需要吸热分解，水合物吸热分解速率为rhf，通过水合物形成焓、水合物分解速率以及水合物分子量的关系，建立水合物分解吸热速率的表达式：
式中，Q为水合物吸热分解速率，J/s；rhf为水合物分解速率，kg/s；Δh为水合物形成焓，j/mol；Mh为气体水合物的分子量，kg/mol；
数据处理系统通过计算，得到水合物的吸热分解速率，然后通过设置加热板的加热功率，为保证破碎的水合物高效快速分解，需要使得加热功率Q1大于水合物分解吸热速率Q；
(5)实时监测堵塞处压力，判断水合物堵塞严重情况
随着水合物堵塞的不断清除，水合物层会逐渐变薄，在下部天然气压力的作用下，水合物堵塞段会向上移动，当水合物与管壁间的粘附摩擦力小于其底部受到的气体压力时，会对解堵装置产生一定的作用力，而这时压力传感器监测的压力P1会产生变化，数据处理系统比较P1和P2的数据大小，如果P1和P2的数据逐渐接近，说明堵塞情况趋于好转；
当P1和P2之差趋近于0时，堵塞已经清除完毕，解堵工作完成，地面牵引装置上提解堵装置，天然气在压力作用下通过排出管道缓慢排除，当压力传感器检测的压力值大小变为地层正常压力值大小时，解堵装置彻底关闭，恢复正常生产。
10.如权利要求9所述的深水气井天然气水合物堵塞解堵装置的使用方法，其特征在于，步骤(3)中钻速调整步骤如下：
①钻压对钻速的影响
通过钻压与钻速的关系曲线，得知钻压在较大变化范围内与钻速近似呈线性关系，表示为：
vpc＝k1(W-M) (2)
式中，vpc为钻速，m/h；k1为比例系数；W为钻压，kN；M为门限钻压，kN；
②转速对钻速的影响
随着转速的提高，钻速是以指数关系变化的，可以表示为：
vpc＝k2nλ (3)
式中，k2为比例系数；n为转速，r/min；λ为转速指数，一般小于1，与水合物性质有关；
③在分析各因素对钻速影响的基础上，把各影响因素归纳到一起，建立各影响因素与钻速之间的综合关系式，以此调整钻速：
式中，KR为底层可钻性系数，与堵塞的水合物性质有关；Cp为压差影响系数，为实际钻速与零压差条件下的钻速之比，当堵塞的固态水合物机械特性、钻头类型一定时，式中的KR、M、λ均为固定不变的常量，通过现场的钻进实验和钻头资料确定。
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