本发明涉及石油化工，尤其涉及一种多功能水合物抑制剂及其应用。
背景技术：
1、全球天然气水合物资源极为丰富，大部分蕴藏在海洋深水海底沉积物中，被认为是未来替代煤和石油等传统化石燃料的新型清洁能源。在进行水合物钻探时，由于钻具磨削、摩擦产生的热量以及地层应力状态变化，会破坏水合物稳定存在的温度和压力条件，引发水合物分解，造成井径扩大、井周地层失去胶结支撑而垮塌；水合物分解产生的水和气体进入井筒中会影响钻井液的性能，还可能造成井控问题。此外，深水浅部气层中的天然气以及水合物分解产生的气体还可能在海底低温高压井筒中生成或再次生成天然气水合物，堵塞井筒。因此，有效抑制地层水合物分解以及井筒水合物的再生成是天然气水合物钻井面临的关键难题。
2、理论上可通过降低钻井液温度、提高钻井液密度以及加入化学剂来抑制水合物分解。降低钻井液温度需要大功率冷却设备，提高钻井液密度需要考虑地层承压能力避免井漏。因此使用抑制剂是目前可行且有效的抑制水合物分解的途径。已有文献报道使用聚乙烯基吡咯烷酮pvp、聚乙烯基己内酰胺pvcap以及卵磷脂可以延缓水合物分解，但抑制效果还有待进一步提高。
3、在抑制水合物生成方面，目前深水油气和水合物钻探仍依靠高浓度的热力学抑制剂氯化钠和乙二醇来防止水合物生成，用量大、成本高、不环保。为此，学者们探讨了多种低剂量的动力学抑制剂，包括pvp、pvcap、氨基酸、离子液体等，它们无法改变水合物生成的热力学条件，而是通过吸附作用抑制水合物的成核或生长。但在深水水合物地层钻井井筒低温高压这一高过冷度条件下，大部分动力学抑制剂都难以发挥正常的抑制作用。已有研究表明，天然气水合物再生成过程中可能存在“记忆效应”，其表现为水合物再次形成的诱导时间远低于首次形成的诱导时间，即水合物分解形成的水重新形成水合物的诱导时间要短得多。因此，在水合物地层钻井中，不仅需要考虑抑制地层中的天然气在井筒中形成水合物，还需要考虑如何有效抑制水合物分解产生的气体在“记忆效应”下再次形成水合物，但目前缺乏水合物再生成的抑制剂研究。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多功能水合物抑制剂及其应用。本发明提供的多功能水合物抑制剂既能抑制地层中水合物的分解，减小井壁失稳风险，还能抑制浅部气层的天然气在钻井液中的生成以及水合物分解产生的气体在井筒中的再生成，降低井筒堵塞风险。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种多功能水合物抑制剂，包括聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖；
4、所述聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
5、将壳聚糖溶解于酸性溶液，得到壳聚糖溶液；
6、将所述壳聚糖溶液、n-乙烯基吡咯烷酮和引发剂混合，得到的反应液进行聚合接枝反应，得到所述聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖。
7、优选地，所述酸性溶液为醋酸和/或盐酸，所述酸性溶液的质量分数为1～1.5％。
8、优选地，所述溶解在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速率为100～600r/min，时间为20～120min。
9、优选地，所述引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁腈和过氧化氢中的一种或多种。
10、优选地，所述反应液中，壳聚糖的浓度为10～30g/l，n-乙烯基吡咯烷酮的浓度为60～150g/l，引发剂的浓度为0.01～0.06mol/l。
11、优选地，所述聚合接枝反应的温度为60～90℃，时间为2～14h。
12、优选地，所述功能水合物抑制剂还包括增效剂；所述增效剂为卵磷脂、抗冻蛋白和韦兰胶中的一种或多种。
13、优选地，所述多功能水合物抑制剂中增效剂的质量分数≤30％。
14、本发明还提供了上述技术方案所述的多功能水合物抑制剂在钻井液中的应用。
15、优选地，所述多功能水合物抑制剂在钻井液中的含量为0.1～1.2wt％。
16、本发明提供了一种多功能水合物抑制剂，包括聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖；所述聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖的制备方法包括以下步骤：将壳聚糖溶解于酸性溶液，得到壳聚糖溶液；将所述壳聚糖溶液、n-乙烯基吡咯烷酮和引发剂混合，得到的反应液进行聚合接枝反应，得到所述聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖。本发明的多功能水合物抑制剂以聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖为主要成分，将其加入钻井液后可发挥一剂多能的作用，既能抑制地层中水合物的分解，减小井壁失稳风险，还能抑制浅部气层的天然气在钻井液中的生成以及水合物分解产生的气体在井筒中的再生成，降低井筒堵塞风险。
1.一种多功能水合物抑制剂，其特征在于，包括聚n-乙烯基吡咯烷酮接枝的壳聚糖；
2.根据权利要求1所述的多功能水合物抑制剂，其特征在于，所述酸性溶液为醋酸和/或盐酸，所述酸性溶液的质量分数为1～1.5％。
3.根据权利要求1或2所述的多功能水合物抑制剂，其特征在于，所述溶解在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速率为100～600r/min，时间为20～120min。
4.根据权利要求1所述的多功能水合物抑制剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁腈和过氧化氢中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的多功能水合物抑制剂，其特征在于，所述反应液中，壳聚糖的浓度为10～30g/l，n-乙烯基吡咯烷酮的浓度为60～150g/l，引发剂的浓度为0.01～0.06mol/l。
6.根据权利要求1或5所述的多功能水合物抑制剂，其特征在于，所述聚合接枝反应的温度为60～90℃，时间为2～14h。
7.根据权利要求1所述的多功能水合物抑制剂，其特征在于，所述功能水合物抑制剂还包括增效剂；所述增效剂为卵磷脂、抗冻蛋白和韦兰胶中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的多功能水合物抑制剂，其特征在于，所述多功能水合物抑制剂中增效剂的质量分数≤30％。
9.权利要求1～8任一项所述的多功能水合物抑制剂在钻井液中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述多功能水合物抑制剂在钻井液中的含量为0.1～1.2wt％。