海洋深水油气的开发过程中,深水浅层的水合物地层给固井作业带来了巨大的挑战。水泥浆凝固过程水化放热会导致水合物吸热分解,易造成井眼扩大、井位下沉等问题,致使固井作业失败。为此,设计一种可以直接加入到固井水泥浆中抑制水合物分解的抑制剂,是满足水合物地层固井封隔完整性的关键之一。本文基于卵磷脂可有效抑制水合物分解的研究与应用,开展了卵磷脂抑制水合物分解机理研究、卵磷脂对固井水泥稠化性能与力学性能影响研究,进行了适于固井水泥的水合物分解抑制分子结构设计与评价。在构建卵磷脂-水合物复合模型的基础上,采用分子动力学模拟手段,研究得出卵磷脂分子中胆碱基团的甲基与脂肪酸链的甲基可吸附在水合物表面,减少水合物笼形结晶的破坏,阻碍甲烷分子逸出,从而抑制水合物分解。因此,设计的分子应有类似胆碱基团和脂肪酸链基团,以具有抑制水合物分解性能。水泥浆的稠化实验结果表明,卵磷脂会造成水泥浆稠度曲线“鼓包”与水泥浆缓凝,通过实验探究发现卵磷脂中的磷酸基团是导致水泥浆稠化性能异常的主要原因;水泥石力学性能测试表明卵磷脂会导致水泥石抗压强度大幅下降,通过水泥石表面与内部的氧化钙含量测试、p H值测试研究以及分子动力学模拟研究揭示了卵磷脂导致水泥石弹性模量与抗压强度大幅下降的机理,即卵磷脂在水化硅酸钙凝胶表面产生发生吸附作用,引起水化硅酸钙凝胶脱钙且游离的钙由于浓度差作用向外部环境迁移,导致水泥石内部的原子间距变大,产生水泥石抗压强度大幅下降现象。因此,设计分子应不含磷酸基团,且不造成水化硅酸钙凝胶脱钙,以减少对水泥浆性能影响。基于实验研究和分子动力学模拟结果,结合固井水泥浆对外加剂的要求,提出了适于固井水泥的水合物分解抑制剂的分子结构设计要求,构建了适于固井水泥的水合物分解抑制分子结构,优选出了目标产物MBCW-1,评价了MBCW-1抑制水合物分解性能和对固井水泥性能影响,结果表明MBCW-1可有效抑制水合物分解,不会造成固井水泥浆稠度曲线“鼓包”与缓凝,会导致固井水泥石抗压强度稍微下降但可满足工程要求。研究成果可为后续开发抑制水合物分解水泥浆体系奠定一定基础,对保证海洋深水水合物地层下方油气资源的长期安全开发具有重要意义。