天然氣水合物的相平衡性質決定了深水地層鉆井與一般油氣地層鉆井有很大不同,也導致這類地層鉆井面臨更加復雜的井內問題。首先在鉆井時,儲層井壁和井底附近地層應力會釋放,地層壓力會降低；同時,鉆頭切削巖石、井底鉆具與井壁及巖心的摩擦都會產生大量的熱能,此外循環泥漿溫度控制不當,這些都可能使孔內溫度升高。在鉆井過程中井壁地層壓力和溫度的變化將不可避免地導致天然氣水合物發生分解。當固態水合物起膠結或骨架支撐作用時,分解本身就會使井壁坍塌。而分解產生的水增加了井壁地層的含水量,使顆粒間的聯系減弱,導致井壁不穩;逸出的氣體又影響了鉆井液的比重和流變性,對井壁穩定愈發不利,甚至還可能引發井涌和井噴等鉆井事故。其次,鉆井是一個非絕熱過程,鉆井液與地層間的熱交換和水合物分解時吸熱會導致循環鉆井液和井內的溫度發生變化,使鉆井液的關鍵參數發生變化,如粘度、密度和化學穩定性等,井內的應力和孔隙水壓力也會發生改變。最后,水合物分解釋放的氣體進入井內,與鉆井液一起上返到地表。在此過程中,如果溫度和壓力條件適當,在鉆桿或閥門,特別是防噴器等部位還會生成水合物栓塞。而且,含水合物地層一般為未固結或半固結砂巖或泥質砂巖,這使井內穩定的問題更加嚴峻。井壁的不穩定會導致井壁坍塌、卡鉆、壓裂、鉆井液漏失或井控失敗。
在某些極端的情況下,還會造成鉆井報廢,甚至人員傷亡和鉆井設備損壞。因此,保證井眼溫度和流動安全是水合物地層鉆井的關鍵。
針對海洋天然氣水合物鉆井方面所面臨的難題,在制定適合天然氣水合物鉆井的鉆井工藝,設計滿足要求的鉆井液工藝方案是解決問題的關鍵。在海洋含天然氣水合物地層中鉆進時,一方面要考慮鉆井液性能和溫度,保證其能在抑制天然氣水合物分解的前提下進行鉆進,另一方面還必須考慮在井內地層環境溫度較低情況下循環鉆井液的選擇,該類地層鉆進方法主要為分解抑制法,即通過采用適當的鉆井液密度,維持井內壓力,冷卻鉆井液以及調整相關鉆進參數,將天然氣水合物維持在穩定狀態的鉆進方法。低溫鉆井液一是抑制井內出露天然氣水合物的分解,二是抑制鉆井液中天然氣水合物的形成。