一种深水油田开发用水合物抑制剂制造技术

技术编号:14568634 阅读:118 留言:0更新日期:2017-02-06 02:20
本发明专利技术涉及一种增强型复合天然气水合物抑制剂,包括烷基咪唑类离子液体和阻聚剂,所述烷基咪唑类离子液体的结构式为:其中:烷基取代基R1为乙基、R3为甲基,R2、R4、R5均为H;X-为四氟硼酸根。本发明专利技术提出的深水油气田开发用低用量水合物抑制剂,可在油水体系或油水气体系高过冷度下,有效抑制水合物成核;生成的水合物呈现均匀稳定的浆状,不会发生水合物聚集现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气生产
,具体涉及一种深水油田开发用水合物抑制剂
技术介绍
气体水合物是水和某些气体分子(如甲烷、乙烷、二氧化碳或硫化氢)在低温高压条件下形成的非化学计量性晶体笼状物,俗称可燃冰。在深海油气多相混输过程中,管道内的高压低温极易产生水合物,在弯头、阀门及连接件等处聚积并形成堵塞,存在较大流动安全隐患。因此,如何抑制水合物的形成是石油天然气行业生产与集输中需要解决的重要问题之一。实验研究和现场应用表明,相比除水、加热和降压等物理方法,注入水合物抑制剂是一种更经济有效的手段。传统的热力学抑制剂包括甲醇和乙二醇等,在国内外均广泛应用,如JZ20-2、21-1油气田自投产以来就一直采用注入乙二醇与甲醇来防治水合物的生成。但是,热力学抑制剂通常添加量较大,质量浓度约10~60wt%,成本较高,且容易造成环境污染,应用场合受限。近年来,随着世界石油勘探业的重点移向深海区域,低剂量水合物抑制剂(包括动力学抑制剂和水合物阻聚剂)因其用量小、经济环保等优点,越来越受到工业界重视。BP、SHELL、埃克森美孚等石油化工公司及CSM、IFP等科研院所开发多种抑制剂产品,且在北海、墨西哥湾和北德克萨斯等油气田进行试验和现场应用,过冷度5~10℃,使用浓度在0.5~1wt%。其中动力学抑制剂是通过吸附于水合物颗粒表面,延缓水合物晶体的成核时间或阻止晶体的进一步生长,从而抑制其生成,不出现水合物堵塞现象,主要商业产品包括聚N-乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚N-乙烯基己内酰胺(PVCap)、聚N-乙烯基已内酰胺/N-乙烯吡咯烷酮/N,N-二甲胺基异丁烯酸乙酯的三元共聚物(VC-713)和聚N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(VIMA)/N-乙烯基己内酰胺(PVCap)等水溶性聚合物。阻聚剂一般是表面活性剂或聚合物,允许水合物生成,但会控制水合物颗粒大小,从而阻止颗粒间的聚集和沉积,使其在主导流体中呈浆液输送,实现流体安全输送。与传统热力学抑制剂相比,低剂量抑制剂加入浓度很低(<1wt%),使用成本可降低50%以上,并可大大减少储存体积和注入容量以及由此产生的大量污水处理问题,使用和维护都很方便。但在研究过程中发现,动力学抑制剂在高过冷度(>10℃)条件下抑制性能会失效;阻聚剂分散性能受体系含水率影响较大。相比单一低剂量抑制剂,将动力学抑制剂和阻聚剂联合可提高其在油水体系中的抑制性能,延长水合物形成的诱导时间,但是在水合物形成后,会导致油水乳化程度变差,容易造成颗粒间的聚积。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足,本专利技术提供一种深水油气田开发用低用量水合物抑制剂,可在油水体系或油水气体系高过冷度下,有效抑制水合物成核;生成的水合物呈现均匀稳定的浆状,不会发生水合物聚集现象。为了实现上述专利技术目的,本专利技术的技术方案如下:一种深水油田开发用水合物抑制剂,包括烷基咪唑类离子液体和阻聚剂,所述烷基咪唑类离子液体的结构式为:其中:烷基取代基R1为乙基、R3为甲基,R2、R4、R5均为H;X-为四氟硼酸根。本专利技术提出的深水油田开发用水合物抑制剂的原理是:烷基咪唑离子液体凭借所带电荷抑制作用及自身表面活性剂的特性,可以改变水合物生成热力学条件,同时还可以减缓水合物的成核、生长和附聚的速率,兼具热力学和动力学双重水合物抑制作用;具有阴/阳离子可调整的特性,通过调整其极性与亲水/亲油性,可使复合抑制剂适用于油气水三相或油水两相共存体系。阻聚剂的加入后,阻聚剂分子中的亲水基吸附在水滴表面,而长链亲油基则伸入油相中,在机械扰动下,水相呈小水滴形式均匀分散在油相中;随着水合物壳层的形成,亲水基同样易吸附在壳层表面,亲油基长链则伸入油相中使水合物颗粒均匀分散。复配后的水合物抑制剂,具有更强的水合物抑制性能。烷基咪唑类离子液体的合成按照专利ZL200810056017.3中提供的方法进行。优选地,所述烷基咪唑类离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。优选地,所述阻聚剂选自失水山梨醇油酸酯、山梨醇三硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯中的一种。其中失水山梨醇油酸酯为Span80、山梨醇三硬脂酸酯为Span65、单硬脂酸甘油酯为Monostearin。优选地,所述咪唑类离子液体的质量浓度为0.5~1%。优选地,所述阻聚剂的质量浓度为0.5~3%。优选地,所述深水油田开发用水合物抑制剂在油水体系或油水气中的应用。优选地,所述深水油田开发用水合物抑制剂在油水体系或油水气中的应用,所述深水油田开发用水合物抑制剂质量浓度为1~4%。本专利技术提出的深水油田开发用水合物抑制剂的用量占体系中水质量的1~4%。在本专利技术中,烷基咪唑类离子液体质量浓度和阻聚剂质量浓度均相对于水的使用浓度而言。本专利技术的有益效果是:(1)本专利技术提出的烷基咪唑离子液体凭借所带电荷抑制作用及自身表面活性剂的特性,可以改变水合物生成热力学条件,同时还可以减缓水合物的成核、生长和附聚的速率,兼具热力学和动力学双重水合物抑制作用;具有阴/阳离子可调整的特性,通过调整其极性与亲水/亲油性,可使复合抑制剂适用于油气水三相或油水两相共存体系。阻聚剂的加入后,阻聚剂分子中的亲水基吸附在水滴表面,而长链亲油基则伸入油相中,在机械扰动下,水相呈小水滴形式均匀分散在油相中;随着水合物壳层的形成,亲水基同样易吸附在壳层表面,亲油基长链则伸入油相中使水合物颗粒均匀分散;(2)复配后的水合物抑制剂,具有更强的水合物抑制性能,在高过冷度条件下,与常用的质量浓度高达20~60%的醇类或氯化钠热力学抑制剂相比,低用量下(1~10%)即可满足要求,大大降低抑制成本,并且减少对环境的危害。附图说明图1是蓝宝石高压反应釜装置图;其中:1恒温空气浴;2进液口;3Agilent数据采集仪;4真空泵;5循环泵;6蓝宝石反应釜;7活塞;8磁力搅拌器;9气体缓冲罐;10气相色谱仪;11进气口;12手动增压泵;V1-V9阀门。具体实施方式下面结合具体实例,进一步阐明本专利技术。应该理解,这些实施例仅用于说明本专利技术,而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中技术人员根据本专利技术做出的改进和调整,仍属于本专利技术的保护范围。除特别说明,本专利技术使用的设备和试剂为本
常规市购产品。烷基咪唑类离子液体的合成按照专利ZL200810056017.3中提供的方法进行。图1所示为自主设计搭建的高压透明蓝宝石反应釜装置,用于评价本专利技术的实施例在油水体系中对水合物生成的抑制效果。主要包括蓝宝石反应釜6、气体缓冲罐本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种深水油田开发用水合物抑制剂,其特征在于,包括烷基咪唑类离子液体和阻聚剂,所述烷基咪唑类离子液体的结构式为:其中:烷基取代基R1为乙基、R3为甲基,R2、R4、R5均为H;X‑为四氟硼酸根。

【技术特征摘要】
1.一种深水油田开发用水合物抑制剂,其特征在于,包括烷基咪唑类离子液体和阻聚剂,所
述烷基咪唑类离子液体的结构式为:
其中:烷基取代基R1为乙基、R3为甲基,R2、R4、R5均为H;X-为四氟硼酸根。
2.根据权利要求1所述的深水油田开发用水合物抑制剂,其特征在于,所述烷基咪唑类离子
液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
3.根据权利要求1或2所述的深水油田开发用水合物抑制剂,其特征在于,所述阻聚剂选自
失水山梨醇油酸酯、山梨醇三硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:龙臻何勇梁德青周雪冰
申请(专利权)人:中国科学院广州能源研究所
类型:发明
国别省市:广东;44

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