一种组合型水合物抑制剂制造技术

本发明专利技术公开了一种组合型水合物抑制剂，由动力学抑制剂、离子液体和水混合而成，按照质量分数计，所述动力学抑制剂的质量浓度在0.05％～5％之间，离子液体的质量浓度在0.05～5％之间。本发明专利技术适用于油气水三相或油水或气水两相共存体系，应用于油气开采、加工和输送过程中抑制水合物的生成，能取得良好抑制效果，且用量少，成本降低，对环境友好，具有广阔的前景。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及化工
，具体涉及一种组合型水合物抑制剂。
技术介绍
：天然气水合物是由天然气和水在一定温度和压力条件下形成的一种类冰状晶体水合物。在石油和天然气开采、加工和运输过程中，由于存在低温高压，管道中很容易形成水合物。一旦水合物形成，会使流体粘度增加，管道流通面积减少，形成节流，进一步加速水合物的形成，堵塞井筒、管道和阀门等其他设备，从而影响正常工业生产运转，给油气行业带来巨大经济损失。尤其对于深海油气田开采，深水低温、强换热的条件愈加恶劣，水合物堵塞问题更加突出，严重威胁整个生产系统的安全。因此，如何有效防止形成水合物而堵塞管道和设备已成为石油、天然气行业亟需解决的问题。根据天然气水合物生成的条件，一般采用以下几种方法来抑制其生成：(1)除水法，即通过吸湿溶剂、物理吸附剂或化学吸附剂除去管道中引起水合物生成的水分。但其成本较高，且存在很大局限性，因为水合物的产生并不是绝对需要自由水相的存在，如果水合物晶核或自由水吸附于壁面等地方，尽管液烃相中的水浓度很低，水合物也可以从液烃相中生长。(2)加热法，即在管道堵塞位置进行加热，使管道温度高于水合物生成温度，但这容易造成管线破裂甚至水合物喷发，而且水合物分解产生的水必须除去，否则又会再次形成水合物。(3)降压法。降压法是通过降低体系压力，对压力控制要求过高，应用难度很大。(4)添加水合物抑制剂法，是通过添加化学试剂改变体系的相平衡，晶体生长或聚集形态方面的性质，具有简单、经济、效果好等优点，是防治水合物生成堵塞应用最广泛的方法。水合物抑制剂主要包括两大类：热力学抑制剂和低剂量抑制剂。热力学抑制剂一般包括甲醇、乙二醇等醇类或无机盐等，可降低水合物生成温度(低于管线的工作温度)，或提高水合物的生成压力(高于管线的工作压力)，但加入量大，一般溶液浓度达到10～60wt％，相应的储存、运输、注入和回收等成本高，同时抑制剂的损失也较大，会带来环境污染问题(如甲醇)。无机盐类，尤其氯盐类，虽抑制效果较好，受过冷度影响小且价格低廉，但对管道具有很强的腐蚀作用。低剂量抑制剂则不影响水合物的生成热力学条件，可在水合物的生成热力学条件下，加入少量化学物质达到抑制作用，按工作原理分为动力学抑制剂和阻聚剂。其中动力学抑制剂主要是水溶性高分子聚合物，主要是通过延缓水合物晶体的成核时间或阻止晶体的进一步生长，阻止水合物生长过快而发生堵塞。水合物生成抑制时间受动力学抑制剂的性能、使用量和过冷度影响。系统过冷度越高，水合物生成诱导时间就越短，所需动力学抑制剂的使用量越大。动力学抑制剂不要求液烃(油)相存在，因此，可应用于气田和油田系统的水合物控制。但动力学抑制剂受过冷度的限制，在管线(或油井)封闭或过冷度较大时(>10℃)抑制效果不是很有效。而且，当温度升高时，动力学抑制剂的溶解性变差，抑制性能降低。另一方面，市场上的大部分动力学抑制剂生化降解性能较差，必须增加额外的污水处理设备，在工业应用上特别不便。阻聚剂是加入一些低浓度表面活性剂或聚合物，改变水合物晶体尺寸以及聚集的形态，使其在主导流体中呈浆液输送，实现流体安全输送。阻聚剂可在比动力学抑制剂更高的过冷度下使用，但分散性能有限，只能在有油相时才起作用，与油气体系有很大的关联系，因此应用场合受限。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种不受过冷度和应用场合制约的的高效环保组合型水合物抑制剂。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种组合型水合物抑制剂，由动力学抑制剂、离子液体和水混合而成，按照质量分数计，所述动力学抑制剂的质量浓度在0.05％～5％之间，离子液体的质量浓度在0.05～5％之间。所述动力学抑制剂选自重均分子量900～40000的聚乙烯基已内酰胺(PVCap)或重均分子量7000～1000000的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或重均分子量10000～3000000的N-乙烯基已内酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N，N-二甲基异丁烯酸乙酯的三元共聚物(VC-713)。所述离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子按1:1的摩尔比例以离子键结合构成。所述离子液体选自咪唑离子液体中的一种，其结构式为：其中，取代基R1选自乙基，R3选自甲基，R2＝R4＝R5＝H。阴离子X选自卤素离子、四氟硼酸根、三氟甲烷磺酸根、硫酸乙酯根离子中的一种。所述复合抑制剂使用浓度低，用量少，使用时相对于水的质量浓度为0.1～10％。所述复合抑制剂适用压力在1～20MPa，温度在-20～25℃。本专利技术的主要特点是加入的离子液体具有与气体水合物结构类似的五元环结构，对水合物具有热力学和动力学双重抑制作用，一方面可降低水合物生成温度或提高水合物生成压力，降低过冷度对高分子聚合物抑制性能的负面影响；另一方面，可抑制水合物的成核、生长和附聚的速率，抑制时间延长；无毒、无腐蚀，对环境友好，不会对管线造成腐蚀破；可生物降解，后期分离回收处理工艺简单；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，可使抑制剂适用于气水两相或油水或油气水三相共存体系。与传统水合物抑制方法相比，本专利技术的由离子液体和动力学抑制剂结合的复合水合物抑制剂具有以下优点：(1)抑制活性更高：单一动力学抑制剂受过冷度的影响大，当过冷度超过10℃后，抑制效果会变得很差。另一方面，单独使用离子液体产生的抑制效果一般弱于动力学抑制剂，但离子液体中的离子的电荷抑制作用及自身表明活性剂的特性，一定程度改善热力学环境。通过将两者组合使用，可降低抑制剂受过冷度的影响，两者之间协同作用，产生相比单一组分抑制剂更好的抑制效果，甚至，比单一组分抑制剂效果之和的效果还好。(2)用量少，成本降低：复合抑制剂的加入量远远小于传统热力学抑制剂，一般质量浓度约为0.1～10％，试剂成本大大降低。(3)环保，易于回收。离子液体化学稳定性和热稳定性好，不易燃烧，无腐蚀，克服了传统热力学抑制剂对管线造成的腐蚀性。而且离子液体不具有挥发性，与流体的沸点差大，后期容易回收，可降低抑制剂的损失量。总之，本专利技术适用于油气水三相或油水或气水两相共存体系，应用于油气开采、加工和输送过程中抑制水合物的生成，能取得良好抑制效果，且用量少，成本降低，对环境友好，具有广阔的前景。具体实施方式：以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。本专利技术采用可视化高压搅拌试验装置为实验设备，所述可视化高压搅拌试验装置主要由双视镜高压反应釜、磁力搅拌器、手动增压泵、低温恒温槽、温度压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合型水合物抑制剂，其特征在于，由动力学抑制剂、离子液体和水混合而成，按照质量分数计，所述动力学抑制剂的质量浓度在0.05％～5％之间，离子液体的质量浓度在0.05～5％之间。

【技术特征摘要】
1.一种组合型水合物抑制剂，其特征在于，由动力学抑制剂、离子液体和水混合而成，按
照质量分数计，所述动力学抑制剂的质量浓度在0.05％～5％之间，离子液体的质量浓度在
0.05～5％之间。
2.根据权利要求1所述的组合型水合物抑制剂，其特征在于，所述动力学抑制剂选自重均
分子量900～40000的聚乙烯基已内酰胺或重均分子量7000～1000000的聚乙烯吡咯烷酮或
重均分子量10000～3000000的N-乙烯基已内酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N，N-二甲基异丁
烯酸乙酯的三元共聚物。
3.根据权利要求1所述的组合型水合...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙臻，梁德青，周雪冰，李栋梁，
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