抑制水合物生成的方法技术

一种用于抑制在有生成水合物的组分的流体中生成笼形水合物的方法，包括用一种抑制剂处理所述流体，所述抑制剂含有基本上溶于水的聚合物，所述聚合物有聚合物骨架，其中所述聚合物骨架有至少两个侧基，所述侧基中的第一个有至少两个原子，所述原子选自由碳、氮和氧组成的组并且所述侧基中的第二个为Ｃ↓［１］－Ｃ↓［３］烷基，所述聚合物有在约１０００和６００００００之间的平均分子量。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抑制在一种液体中生成笼形水合物的方法。特别是，本专利技术涉及一种抑制在用于输送油或气的管中生成气体水合物的方法。
技术介绍
二氧化碳、硫化氢和各种烃如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷存在于天然气和其它石油流体中。然而，发现水典型地以各种量与这样的石油流体成分混合。在升高的压力和降低的温度下，当这样的石油流体成分或其它水合物形成物与水混合时，可以生成笼形水合物。笼形水合物是水晶，它在客体分子如形成水合物的烃或气体周围形成一种笼状结构。一些形成水合物的烃包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、丁烷、新戊烷、乙烯、丙烯、异丁烯、环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷和苯。一些形成水合物的气体包括但不限于氧气、氮气、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫和氯气。气体水合物晶体或气体水合物是一类石油工业特别感兴趣的笼形水合物，这是因为在制造和/或输送天然气和其它石油流体过程中可以产生管路障碍物。例如，在约1MPa压力下，乙烷可以在4℃以下的温度下形成气体水合物，并且在3MPa压力下，乙烷可以在14℃以下的温度下形成气体水合物。对于许多制造和输送天然气和其它石油流体的操作环境来说，这样的温度和压力是不寻常的。在气体水合物凝聚时，它们可以在用于制造和/或输送天然气或其它石油流体的管路或导管中产生水合物障碍物。这样的水合物障碍物的形成可以导致生产的中断，从而造成大的经济损失。另外，重新启动停工的设备特别是离岸生产或输送设备会是困难的，这是因为为了安全地除掉水合物障碍物，往往需要大量的时间、能量和物料以及各种工程控制。为了防止在油或气体物流中生成水合物障碍物，石油和天然气工业已经使用了各种措施。这样的措施包括使温度和/或压力保持在水合物生成条件之外，并且引入一种防冻剂如甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。从工程方面考虑，使温度和/或压力保持在水合物生成条件之外要求设计和设备的改变如使管路绝热或带夹套。完成和保持这样的改变需要高的代价。为防止水合物障碍所需的防冻剂的量典型地为油或气体物流中存在的水的重量的10％-30％。结果是，可能每天需要几千加仑的这样的溶剂。这样的量存在处理、贮存、回收和潜在的毒性问题。另外，很难将这些溶剂从制造或输送物流中完全回收。结果是，需要一种气态水合物抑制剂，它可以以低的浓度方便地混合到所制造或输送的石油流体中。这样的抑制剂应当减小石油流体物流中的气体水合物晶体的成核、生长和/或凝聚的速度，并且抑制水合物障碍物在输送石油流体物流的管中生成。实现本专利技术的一种方法使用气体水合物抑制剂，该抑制剂可以以油或气体物流中存在的水的重量的约0.01％至约5％的浓度范围使用。正如下面要详细讨论的，本专利技术的抑制剂可以有效地处理有水相的石油流体。专利技术概述按照本专利技术，提供一种抑制在有生成水合物的成分的流体中生成笼形水合物的方法。该方法包括用一种抑制剂处理该流体，所述抑制剂包括一种有聚合物骨架的基本上溶于水的聚合物，其中聚合物骨架有至少两个侧基，第一个侧基有选自由碳、氮和氧组成的组的至少两个原子，并且第二个侧基是C1-C3烷基，所述聚合物有在约1000和6000000之间的平均分子量。第二个侧基优选为甲基。专利技术详述方法专利技术本专利技术的方法抑制在有生成水合物的成分的流体中生成笼形水合物。生成笼形水合物意味着笼形水合物的成核、生长和/或凝聚。不管这样的笼形水合物是否是流动的或基本上静止的，它都可以在一种流体中生成，但是，在管中输送的流动状态的流体物流中往往是最成问题的。例如，当笼形水合物粘附到用于输送流体的管的内壁上并沿着所述内壁积聚时会产生由在流体物流中的部分或完全堵塞引起的流动限制。然而，本专利技术可以被用于抑制在基本上静止的流体中生成笼形水合物。在本专利技术的一个实施方案中，将下面所描述的这类抑制剂中的一种或多种的浓溶液或混合物加入有水相的石油流体物流中。由于本专利技术的抑制剂溶液或混合物基本上溶于水相或分散在流体物流中，它减小了笼形水合物生成的速度，从而减小了流动限制出现的可能性。在一个优选的实施方案中，固体聚合物首先溶解在一种适合的载体溶剂或液体中以制造一种浓溶液或混合物。应当理解，许多液体可以有效地促进流体物流的处理而不会溶解抑制剂。为方便起见，不管这样的液体是否可以产生抑制剂溶液、乳液或其它类型的混合物，它们在下文都被称为溶剂。溶剂的基本用途是作为抑制剂载体并促进抑制剂被吸收到石油流体的水相中。可以使用任何适合于输送抑制剂到流体的水相中的溶剂。这样的载体溶剂包括但不限于水、盐水、海水、人工水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇和所述溶剂的混合物。还可以使用本领域技术人员熟悉的其它溶剂。应当理解，使用载体溶剂对于实施本专利技术不是必须的，但是它是一种将抑制剂引入流体中的方便的方法。在许多应用中，使用载体溶剂会促进流体物流的处理。可以使用抑制剂在载体溶剂中的任何方便的浓度，只要它产生所希望的在石油流体的水相中的最终浓度即可。优选较高的浓度，这是因为它们可以产生降低量的要处理并引入石油流体中的浓溶液。在特定的应用中所用的实际浓度将根据所选的载体溶剂、抑制剂的化学组成、系统温度和在应用条件下抑制剂在载体溶剂中的溶解度而改变。使用机械设备如化学注射泵、三通管(piping tees)、注射装置和本领域技术人员显而易见的其它装置将抑制剂混合物引入石油流体的水相中。然而，这样的设备对于实施本专利技术并不是必需的。为了确保用抑制剂混合物有效地处理石油流体，应当考虑两个方面。第一，优选在抑制剂溶液被引入流体中的位置存在水相。在某些石油流体体系(特别是天然气体系)中，水相并不出现直到气体已足够冷却得使水冷凝。如果在这种情况下，优选的是抑制剂溶液在水已冷凝后被引入。可供选择的是，在引入抑制剂溶液的位置不能得到水相的情况下，应当选择抑制剂溶液的浓度以确保抑制剂溶液的粘度足够低以促进其分散到流体中并允许其到达水相。第二，由于抑制剂最初用于抑制笼形水合物的生成而不是使该反应反向，重要的是在大量生成笼形水合物之前处理该流体。由于湿石油流体冷却，它最终达到被称为水合物平衡离解温度或Teq的温度，在该温度以下，在热力学上有利于水合物的生成。石油流体的Teq随着施加到流体上的压力和流体组成的变化而改变。测定在各种流体组成和压力下的流体的Teq的各种方法是本领域技术人员公知的。优选的是，在流体处于大于Teq的温度下时，应当用抑制剂处理该流体。可能但不优选在温度处于或稍低于流体的Teq时引入该抑制剂，优选在笼形水合物已开始生成之前引入。引入有水相溶剂的石油流体的抑制剂的量典型地在流体中存在的水的约0.01wt％至约5％的范围内。优选的是，抑制剂的浓度为约0.5wt％。例如，实验室研究表明，将0.5wt％的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺和甲基丙烯酰吡咯烷(VIMA/MAPYD)的共聚物加到石油流体中，允许流体冷却到低于其Teq的为约16.4℃的温度而不形成水合物堵塞。可以使用较高的抑制剂浓度以降低得到水合物障碍物的温度。然而，对于特定的应用来说，本领域技术人员可以通过考虑抑制剂在该应用下的性能、对于石油流体所需的抑制程度和抑制剂的成本来确定适当的浓度。抑制剂的说明这里所用的术语“均聚物”包括一种有相同的单体重复单元的聚合物，而这里所用的术语“共聚物”包括有两种或多种不同的单体重复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：K·S·科勒，C·A·科斯泰洛，L·D·塔利，R·H·奥福克，E·伯卢彻，
申请(专利权)人：埃克森生产研究公司，
类型：发明
国别省市：