抑制水合物形成的方法技术

公开了在含有水合物形成组分的流体（例如天然气）中抑制笼形包合水合物的方法。在该方法所使用的水合物抑制剂是从具有两个氮上取代基Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］的Ｎ－取代的丙烯酰胺所形成的基本上水溶性的聚合物，Ｒ↓［１］是具有１－１０个碳原子和０－４个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，Ｒ↓［２］是氢原子或具有１－１０个碳原子和０－４个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基。此外，Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］连在一起形成具有１０个原子的环结构，这１０个原子包括３－１０个碳原子和０－４个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的混合形式。这类抑制剂的一些实例包括聚（Ｎ－乙基丙烯酰胺），聚（Ｎ，Ｎ－二乙基丙烯酰胺），聚（Ｎ－甲基，Ｎ－乙基丙烯酰胺），聚（异丙基丙烯酰胺），聚（Ｎ－丙基丙烯酰胺），聚（Ｎ－环戊基丙烯酰胺），聚（Ｎ－环己基丙烯酰胺），聚（丙烯酰基吡咯烷），聚（丙烯酰基哌啶），聚（丙烯酰基吗啉）和各种Ｎ－取代的丙烯酰胺共聚物。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是1994年9月15日提交的待审查的专利申请流水号08/306,336的部分继续申请。本专利
本专利技术涉及在流体中抑制笼形包合水合物形成的方法。更具体地说，本专利技术涉及在用于输送油或天然气的管道中抑制气体水合物形成的方法。
技术介绍
二氧化碳，硫化氢和各种烃类，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，一般发现水以各种量与此类石油流体组分混合在一起。在加压和减压条件下当此类石油组分或其它水合物前身物与水混合时可形成笼形包合水合物。笼形包合水合物是水晶体，它在客体分子如可形成水合物的烃类或气体周围形成笼形结构。一些可形成水合物的烃类包括，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。一些可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。气体水合物晶体或气体水合物是一种对石油工业有着重要关系的笼形包合水合物，因为它们在天然气和其它石油流体的生产和/或运输过程中产生管道堵塞物。例如，在约1MPa的压力下乙烷在低于4℃的温度下形成气体水合物，和在3MPa压力下乙烷在低于14℃的温度下形成气体水合物。当生产和输送天然气和其它石油流体时对于许多操作环境来说这些温度和压力并不是偶然的。作为气体水合物聚集体，它们在用于生产和/或输送天然气或其它石油流体的管道或导管中产生水合物堵塞物。这类水合物堵塞物的形成将导致生产的停工和巨大的经济损失。此外，再起动停工的设备，尤其海上生产或输送设备，变得很困难，因为通常需要大量的时间、能量和材料，以及各种工程调节以便安全地除去水合物堵塞物。在石油和天然气工业中已经使用了各种措施来防止在石油或天然气流中形成水合物堵塞物。这些措施包括将温度和/或压力保持在水合物形成条件以外和引入防冻剂如甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。从工程上考虑，保持温度和/或压力在水合物形成条件以外需要设计和设备上的改进，如绝热或带夹套的管道系统。这类改进需要花费财力来实现和维持。防止水合物堵塞物所需防冻剂的量一般是存在于油或天然气流中的水的10wt％-20wt％。所以，需要几千加仑/每天的此类溶剂。如此大的量使得需要解决诸如处理、贮存、回收和潜在毒性的问题。而且，这些溶剂很难完全地从生产或输送料流中回收。所以，需求一种能够方便地以低浓度混合入生产的或输送的石油液流中的气体水合物抑制剂。此类抑制剂应能够降低气体水合物晶体在石油液流中成核、生长和/或聚集的速率，从而抑制了在输送石油流体料流的管道中的水合物堵塞物的形成。实施本专利技术的一个方法是使用气体水合物抑制剂，它能够以相对于在石油或天然气料流中存在的水的约0.01-约5wt％的浓度使用。下面将要详细讨论，本专利技术的抑制剂能够高效地处理具有水相的石油料流。本专利技术概述根据本专利技术，提供了一种在具有可形成水合物的组分的流体中抑制笼形包合水合物的形成的方法。该方法包括用包括由下面的N-取代的丙烯酰胺生产的基本上水可溶聚合物的抑制剂处理该流体 其中R1是具有1-10个碳原子和0-4个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，R2是氢原子或具有1-10个碳原子和0-4个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，和x是使该聚合物的平均分子量在约1,000-约6,000,000之间的该聚合物重复单元的平均数。优选地，在以下情况下实施本方法其中R1是具有0-4个上述杂原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基和R2是氢原子或具有0-4个杂原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基。然而，也可以在以下情况下实施本方法其中R1是具有0-4个杂原子的烷氧基烷基、链烯基或炔基和R2是具有0-4个杂原子的烷氧基烷基、链烯基或炔基。同样，还可以在以下情况下实施本方法其中R1和R2连在一起形成具有3-10个碳原子和0-4个杂原子的环状结构部分。本专利技术的一个实施方案包括用抑制剂混合物处理流体，该混合物具有(a)包括从下面的N-取代的丙烯酰胺形成的基本上水可溶聚合物的抑制剂 其中R1是具有1-10个碳原子和0-4个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，R2是氢原子或具有1-10个碳原子和0-4个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，和x是使该聚合物的平均分子量在约1,000-约6,000,000之间的该聚合物重复单元的平均数，和(b)用来将抑制剂引入流体中的液体，该液体是醇类，水，盐水或它们的混合物。可用于实施本专利技术的一些优选抑制剂包括，但不限于，从N-取代的丙烯酰胺制得的基本上水溶性的聚合物类，该N-酰基取代的丙烯酰胺选自聚(N-乙基丙烯酰胺)，聚(N，N-二乙基丙烯酰胺)，聚(N-甲基，N-乙基丙烯酰胺)，聚(N-环戊基丙烯酰胺)，聚(N-环己基丙烯酰胺)，聚(丙烯酰基吡咯烷)，聚(丙烯酰基哌啶)，聚(丙烯酰基吗啉)和N-取代的丙烯酰胺共聚物。此外，该水溶性聚合物的氮上取代基选自氢、烷基和环烷基。本专利技术的详述本专利技术方法本专利技术方法可在具有水合物形成组分的流体中抑制笼形包合水合物的形成。笼形包合水合物的形成指笼形包合水合物的成核、生长和/或聚集。这一笼形包合水合物可在流动的或基本上静止的流体中形成，但通常最成问题的是在管道中输送的流动着的流体料流中。例如，在流体料流中因部分或全部堵塞物引起的流动受阻是由于笼形包合水合物粘附于输送流体的管道内壁和沿内壁聚集的缘故。然而，本专利技术用于抑制笼形包合水合物在基本上静止的流体中的形成。在本专利技术的一个实施方案中，将一种或多种上述类型的抑制剂的溶液或混合物引入到具有水相的石油流体料流中。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于流体料流中，它将降低笼形包合水合物的形成速率，从而减少流动受阻的趋势。在优选的实施方案中，固体聚合物首先被溶于合适的载体溶剂中或液体中制得浓缩的溶液或混合物。应该理解的是许多液体高效地促进流体料流的处理，而无需溶解抑制剂。然而，许多液体能够很好地溶解抑制剂，为方便起见，不管这些液体将促使形成抑制剂溶液、乳液还是其它类型的混合物都称作溶剂。溶剂的主要目的是用作抑制剂的载体和有利于抑制剂吸收到石油流体的水相中。可以使用适合于将抑制剂传递给流体的水相的任何溶剂。此类溶剂包括，但不限于，水，盐水，海水，原生水，甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇，乙二醇，或这类溶剂的混合物。还可以使用本
中那些熟练人员所熟悉的其它溶剂。应该理解的是载体溶剂的使用不是为实施本专利技术所必需的，但却是将抑制剂引入到流体中的一种方便方法。在许多应用中，载体溶剂的使用有利于流体料流的处理。能够使用任何适宜的抑制剂在载体溶剂中的浓度，只要在石油流体的水相中得到所需最终浓度。较高的浓度是优选的，因为它们导致需要运输和引入到石油流体中的浓缩溶液的体积减少。在特定的应用中使用的实际浓度将根据载体溶剂的选择，抑制剂的化学组成，体系温度和抑制剂在应用条件下在载体溶剂中的溶解度来改变。通过使用机械设备，如化学品注射泵、三通管、注射联接管和本
中那些熟练人员已知的装置，将抑制剂混合物引入到石油流体的水相中。然而，这类设备对于实施本专利技术来说并不是关键的。为了确保用抑制剂混合物充分有效地处理石油流体，应该考虑两点。首先，优选的是水相存在于抑制剂混合物被引本文档来自技高网...

【技术保护点】
在含有水合物形成组分的流体中抑制笼形包合水合物形成的方法，该方法包括用抑制剂处理该流体，抑制剂包括从以下Ｎ－取代的丙烯酰胺制得的基本上水溶性的聚合物： ＊＊＊ 其中 Ｒ↓［１］是具有１－１０个碳原子和０－４个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基， Ｒ↓［２］是氢原子或具有１－１０个碳原子和０－４个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，和 Ｘ是使该聚合物的平均分子量在约１，０００－约６，０００，０００之间的该聚合物重复单元的平均数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KS考里，CA考斯特罗，RH奥尔克，LD塔里，JM朗欧，E比尔鲁齐，
申请(专利权)人：埃克森生产研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]