[发明专利]防冰涂料及其用途

说明书

发明领域

本发明涉及油和天然气勘探和生产，石油精炼和石油化学领域，并且一般涉及控制或影响导管内水合物的形成等，涉及改进或控制流体特性，特别是在运输和加工含水烃气中水合物的形成。

发明背景

气体包合物，也称为气体水化物或气体冰(gas ice)，是在其晶体结构内含有大量气体的水的固体形式。在形成流体或天然气时发现了这种气体包合物，其中烃气(hydrocarboneaous gas)形成与水结合的水合物。这些水合物通常存在于在自身的流体内基本不可溶的聚集的固体形式中。

有利于烃气水合物形成的热力学条件常存在于管道、输送管或其他导管、阀门和/或安全防护装置、容器、热交换器等。这是非常不期望的因为气体晶体可能聚结并导致流送管、阀门和仪器的堵塞或阻滞。这导致倒闭、减产、爆炸和伤害风险，或碳氢化合物意外泄漏到陆地或近海等环境中。因此，许多工业非常兴趣并关注天然气水合物，尤其是石油和天然气工业。

水合物一旦形成便难于分解，例如通过升温和/或减压分解。WO-A-2007/055592教授了用于这种目的的热引发系统。然而，在这些条件下，包合物分解是缓慢的过程。因此，防止水合物形成成为解决问题的关键。目前，常通过使用化学试剂和/或主动加热来控制水合物的形成，所述化学试剂例如甲醇、乙二醇、水合物动力学抑制剂或任何其他高级醇。修补堵塞的导管常使用主动加热、化学试剂和降压的某些组合。使用抑制化学试剂、降压和/或加热器可为逻辑上复杂和昂贵的并且可给技术人员带来一定的危险。综上所述，结果很不理想。

US-A-2006/272805建议给气体和水的混合物施加能量，例如使用振荡或振动施加能量。只要施加能量并供给水和水合物客体分子，水合物颗粒就连续形成。高幅振荡的气体和水将重复打破构成并促使更多更小的颗粒形成的聚集的水合物颗粒。当更多的水合物以这种方式形成时，临近气体和水接触的可得到的淡水越来越少。然而，不清楚这样的声学抑制剂如何在众多包合物造成问题的应用中实施。

除气体包合物领域外，US-A-2005/065037公开了用于井筛的涂料，当将筛插入井眼时井筛防止其损害，并且该井筛一旦进入井就释放活性材料与潜在的堵塞物质反应并将其降解，所述堵塞物质例如钻头固体、流体滤饼、流体损失添加剂和钻孔液体。除上述事实外在US-A-2005/065037中没有暗示包合物问题，其中建议的用于防止固体沉积的聚合物涂料在处理包合物“冰”晶体的极端问题时甚至无用。问题之一是气体水化物-一旦形成-就与水蒸气相形成新的平衡，导致较低的水蒸气压。因此，气体水化物将通过水蒸气在水合物表面上的沉积进一步生长。

因此本发明的目的是提供减少或甚至避免气体水化物粘附在含烃气体流内的加工系统内表面的方法，所述方法不受任何前述缺点妨碍，并且能容易应用于各种导管及其部件。本发明的目的也是在不需要损害管道整体压力的情况下防止水合物堵塞天然气输送管道。

发明概述

现在，本发明人发现能够通过将防冰涂料涂覆在与烃流体接触的导管壁的内部来实现这些目的，从而使诸如气体水化物的固化凝聚物及类冰结构难以附着和接着生长。

涂料的“防冰”性能是使涂层防止诸如包合物或气体晶体的固化凝聚物附着和生长在导管表面。这样的涂层必须满足很多条件：1)所述涂层在涂料表面和包合物间提供低粘合强度，或就此而言，提供与包合物从中形成的液相的至少高接触角；2)所述涂层表现出足够高的显微硬度，优选地至少等于基底材料(＝基板)的硬度；3)所述涂层及时显示出很少或无腐蚀/侵蚀；以及4)所述涂层是化学惰性的，特别是对于其接触的材料。这些性能的每一个都将在详细部分概述。

如果将本发明的防冰涂料涂覆在诸如WO 03/029739、WO99/01194、WO 2006/070019和WO 00/23757所述的流体分离装置上，其是特别有用的。所述专利的内容以引用的方式并入本文中。在所述流体分离装置内，气体包合物沉积在壁上不仅产生不期望的压力损失，而且气体包合物层的出现也导致水蒸气从流体流中退出，从而不利于使平衡向非蒸汽相移动，导致水合物进一步生长。尽管可以在较早的阶段涂覆涂料，但发现气体水化物的累积尤其出现在充满液体的上述分离器出口附近。在较早的阶段，短停留时间和高流体剪切力二者在很大程度上防止大量的沉积水平，即流体扩张部分。这样的实施方案将在下面进一步详述。

发明详述