[发明专利]抑制气体水合物堵塞管道的方法

说明书

发明领域

本发明涉及抑制包含低沸点烃类和水的混合物的管道被气体水合物堵塞的方法。

发明背景

用于输送和加工天然气及原油的管道中通常存在诸如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和异丁烷的低沸点烃类。当这类管道中还存在不同量的水时，水/烃混合物在低温和升压条件下能够形成气体水合物晶体。气体水合物为笼形包合物(包合物)，其中小的烃分子被捕集在水分子组成的晶格内。由于可形成气体水合物的最高温度主要取决于系统的压力，所以水合物与冰明显不同。

气体水合物的结构取决于形成该结构的气体种类：甲烷和乙烷形成晶格常数为1.2nm的立方晶格(通常称为结构I)，而丙烷和丁烷形成晶格常数为1.73nm的立方晶格(通常称为结构II)。已知在低沸点烃类的混合物中甚至存在少量的丙烷也将导致形成II型气体水合物，因而油气生产过程中常遇到此类气体水合物。还已知甲基环戊烷、苯和甲苯之类的化合物在适当条件下、例如在甲烷存在下易于形成水合物晶体。这类水合物称为具有H结构。

已知在诸如输送管的管道内生长的气体水合物晶体能阻塞甚至损伤管道。为了应对这种不希望的现象，过去已经提出许多办法，如除去游离的水、保持高温和/或低压、或加入化学药品如熔点降低剂(防冻剂)。为达到效果，经常不得不大量添加熔点降低剂，熔点降低剂的典型例子是甲醇和各种二醇，典型地按存在的水重量计约占数十个百分比。缺点在于物料、其储存设备及其回收的成本相当高昂。

使管道内流体保持流动的另一方法是加入晶体生长抑制剂和/或原则上能防止水合物晶体附聚的化合物。与所需防冻剂的量相比，少量的此类化合物通常已可有效地防止管道被水合物阻塞。干扰晶体生长和/或附聚的原理是已知的。

美国专利6,905,605描述了抑制包含可流动混合物的管道堵塞的方法，该可流动混合物包含至少一定量的在水存在下能够形成水合物的烃类和一定量的水，所述方法包括向该混合物添加一定量的有效抑制在管道温度和压力下在混合物中形成和/或积累水合物的树枝状化合物；以及使包含该树枝状化合物和任何水合物的混合物流过管道。

上述水合物抑制剂中的一些具有在某些情况下不合意的性能。例如，一些水合物抑制剂具有低的浊点温度。在浊点温度以上，这些聚合物抑制剂在水中的溶解度大幅度降低，这会导致沉淀发粘的聚合物块。

将会有利的是开发浊点足够高的水合物抑制剂，以使得该抑制剂在使用条件下不会变得浑浊(开始沉淀固体)。

发明概述

本发明提供抑制包含可流动混合物的管道堵塞的方法，该可流动混合物包含至少一定量的在水存在下能够形成水合物的烃类和一定量的水，所述方法包括向该混合物添加一定量的有效抑制在管道温度和压力下在混合物中形成和/或积累水合物的官能化枝状物；以及使包含该官能化枝状物和任何水合物的混合物流过管道，其中该官能化枝状物包含至少一个聚亚烷基二醇官能端基。

发明详述

本发明涉及适合用于抑制管道堵塞的包含具有改进性能的官能化枝状物的水合物抑制剂领域。官能化枝状物的一种优选实施方案为超支化聚酯酰胺。

超支化聚酯酰胺可自DSM按注册商标以包含不同官能团的多种不同类型购得。虽然存在许多一般类型的这种超支化聚合物，但是它们并不全都适合所有的应用。寻找特别地专门适合于水合物抑制的超支化聚合物将会是合意的。

本发明的优选目的在于解决本文所提出的一些或全部问题。

某些超支化聚酯酰胺具有(如本文限定的条件下测得的)最小值以上的浊点值，尤其可用于抑制水合物。

虽然结构不同于本发明超支化聚酯酰胺的少数已知的超支化聚酯酰胺(例如本文所述的对比例)可能有时显示在本文所述的最小值以上的浊点，但是这些已知的超支化聚酯酰胺具有其他缺点和/或不适合抑制管道堵塞。

因此，宽范围地按照本发明的一个方面，提供浊点至少为50℃的超支化聚酯酰胺，其中该聚酯酰胺包含至少一个选自以下的其上的端基：聚亚烷基二醇官能端基(在本文中也表示成E基团)。优选的端基包括聚丙二醇、聚乙二醇、其组合和/或其共聚结构部分，更优选的端基为聚乙二醇基团(在本文中也表示成EO基团)。本发明优选的聚酯酰胺可用作絮凝剂。