[发明专利]一种新型水合物动力学抑制剂及其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及油气水合物技术领域，尤其涉及一种新型水合物动力学抑制剂及其制备方法及应用。

背景技术

石油及天然气在管道运输过程中，由于低温高压的存在，使得其中低沸点的烃类气体(CH4、C2H6、C3H8等)形成气体水合物。生成的水合物，严重时会堵塞管道、阀门造成管道爆裂，仪表损坏。对于海上油气田开发以及海底管道输送，水合物形成问题尤其突出，因为海底温度较低、压力较高，非常适于水合物的形成。例如在约1MPa的压力下，乙烷在低于4℃的温度下可形成水合物，在3MPa压力下乙烷在低于14℃的温度下就可生成水合物。因此寻求有效的抑制剂抑制水合物的生成成为油气行业的科学家重点关注的课题。

当前工业上抑制水合物形成主要通过加入化学添加剂的方法来降低水合物的生成条件。传统的添加剂主要为热力学抑制剂，包括甲醇、乙二醇等醇类或电解质改变水合物平衡条件，但是采用热力学抑制剂，需求量大，成本较高，同时抑制剂的损失也大并导致坏境遭到破坏，因此寻求新型低剂量并环境友好的水合物抑制剂成为当前科学家的研究重点。

低剂量抑制剂，包括动力学抑制剂和防聚剂。动力学抑制剂的加入能够抑制或延迟水合物的生长时间，从而达到抑制水合物生成的目的。其加入浓度低，不影响水合物生成的热力学条件，可在水合物形成的热力学条件下推迟水合物的成核和晶体生长时间。防聚剂是通过加入一些浓度很低的表面活性剂或聚合物来防止水合物晶粒聚集，保证流体安全输送。

当前已知抑制水合物生成的抑制剂多为醇类复合型抑制剂。

发明内容

本发明目的是提供一种新型水合物动力学抑制剂及其制备方法；该抑制剂为多羟基聚合物，具有很强的溶解性，用量少，适用于油气水三相体系、油水或气水两相共存体系。

一种新型水合物动力学抑制剂，具有如下结构中的一种：

其中n＝40～300。

一种新型水合物动力学抑制剂的制备方法，将单体溶于溶剂中，加入引发剂引发溶液聚合，得到一种新型水合物动力学抑制剂，抑制剂主要成分为多羟基聚合物；所述单体由氯苯酚与N-乙烯基己内酰胺或N-乙烯基吡咯烷酮反应所得。

上述制备方法中，所述单体包括1-[(2-羟基苯基)乙烯基]己内酰胺、1-[(2-二羟基苯基)乙烯基]己内酰胺、1-[(2-三羟基苯基)乙烯基]己内酰胺、1-[(2-羟基苯基)乙烯基]吡咯烷酮、1-[(2-二羟基苯基)乙烯基]吡咯烷酮或1-[(2-三羟基苯基)乙烯基]吡咯烷酮。

上述制备方法中，所述氯苯酚为对氯苯酚、间氯苯酚、邻氯苯酚、氯苯二酚或氯苯三酚。

上述制备方法中，所述溶剂包括可溶性醇类或可溶性醚类。

上述制备方法中，合成抑制剂所用单体与溶剂的体积比为1：3～4：1。

上述制备方法中，合成聚合物时引发剂用量占溶剂用量的0.3wt％～1.5wt％，反应温度为40～150℃，反应时间为2～12小时。

上述制备方法中，所述羟基聚合物平均分子量M_w＝50000～300000。

一种新型水合物动力学抑制剂应用于油气水三相体系、油水或气水两相体系中水合物的生成。

上述应用中，所述抑制剂使用时，先配制成水溶液，所述水溶液的浓度为0.1wt％～5wt％。

本发明提供的新型水合物抑制剂(聚1-(4-羟基苯乙烯)己内酰胺或聚1-(4-羟基苯乙烯)吡咯烷酮)，与体系中水的质量比可在0.1％-15％范围内调节。其使用浓度要根据现场条件、经济型等具体情况进行综合考虑。

该抑制剂适用压力为1-25MPa,温度为-25-25℃。

所述抑制剂的分子量为50000-300000。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

本发明作为动力学抑制剂聚合物，其单体具备羟基，因此该抑制剂可单独使用可不需要与醇类复合，较好的克服了热力学抑制剂用量大、费用高的弊端。同时由于较多的羟基使得该聚合物水溶性很好，能够延长水合物的生成时间，减少水合物的生成量，具有适用性广、良好的生物降解性。典型的动力学抑制剂如聚乙烯己内酰胺(PVCap)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)都含有酰胺基(-N-C＝O)，酰胺基作为亲水性基团所在环插入水相，形成氢键发挥出抑制作用，而苯环由于疏水性远离水相，但是苯酚环上羟基的出现，变成亲水性，使得整个添加剂插入水相，远离甲烷相，从而发挥抑制作用。

具体实施方式