[发明专利]高效联用型水合物抑制剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种水合物抑制剂，特别涉及一种用于油气输送技术领域的高效联用型水合物抑制剂。

背景技术

气体水合物是由水和气体分子在一定条件下形成的似冰状的笼型化合物。水合物的发现至今已有200多年的历史，早在1778年，英国哲学家和自然学家Joseph Priestley无意中发现SO₂水合物；接着在1810年，英国皇家学会学者Humphrey Davy在实验室首次合成了氯气水合物并在次年提出天然气水合物的概念。然而在当时这些发现并没有引起人们的重视，直到1934年美国化学家Hammerschmidt发现造成天然气管道堵塞的真正原因并非形成冰，而是天然气水合物。此后许多学者对天然气水合物进行研究，所开发的水合物应用技术也涉及水资源、环保、气候、油气储运、石油化工、生化制药等诸多领域。

尽管近几十年取得了很大的成就，但对如何抑制或防止油气生产和运输管道中气体水合物的生成这个问题一直没有得到很好的解决，尤其是对于海上油气输送，随着水深的增加，抑制剂应用体系逐渐变得苛刻，水合物堵塞问题日趋严重。目前普遍采用的办法是对管线进行保温，同时注入热力学抑制剂，如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，以改变水合物的相平衡条件来抑制水合物的生成。但由于热力学抑制剂用量大、作业费用高、增加后续处理成本等，该办法的投入费用相当高，而且作用缓慢、对环境造成污染。低剂量水合物抑制剂因其用量小、经济环保、抑制性能优良等优点逐渐受到人们的关注。该抑制剂的用量较热力学抑制剂显著降低，使用浓度一般低于水含量的5％，低剂量水合物抑制剂主要分为两种：动力学抑制剂和分散剂，也称防聚剂。与热力学抑制剂不同，动力学抑制剂并不改变水合物的相平衡条件，而是延缓水合物成核及水合物晶核生长，使其在运输过程中不发生堵塞；防聚剂并不阻止水合物晶核的生成，而是将水合物分散以致不会聚集或结块，最终呈稳定浆液流动。但在后期研究过程中发现，动力学抑制剂不具有分散水合物颗粒的作用，在体系中形成水合物晶粒后，易发生颗粒间聚积，最终造成堵塞，另外，动力学抑制剂抑制性能受体系过冷度影响较大，在高过冷度条件下应用受限。而防聚剂须在油相存在条件下使用，由于其不具动力学抑制性能，在水合物形成前期，由于水合物成核和生长速率过快，导致阻聚剂分子来不及分散水合物颗粒，因此在此阶段极易发生水合物堵塞情况。

在水合物抑制剂开发方面，中国专利号CN103305200A《一种复合型水合物抑制剂》涉及了一种复合型水合物抑制剂，由聚乙烯基己内酰胺、醇或盐、以及水组成，但该类抑制剂受体系过冷度影响较大，并在水合物体积分率较大时易发生聚积结块现象。中国专利号CN102181275A《一种复合型水合物抑制剂及其应用》提出由共聚物和防聚剂组成，其中共聚物由聚(N-乙烯基吡咯烷酮-2-乙烯基吡啶)和聚(N-乙烯基己内酰胺-2-乙烯基吡啶)中的一种或几种；所述防聚剂为季铵盐类化合物。该类抑制剂在含有气和水的体系中可起到较好的抑制作用，但在油水体系中，由于共聚物和防聚剂乳化性能较差，因此在油水体系中抑制性能受限。中国专利号CN104262184A《双子季铵盐类防聚剂及其合成方法与抑制水合物聚积方法》中合成了一类具有水合物阻聚性能的双子季铵盐，但缺点为该类防聚剂为有机合成产物，生物降解性及经济环保性较差，且添加量较大，并在高含水率体系内应用受限。

发明内容

针对目前水合物抑制剂存在添加量多、抑制性能差的问题，本发明结合动力学抑制剂和水合物阻聚剂的优点，提供一种高效联用型水合物抑制剂与抑制水合物聚积的方法，适用于油-气-水多相混输体系，具有用量低、经济环保、抑制性能优良等特点。

高效联用型水合物抑制剂，是由共聚物、乳化剂和颗粒分散剂混合制成的；共聚物、乳化剂和颗粒分散剂的质量比是0.01～5：0.01～5：0.01～5；

所述共聚物为聚乙烯吡咯烷酮(如分子式a所示)、聚乙烯己内酰胺(如分子式b所示)和聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(如分子式c所示)中一种或几种制成的混合物；所述乳化剂为多元醇型非离子表面活性剂；所述颗粒分散剂为甜菜碱型两性离子表面活性剂(如分子式d所示)。

a聚乙烯吡咯烷酮(PVP)

b聚乙烯己内酰胺(PVCap)

c聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMA)

式中，L、M和N＝(10-100)

d甜菜碱两性离子表面活性剂

优选的，共聚物、乳化剂和颗粒分散剂的质量比是0.5～1：1～2：1～3。