[发明专利]一种具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮天然气水合物抑制剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮天然气水合物抑制剂及其制备方法与应用。包括如下步骤：(1)在盐酸的作用下，4‑乙烯基吡啶和1,3‑丙烷磺内酯经开环反应，得到含两性离子的单体，(2)将乙烯吡咯烷酮和含两性离子单体溶于水中，并加入铈盐进行反应；(3)向步骤(2)的反应体系中加入端羟基聚醚酯多元醇和铈盐，继续进行反应；(4)向步骤(3)的反应体系中继续加入乙烯吡咯烷酮和氟碳两亲表面活性剂，继续进行反应；(5)将步骤(4)的反应体系干燥，碱性水解。本发明的产品性能稳定，可用作天然气水合物抑制剂，能够明显推迟诱导时间。

技术领域

本发明涉及一种具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮天然气水合物抑制剂及其制备方法与应用，属于天然气水合物抑制剂及其制备技术领域。

背景技术

水合物的形成会造成天然气、石油生产设备和集输管线的堵塞。尤其在温度和压力条件适合水合物生成的海上油气田，其生成所造成的经济损失高达数亿元。因此，如何防止水合物生成一直是石油与天然气行业关注的难点与焦点。

目前，世界范围内共有动力学控制方法和热力学抑制方法两种防治方法，其中应用最为广泛的方法是热力学抑制方法，特点是通过脱水、降压和加入抑制剂。常用的抑制剂有甲醇、乙醇、乙二醇、三甘醇等，可将水合物生成所需的压力条件提高至高于管线中的操作压力，或使水合物生成所需的温度降低至管线的工作温度以下，避免水合物的生成。抑制剂在水中的浓度需要达到10％～60％，因此传统抑制剂的消耗量十分巨大，油气田的开发和生产亟需高效的水合物抑制剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮天然气水合物抑制剂及其制备方法与应用，本发明利用超支化结构代替传统的线型结构的同时，引入含两性离子的单体后，得到具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮天然气水合物抑制剂；提高天然气水合物抑制剂的抑制作用，降低天然气水合物抑制剂的使用浓度。

本发明所提供的具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮通过包括如下步骤的方法制备得到：

(1)在酸性条件下，4-乙烯基吡啶和1,3-丙烷磺内酯经开环反应，得到含两性离子的单体，其结构式如式Ⅰ所示，

(2)在铈盐存在下，将乙烯吡咯烷酮和式Ⅰ所示含两性离子的单体进行反应，

(3)向步骤(2)的反应体系中加入端羟基聚醚酯多元醇和所述铈盐，继续进行反应；

(4)向步骤(3)的反应体系中继续加入乙烯吡咯烷酮、式Ⅰ所示含两性离子的单体和氟碳两亲表面活性剂，继续进行反应；

(5)将步骤(4)的反应体系干燥后，碱性条件下水解，得到具有内盐结构超支化聚乙烯吡咯烷酮。

上述的制备方法步骤(1)中，所述酸性条件由盐酸提供；

4-乙烯基吡啶、1,3-丙烷磺内酯与盐酸的质量比可为：12～16：10～14：2～4，具体可为12：10：2、14：14：4、15：12：3或16：14：4；

所述开环反应的温度可为80～90℃，具体可为85℃～85℃、80℃、85℃或90℃；

所述开环反应的时间可为6～8小时，具体可为6小时、7小时或8小时。

上述的制备方法步骤(2)中，所述反应在水中进行；

所述铈盐为CeCl₃、Ce(NO₃)₃和Ce₂(SO₄)₃中至少一种；

乙烯吡咯烷酮、水与所述铈盐的质量比可为：68～72：390～420：0.03～0.04，具体可为68：390：0.04、69：400：0.03、71：400：0.03或72：400：0.035；