[发明专利]抑制水合物形成的方法

说明书

本申请是1994年9月15日提交的待审查的专利申请流水号08/306,336的部分继续申请。

                       本发明领域

本发明涉及在流体中抑制笼形包合水合物形成的方法。更具体地说，本发明涉及在用于输送油或天然气的管道中抑制气体水合物形成的方法。

                         发明背景

二氧化碳，硫化氢和各种烃类，如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷，存在于天然气和其它石油流体中。然而，一般发现水以各种量与此类石油流体组分混合在一起。在加压和减压条件下当此类石油组分或其它水合物前身物与水混合时可形成笼形包合水合物。笼形包合水合物是水晶体，它在客体分子如可形成水合物的烃类或气体周围形成笼形结构。一些可形成水合物的烃类包括，但不限于，甲烷，乙烷，丙烷，异丁烷，丁烷，新戊烷，乙烯，丙烯，异丁烯，环丙烷，环丁烷，环戊烷，环己烷，和苯。一些可形成水合物的气体包括，但不限于，氧气，氮气，硫化氢，二氧化碳，二氧化硫和氯。

气体水合物晶体或气体水合物是一种对石油工业有着重要关系的笼形包合水合物，因为它们在天然气和其它石油流体的生产和/或运输过程中产生管道堵塞物。例如，在约1MPa的压力下乙烷在低于4℃的温度下形成气体水合物，和在3MPa压力下乙烷在低于14℃的温度下形成气体水合物。当生产和输送天然气和其它石油流体时对于许多操作环境来说这些温度和压力并不是偶然的。

作为气体水合物聚集体，它们在用于生产和/或输送天然气或其它石油流体的管道或导管中产生水合物堵塞物。这类水合物堵塞物的形成将导致生产的停工和巨大的经济损失。此外，再起动停工的设备，尤其海上生产或输送设备，变得很困难，因为通常需要大量的时间、能量和材料，以及各种工程调节以便安全地除去水合物堵塞物。

在石油和天然气工业中已经使用了各种措施来防止在石油或天然气流中形成水合物堵塞物。这些措施包括将温度和/或压力保持在水合物形成条件以外和引入防冻剂如甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。从工程上考虑，保持温度和/或压力在水合物形成条件以外需要设计和设备上的改进，如绝热或带夹套的管道系统。这类改进需要花费财力来实现和维持。防止水合物堵塞物所需防冻剂的量一般是存在于油或天然气流中的水的10wt％-20wt％。所以，需要几千加仑/每天的此类溶剂。如此大的量使得需要解决诸如处理、贮存、回收和潜在毒性的问题。而且，这些溶剂很难完全地从生产或输送料流中回收。

所以，需求一种能够方便地以低浓度混合入生产的或输送的石油液流中的气体水合物抑制剂。此类抑制剂应能够降低气体水合物晶体在石油液流中成核、生长和/或聚集的速率，从而抑制了在输送石油流体料流的管道中的水合物堵塞物的形成。

实施本发明的一个方法是使用气体水合物抑制剂，它能够以相对于在石油或天然气料流中存在的水的约0.01-约5wt％的浓度使用。下面将要详细讨论，本发明的抑制剂能够高效地处理具有水相的石油料流。

                      本发明概述

根据本发明，提供了一种在具有可形成水合物的组分的流体中抑制笼形包合水合物的形成的方法。该方法包括：用包括由下面的N-取代的丙烯酰胺生产的基本上水可溶聚合物的抑制剂处理该流体：其中

R₁是具有1-10个碳原子和0-4个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，

R₂是氢原子或具有1-10个碳原子和0-4个从氮、氧、硫及其混合物中选择的杂原子的烃基，和

x是使该聚合物的平均分子量在约1,000-约6,000,000之间的该聚合物重复单元的平均数。

优选地，在以下情况下实施本方法：其中R₁是具有0-4个上述杂原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基和R₂是氢原子或具有0-4个杂原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基或芳烷基。然而，也可以在以下情况下实施本方法：其中R₁是具有0-4个杂原子的烷氧基烷基、链烯基或炔基和R₂是具有0-4个杂原子的烷氧基烷基、链烯基或炔基。同样，还可以在以下情况下实施本方法：其中R₁和R₂连在一起形成具有3-10个碳原子和0-4个杂原子的环状结构部分。