CN100453591C

CN100453591C - 一种水合物形成抑制剂

Info

Publication number: CN100453591C
Application number: CNB2007100290841A
Authority: CN
Inventors: 唐翠萍; 梁德青; 樊栓狮; 杜建伟
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: CN101100544A

Abstract

本发明提供了一种高效的低浓度水合物抑制剂。所述水合物抑制剂是聚乙烯吡咯烷酮与二乙二醇丁醚的混合物，其使用浓度均为质量浓度0.01～6%。可以在上述物质的基础上添加电解质、可溶性醇类等改变反应液热力学条件的化学剂。所述水合物形成抑制剂使用压力在1MPa到30MPa之间。本发明抑制剂可以克服现有技术的缺点，方便地以低浓度混合在生产或输送的石油流体中，降低水合物晶体的成核、生长或附聚的速度。

Description

一种水合物形成抑制剂

技术领域

本发明涉及化学技术领域，尤其涉及一种新型的水合物抑制剂。

技术背景

各种低沸点的烃如甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳、硫化氢等存在于天然气和其他石油流体中，同时水也以不同的量与这些石油流体组分混合。在低温高压下，当这样的石油流体成分或其他水合物形成物与水混合时，可以形成气体水合物，这种气体水合物是水和轻烃等小分子气体形成的笼形晶体。在开采和输送天然气和其他石油流体过程中这些笼形水合物可能堵塞管路，给石油和天然气的开采或输送带来困难。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的压力下乙烷在低于14℃的温度下可形成水合物。而这些温度和压力对于生产和输送天然气和其他石油流体的许多操作环境而言并非不常用。

传统使用甲醇、乙二醇等热力学抑制剂是通过改变水合物生成的热力学条件来避免和防止水合物生成。但是，此类抑制剂具有浓度高(10～60wt％)、耗量大、成本高和毒性强污染环境等缺点，已经不能满足诸如海上油气开采作业等要求。从90年代起国内外开始研究用低剂量的动力学抑制剂来代替甲醇等热力学抑制剂的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效的低浓度水合物抑制剂。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明水合物抑制剂是聚乙烯吡咯烷酮与二乙二醇丁醚(C₁₀H₂₂O₄)的混合物，由该两种物质混合而成的。可以在上述物质的基础上添加电解质、可溶性醇类等改变反应液热力学条件的化学剂，所述电解质和可溶性醇类没有特殊要求，可按照现有技术标准确定。

通过对聚乙烯吡咯烷酮抑制水合物性能的研究发现，水合物生成反应之前，在反应物中添加聚乙烯吡咯烷酮和协同剂二乙二醇丁醚(C₁₀H₂₂O₄)，这两种添加剂组合使用相对于单独使用来说，能够显著抑制水合物的形成。

本发明抑制剂使用浓度低，加入到石油或天然气管道中时，两种物质相对于水的质量浓度可以分别在0.01％～6％之间变化。聚乙烯基吡咯烷酮和二乙二醇丁醚两者的配比比例要根据现场条件、抑制时间，结合经济性综合考虑，可以在0.1∶1～5∶1之间。

本发明抑制剂使用压力在1MPa到30MPa之间。

本发明抑制剂可以克服现有技术的缺点，方便地以低浓度混合在生产或输送的石油流体中，降低水合物晶体的成核、生长或附聚的速度。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的内容做进一步详细说明。

以下实施例使用的仪器设备结构如下：

本实验的装置主要包括反应釜、恒温空气浴、磁力耦合搅拌与压力和温度测量系统、真空泵、数据采集系统等。反应釜是一个容积为1.05升的不锈钢釜，最高工作压力一般可达35MPa，反应釜内的温度由循环水浴来控制，循环水浴的温度工作范围-40-20℃。反应釜中物质可通过搅拌器进行混合。反应釜中的温度由铂电阻测量，压力精度为0.06％(即24kP)的压力传感器测定。反应釜内的压力、温度、搅拌速率等参数可由计算机数据采集系统自动采集和储存。

对比例1

将聚乙烯基吡咯烷酮按照质量浓度0.5％配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验起始压力为8.5MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.86％、乙烷5.04％和丙烷3.1％)，反应温度维持在4.0℃，670分钟后生成水合物。

实施例1

将聚乙烯基吡咯烷酮和二乙二醇丁醚分别按照质量浓度0.5％配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验起始压力为8.5MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.86％、乙烷5.04％和丙烷3.1％)，反应温度维持在4.0℃，72小时内无水合物生成。

实施例2

将聚乙烯基吡咯烷酮3％和二乙二醇丁醚浓度2％分别按照质量配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验压力为8.5MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.90％、乙烷5.05％和丙烷3.05％)，反应温度维持在4.0℃，56小时内无水合物生成。

实施例3

将聚乙烯基吡咯烷酮1％和二乙二醇丁醚浓度1.24％分别按照质量以如下成分的含电解质盐水配制成200g的反应溶液，盐水成分为碳酸氢钠0.92g/l、氯化钙9.16g/l、氯化镁1.25g/l、氯化钡0.69g/l、氯化钠24.28g/l。将配制好的反应溶液装入带有搅拌的反应釜，实验压力为9.0MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.90％、乙烷5.05％和丙烷3.05％)，反应温度维持在4-6.0℃，20小时内无水合物生成。

实施例4

将0.5％聚乙烯基吡咯烷酮、0.5％二乙二醇丁醚浓度和10％的乙二醇分别按照质量配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验压力为8.7MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.95％、乙烷5.00％和丙烷3.05％)，反应温度维持在4.0℃，87小时内无水合物生成。

实施例5

将0.25％聚乙烯基吡咯烷酮、0.25％二乙二醇丁醚浓度分别按照质量配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验压力为8.5MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.95％、乙烷5.00％和丙烷3.05％)，反应温度维持在4.0℃，56小时内无水合物生成。

实施例6

将聚乙烯基吡咯烷酮按照质量浓度0.5％和二乙二醇丁醚按照质量浓度0.1％配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验起始压力为8.5MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.86％、乙烷5.04％和丙烷3.1％)，反应温度维持在4.0℃，30小时内无水合物生成。

实施例7

将聚乙烯基吡咯烷酮按照质量浓度0.1％和二乙二醇丁醚按照质量浓度1％配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验起始压力为8.5MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.86％、乙烷5.04％和丙烷3.1％)，反应温度维持在4.0℃，15小时内无水合物生成。

实施例8

将聚乙烯基吡咯烷酮6％和二乙二醇丁醚浓度6％分别按照质量配置成200g的水溶液，装入带有搅拌的反应釜，实验压力为8.5MPa，实验气体为佛山气体厂提供的混合气(甲烷91.95％、乙烷5％和丙烷3.05％)，反应温度维持在4.0℃，15小时内无水合物生成。

Claims

1、一种水合物形成抑制剂，其特征在于所述水合物抑制剂是聚乙烯吡咯烷酮与二乙二醇丁醚的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮与二乙二醇丁醚的配比比例为质量比0.1∶1～5∶1。

2、如权利要求1所述的水合物形成抑制剂，其特征在于聚乙烯吡咯烷酮与二乙二醇丁醚分别相对于水的使用浓度均为质量浓度0.01％～6％。

3、如权利要求1或2所述的水合物形成抑制剂，其特征在于添加有电解质。

4、如权利要求1或2所述的水合物形成抑制剂，其特征在于添加有可溶性醇类。

5、如权利要求1或2所述的水合物形成抑制剂，其特征在于所述水合物形成抑制剂使用压力在1MPa到30MPa之间。