CN108102753A - 一种复合型气体水合物抑制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油化工技术领域，具体是指一种适用于二氧化碳水合生成抑制的复合型气体水合物抑制剂。本发明所述的复合型气体水合物抑制剂，其含有质量浓度为31‑60％的蔗糖和质量浓度为1‑5％凹凸棒石，其余为蒸馏水。本发明的复合型抑制剂属于热力学抑制剂和动力学抑制剂复配，具有热力学抑制和动力学抑制的双重效果，能有效抑制气体水合物的生成。

Description

一种复合型气体水合物抑制剂
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体是指一种适用于二氧化碳水合生成抑制的复合型气体水合物抑制剂，也适用于天然气、甲烷、氢气等气体水合物生成抑制。
背景技术
在一定的温度和压力下，水和气体能生成具有笼状结构的似冰状结晶水合物。在油气开发过程中、尤其是海洋油气资源开发过程中，含水率较高且海底管道的高压低温的条件非常适合水合物的生成，导致管道水合物堵塞，引发安全和生产事故。给石油与天然气的开采和运输带来许多困难和经济损失。研究开发防止水合物生成的抑制技术具有重要的现实意义。目前常用的抑制剂有两种：一种为热力学抑制剂，通过改变水合物的相平衡条件，使相平衡条件向更低的温度或更高的压力方向移动，从而达到抑制水合物生成的目的。而另一种为动力学抑制剂，通过延缓水合物成核时间或晶粒的生长速度，来保证在输送过程中不发生堵塞。
目前，人们已经发现了很多种水合物抑制剂，传统的醇类和盐类等热力学抑制剂虽然抑制效果好，但是加剂量大，成本高，污染环境，并且会对管道等设备产生腐蚀破坏，所以开发新型高效经济环保的水合物抑制剂有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统防止水合物生成的抑制剂存在的耗量大、成本高、难回收、毒性大、价格昂贵、制备困难等缺点，提供一种高效且经济环保的复合型气体水合物抑制剂。
本发明所述的复合型气体水合物抑制剂，其含有质量浓度为31-60％的蔗糖和质量浓度为1-5％凹凸棒石，其余为蒸馏水。
本发明所述的复合型气体水合物抑制剂的制备方法为：首先，将凹凸棒石按比例加入蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后按比例加入蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂。
本发明和现有技术相比有如下优点和有益效果：
1.作用效果好：本发明的复合型抑制剂属于热力学抑制剂和动力学抑制剂复配，具有热力学抑制和动力学抑制的双重效果，能有效抑制气体水合物的生成。
2.在抑制剂作用下生成的水合物呈现均匀分散的浆液状态，没有发生积聚现象，证明本发明同时具有一定的防聚效果。
3.经济环保：本发明所述的新型高效复合型抑制的组成为蔗糖和凹凸棒石，具有无毒、无污染、制备简单、成本低、无需分离回收的特点。
附图说明
图1为本发明采用的可视化水合物实验装置，其中1-气瓶；2-抑制剂注入装置；3-气体循环泵；4-磁力搅拌器；5-可视化高压反应釜；6-恒温水浴箱；7-平流泵；8-贮液罐；9-水浴制冷设备；10-数据采集系统，11-温度传感器；12-压力传感器。
具体实施方式
本发明采用的制备装置包括恒温水浴箱6、可视化高压反应釜5、磁力搅拌器4、平流泵7、气体循环泵3、贮液灌8和数据采集系统10、温度传感器11、压力传感器12。恒温水浴箱6温度范围：-5～90℃，控温精度：±0.02℃；可视化高压反应釜5压力范围：0～20MPa，温度范围：-5～90℃，容积：500ml，磁力搅拌器4搅拌速度：0～1500r/min；平流泵7流量范围：0.01～9.99ml/min，工作压力：0～42MPa；温度传感器11测量范围：-40～200℃，精度：±0.5℃；压力传感器12的量程：0～25MPa，精度：±0.1MPa；气体循环泵3驱替压力：0.17～1.38MPa，进气压力：0.69～2.14MPa；贮液罐容积：500ml，压力范围：0～32MPa；通过数据采集系统10进行数据采集。
管式水合物实验装置工艺流程如图1所示。主要由气瓶1；抑制剂注入装置2；气体循环泵3；磁力搅拌器4；可视化高压反应釜5；恒温水浴箱6；平流泵7；液体回收罐8；水浴制冷设备9；数据采集系统10；温度传感器11；压力传感器12组成。
由恒温水浴箱6和水浴制冷设备9进行温度控制，水浴内添加质量浓度为25％的乙二醇溶液，温度调控范围为-5～90℃，由温度传感器11记录系统温度。恒温水浴箱6带有视窗，可进行实验过程中的水合物状态观测。
采用的实验设备是用于水合物研究的可视化水合物实验装置。本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂通过抑制剂注入装置2注入可视化高压反应釜5内；釜内气体通过气体循环泵3排出，液体通过平流泵7排出，收集在液体回收罐8中；通过数据采集系统10进行反应釜内的温压数据采集。
具体实施方式如下：
1.将占抑制剂总量1-5％的凹凸棒石加入500g蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后加入占抑制剂总量31-60％蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂。
2.用蒸馏水清洗可视化高压反应釜5 2～3次，用CO2气体再冲洗可视化高压反应釜5 2～3次以保证釜内没有空气，待可视化高压反应釜5清洗干净后向其中注入180g蒸馏水和20g已配制好的新型复合型气体水合物抑制剂。
3.启动恒温水浴设备并设定为实验所需温度2℃，当反应釜内温度降至2℃之后打开进气阀缓慢向釜内通入CO2气体，反应釜内压力达到实验初始压力3MPa后关闭进气阀停止进气；
4.进气结束后开启搅拌器并设定转速600r/min以加快CO2水合物生成，通过反应釜的视窗观察CO2水合物生成情况；
5.用数据采集系统记录实验过程中的压力和温度变化情况，当压力达到稳定不再下降时结束实验；
6.为减少实验过程中产生误差和排除实验的偶然性，每组实验均重复3次；
7.将记录得到的实验数据进行处理，得到水合物生成诱导时间和水合物生成量。
实施例：
取500g蒸馏水，占抑制剂总量1-5％的凹凸棒石和31.7-59.4％的蔗糖；将凹凸棒石按比例加入蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后按比例加入蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂；按上述实验步骤进行实验，实验结果见表1。
实施例1：
取500g蒸馏水，占抑制剂总量1.6％的凹凸棒石和32.8％的蔗糖；将凹凸棒石按比例加入蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后按比例加入蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂；按上述实验步骤进行实验，得出水合物生成诱导时间为80min，水合物生成量为111.9ml，与未加抑制剂体系相比，诱导时间延长了77.8％，水合物生成量减少了6.5％。
实施例2：
取500g蒸馏水，占抑制剂总量2.0％的凹凸棒石和58.8％的蔗糖；将凹凸棒石按比例加入蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后按比例加入蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂；按上述实验步骤进行实验，得出水合物生成诱导时间为100min，水合物生成量为88.4ml，与未加复合型抑制剂体系相比，诱导时间延长了122.2％，水合物生成量减少了26.1％。
实施例3：
取500g蒸馏水，占抑制剂总量2.9％的凹凸棒石和58.3％的蔗糖；将凹凸棒石按比例加入蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后按比例加入蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂；按上述实验步骤进行实验，得出水合物生成诱导时间为89min，水合物生成量为90.4ml，与未加复合型抑制剂体系相比，诱导时间延长了97.8％，水合物生成量减少了24.5％。
表1实验结果
具体实验步骤如下：
每组实验都在相同的初始条件下，2℃和3Mpa，，进行CO2水合物的生成实验。主要考察不同的抑制剂配方对CO2水合物生成诱导时间和水合物生成量的影响，采用控制变量法分组进行实验，以表1第二组实验为例，列举具体实验步骤如下：
1.将占抑制剂总量1.6％的凹凸棒石加入蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后加入占抑制剂总量32.8％的蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到本发明所述的新型复合型气体水合物抑制剂。
2.用蒸馏水清洗反应釜2～3次，用CO2气体再冲洗反应釜2～3次以保证釜内没有空气，待反应釜清洗干净后向其中注入180g蒸馏水和20g已配制好的新型高效气体水合物抑制剂。
3.启动恒温水浴设备并设定为实验所需温度2℃，当反应釜内温度降至2℃之后打开进气阀缓慢向釜内通入CO2气体，反应釜内压力达到实验初始压力3MPa后关闭进气阀停止进气；
4.进气结束后开启搅拌器并设定转速600r/min以加快CO2水合物生成，通过反应釜的视窗观察CO2水合物生成情况；
5.用数据采集系统记录实验过程中的压力和温度变化情况，当压力达到稳定不再下降时结束实验；
6.为减少实验过程中产生误差和排除实验的偶然性，每组实验均重复3次；
7.将记录得到的实验数据进行处理，得到水合物生成诱导时间和水合物生成量。
本发明的优点：
1.从表1数据可以看出本发明的新型复合型气体水合物抑制剂能有效延长水合物生成诱导时间，并减少水合物生成量，抑制效果好。
2.在新型复合型气体水合物抑制剂作用下生成的水合物呈现均匀分散的浆液状态，没有发生积聚现象，证明本发明还具有一定的防聚效果。
3.本发明的新型复合型气体水合物抑制剂的组成为蔗糖和凹凸棒石，具有无毒、无污染、制备简单、成本低、无需分离回收的特点。

Claims (3)

1.一种复合型气体水合物抑制剂，其特征在于，所述复合型气体水合物抑制剂含有质量浓度为31-60％的蔗糖和质量浓度为1-5％凹凸棒石，其余为蒸馏水。
2.如权利要求1所述的一种复合型气体水合物抑制剂，其特征在于，所述复合型气体水合物抑制剂含有质量浓度为58.8％的蔗糖和质量浓度为2％凹凸棒石，其余为蒸馏水。
3.如权利要求1所述的一种复合型气体水合物抑制剂的制备方法，其特征在于，首先，将凹凸棒石按比例加入蒸馏水中，在20℃下，以200r/min的转速充分搅拌15min后，制得凹凸棒石悬浮液，再放入超声仪器中，超声震荡处理45min，以提高实验样品在水中的分散性，最后按比例加入蔗糖，在50℃下，以400r/min的转速充分搅拌30min使蔗糖完全溶解后，既得到所述的复合型气体水合物抑制剂。
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