[發明專利]非離子復合型氣體水合物防聚劑

有效

• 申請號: 201410075004.6
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103865505A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 孫長宇;陳光進;閆柯樂;李清平;龐維新
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C09K8/524
• 分類號: C09K8/524;F17D1/02;F17D1/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種高效環保的非離子復合型氣體水合物防聚劑及其應用，屬于油氣生產技術領域。

背景技術

氣體水合物是水與一些小分子氣體（如CH₄、C₂H₆、CO₂及H₂S等）或易揮發性液體等在一定溫度和壓力條件下形成的非化學計量性籠狀晶體物質，故又稱籠型水合物（clathrate?hydrate）。目前已發現的氣體水合物晶體結構有3種，習慣稱為I型、II型和H型結構。形成氣體水合物的水分子稱為主體分子，形成氣體水合物的其他組分稱為客體分子。氣體水合物的發現至今已有200多年的歷史，早在1778年，英國哲學家和自然學家Joseph?Priestley無意中發現SO₂水合物；接著在1810年，英國皇家學會學者Humphrey?Davy在實驗室首次合成了氯氣水合物。然而在當時這些發現并沒有引起人們的重視，直到1934年美國化學家Hammerschmidt發現造成天然氣管道堵塞的真正原因并非形成冰，而是天然氣水合物。此后幾十年來許多學者對天然氣水合物進行研究，所開發的氣體水合物應用技術也涉及水資源、環保、氣候、油氣儲運、石油化工、生化制藥等諸多領域。

雖然氣體水合物的研究在近幾十年來取得了很大的成就，但是因生成氣體水合物導致天然氣/原油生產裝置和輸送管線的堵塞是一個長期困擾油氣生產和運輸部門的棘手問題。對于深海油-氣-水三相混輸管道，氣體水合物問題尤為突出。目前普遍采用兩種方法來控制和解決由于氣體水合物造成的堵塞問題：傳統熱力學控制方法和添加低劑量氣體水合物抑制劑（LDHIs）的方法。其中，傳統熱力學控制方法包括脫水法、加熱法、降壓法和加入熱力學抑制劑的方法，這些方法主要是使體系不具備生成氣體水合物的熱力學條件，從而起到抑制氣體水合物形成的目的。其中，脫水法成本較高，并且脫水不徹底，局部仍會有較多積水；加熱法的難點是很難確定氣體水合物堵塞的位置，并且易造成管線破裂和氣體水合物噴發的危險；降壓法對壓力控制要求過高，對整個輸送系統的要求高，因此應用難度較大；注入熱力學抑制劑，如甲醇、乙醇、乙二醇等，使氣體水合物的平衡生成壓力高于管線的操作壓力或使氣體水合物的平衡生成溫度低于管線的操作溫度，從而達到避免氣體水合物生成的目的，這種方法中熱力學抑制劑的添加量一般為15-50wt%，用量較大，而且會對環境造成污染。

近十幾年來，關于低劑量氣體水合物抑制劑（LDHIs）的研究受到廣泛關注，使用濃度一般為0.5-3.0wt%。低劑量氣體水合物抑制劑（LDHIs）包括動力學抑制劑（KI）和氣體水合物防聚劑（AA）兩類。加入動力學抑制劑不改變體系氣體水合物的平衡條件，而使氣體水合物晶粒生長緩慢甚至停止，推遲氣體水合物成核和生長的時間，防止氣體水合物晶粒長大。在氣體水合物成核和生長初期，動力學抑制劑吸附于氣體水合物顆粒表面，活性劑的環狀結構通過氫鍵與氣體水合物晶體結合，從而防止和延緩氣體水合物晶粒的進一步生長，保證輸送過程中不發生堵塞現象。但是，其受系統過冷度影響較大，承受過冷度一般小于10℃。

加入氣體水合物防聚劑可使油水乳化，將油相中的水分散成水滴，隨著氣體水合物的形成，防聚劑分子可吸附到氣體水合物顆粒表面，使氣體水合物晶粒懸浮在冷凝相中，乳化液滴油水相間的界面膜充當了一個阻礙擴散的壁壘，即減少了擴散到水相的氣體水合物形成。分子末端有吸引氣體水合物和油的性質，使氣體水合物以很小的顆粒分散在油相中，而不會發生聚集結塊，從而達到抑制氣體水合物生成的作用。從可以承受的最大過冷度（maximum?subcooling）角度來說，防聚劑可承受的最大過冷度遠遠大于動力學抑制劑。因此，對于深海油/氣/水混輸管道內氣體水合物的抑制，添加氣體水合物防聚劑應為唯一選擇。

目前已公布的氣體水合物防聚劑類型主要包括酰胺類化合物、季銨鹽類化合物、陰離子以及中性離子的表面活性劑等。但是，以上這些防聚劑大都具有毒性、生物降解性差、價格昂貴、防聚效果不明顯等特點。因此，開發新型高效環保的氣體水合物防聚劑則顯得非常必要。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種非離子復合型氣體水合物防聚劑，該氣體水合物防聚劑受過冷度和操作條件影響小，適用于油-氣-水三相共存體系，具有用量小、生物降解性好、經濟環保、防聚效果明顯等優點。

本發明的目的還在于提供一種采用上述氣體水合物防聚劑的防聚方法。