[發明專利]一種用于油氣管道中水合物防治的磁響應柔性復合超疏水膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202011105444.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112178361B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 黃劍瑩;鄭微微;滕霖;賴躍坤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F16L58/10
• 分類號: F16L58/10;C08J5/18;C08L101/00;C08K3/22;C08K3/18;B32B38/16;B32B38/10;B32B37/10;B32B37/24
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林文弘;蔡學俊

本發明公開了一種用于油氣管道中水合物防治的磁響應柔性復合超疏水膜及其制備方法。該方法包括將具有磁性的顆粒、溶劑、粘合劑、助劑混合均勻，涂敷于模板，進行半固化。再采用低表面能物質及納米顆粒對半固化基底進一步修飾，再次固化后得到磁響應柔性復合膜，能夠在磁場存在下，貼附于油氣管道內壁，并在磁場下，進行自組裝，產生磁性微納米針尖結構，變成超疏水狀態。本發明的用于油氣管道中水合物防治的磁響應柔性復合超疏水膜可解決水合物堵塞油氣輸送管道和設備問題。該膜層通過磁性針尖結構將水合物與基底接觸面轉為點接觸，延緩水合物生長，降低水合物顆粒與管道和設備內壁之間的粘附力，防止水合物顆粒聚集在管道或設備內造成堵塞。

技術領域

本發明屬于石油天然氣技術領域，具體涉及一種用于油氣管道中水合物防治的磁響應柔性復合超疏水膜及其制備方法。

背景技術

水合物是能源儲存的潛在候選材料，油氣管道高壓低溫的條件利于水合物的形成，卻導致他們成為管流障礙。深海油氣或是陸上油氣開采都會產生水合物堵塞管道，大大提高了運行成本，可能造成停產，使管道和設備破裂，嚴重時甚至導致危險事故發生。因此，如何有效防治水合物成為保障油氣開采安全的關鍵問題之一。

傳統的水合物防治通常是采用化學抑制劑法，其包括兩大類：熱力學抑制劑和低劑量水合物抑制劑。熱力學抑制劑通過改變體系的溫度和壓力，破壞水合物形成的條件，從而阻止水合物的生成。雖然所使用的化學試劑成本相對較低，但通常需要高劑量且其儲運，注入及回收需要的成本極高，在使用過程中會造成環境污染和安全問題。低劑量水合物抑制劑也主要分為兩類：動力學抑制劑和防聚劑。通常動力學抑制劑可以作為替代品或與像甲醇這樣的熱力學水合物抑制劑一起使用，所需的劑量較小，大大降低了應用成本。然而，其抑制活性偏低，且在高過冷度下會失效。防聚劑不阻止水合物的形成，但能抑制水合物的粘附，從而防止水合物的堵塞，但是防聚劑是最貴的水合物抑制劑，盡管需要注入的體積比其他化學抑制劑要小得多，但仍然占了很大的比重。其他防治水合物方法如熱管線技術、降壓控制技術、脫水技術，均需要較高的運行成本，并且在多數情況下對環境不友好。

本發明從水合物沉積堵塞的機理出發，另辟蹊徑考慮采用仿生方法，模仿自然界中存在的許多無污染、自清潔的動植物表面，如超疏水的荷葉表面、超疏水各向異性的水稻葉表面、超疏水的暗翼表面等，即利用超疏水技術構造具有低表面能和微納米結構粗糙度的表面，具有防水、抗霜、防污、抗冰、防腐、自清潔等功能。基于此，本發明利用磁性顆粒在磁場的存在下能夠在膜層表面自組裝，長出微納米針尖結構，構造超疏水表面，將得到的超疏水柔性膜層在磁場存在下，貼附于油氣管道內壁，長出磁性針尖，將水合物與基底的接觸面積由傳統的面接觸轉換成點接觸，大大減少水合物與基底的接觸面積，從而減緩水合物在管道內壁生成，大大降低水合物與壁面粘附力，達到油氣管道中水合物防治的目的。

發明內容

本發明的目的是：提供一種用于油氣管道中水合物防治的磁響應柔性復合超疏水膜的制備方法，以解決水合物造成的管道和設備堵塞問題。

一種用于油氣管道中水合物防治的磁響應柔性復合超疏水膜的制備方法，該方法包括如下步驟：

第一步：用油氣管道材料為基底，對其進行預處理。

第二步：將具有磁性的顆粒、溶劑、粘合劑、助劑混合均勻得到懸浮液，其中磁性顆粒、溶劑、粘合劑質量比為(1-10):(1-10):(1-10)。

第三步：將上述懸浮液涂敷于基底上，在磁場下低溫半固化。

第四步：采用低表面能物質及納米顆粒對半固化基底進一步修飾再次固化，得到磁響應柔性復合超疏水膜。