一种环保高效的天然气水合物抑制剂

摘要

本发明公开了一种环保高效的天然气水合物抑制剂，它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：20～60，聚乙烯基己内酰胺：6～37，聚乙烯吡咯烷酮：20～60。使用时用量为体系中水体积的0.5～3%。本发明较好地克服了传统水合物抑制方法的缺点，同时克服了热力学抑制剂用量大、费用高，以及对管线强腐蚀的诸多弊端。本发明水合物抑制剂主要成分聚丙二醇为不挥发、耐腐蚀，聚乙烯吡咯烷酮为低毒生物相容性较好物质，对环境及生物无害，不污染环境，可以满足环保要求；本发明抑制剂不具有挥发性，在100℃以下的温度范围内，化学稳定性和热稳定性好，不燃，无腐蚀，实施方便。

说明书

技术领域

本发明涉及天然气水合物技术领域，尤其是涉及一种环保高效的天然气水合物抑制剂。

背景技术

    天然气水合物是在一定温度和压力下，某些小分子气体（N₂、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈等）与液态水形成的冰雪状的笼形晶体，在石油、天然气开采及疏松过程中，由于管道中存在低温高压，容易形成天然气水合物，严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、阀门和设备，造成管道爆裂，仪表损坏，从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运转，造成巨大的经济损失。此外，对于海上油气田开发和深海管道疏松，水合物问题尤其突出，因为海底的水温和压力条件都很适合水合物的生成。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。二次类温度、压力条件下在实际的油气开采、运送的许多操作环境也并非罕见。如何防止水合物的生产成为石油天然气行业关注的重点问题。

常见的水合物防治方法，主要是通过脱水、加热、减压和加入热力学抑制剂，使体系不具备生成水合物的热力学条件，或者将一种或几种方法联合起来。热力学抑制剂主要是一些醇类和盐类，在油气生产中已得到了较广泛的应用。这种方法虽然取得了一定的抑制或者预防效果，但具有耗量大、成本高、回收难、毒性大等缺点。例如甲醇的大量使用对环境带来了很大的负面影响。

目前，国内外将研究重点集中于低剂量水合物抑制剂，包括动力学抑制剂和防聚剂。动力学抑制剂的加入能够抑制或延迟水合物的生长时间，从而达到抑制水合物生产的目的。其加入浓度低，不影响水合物生成的热力学条件，可在水合物形成的热力学条件下推迟水合物的成核和晶体生长的时间。然而动力学抑制剂在管线（或油井）封闭或过冷度较大的情况下作用效果差，故应用范围受到限制。如中国专利CN101074361公开的“高效复合型水合物抑制剂”，该发明在现有动力学抑制剂中添加一定的盐类和醇类，水合物生成诱导时间和完成时间比单独使用时更长，使动力学抑制剂的效果更好、应用范围更广，但该发明中的动力学抑制剂成本高，并且加入的盐类有很强的腐蚀性。中国专利CN101602940公布的“高效动力学水合物抑制剂”该发明通过合成具有独特单元结构的动力学水合物抑制剂，通过吸附作用，抑制水合物微粒保持分散而不发生聚集从而抑制水合物形成。但该发明受过冷度影响大、成本高、合成工艺负责，对环境有一定的污染性。

 发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种环保高效的天然气水合物抑制剂，该抑制剂生物相容性好、使用范围广、化学稳定性和热稳定性好，具有无毒、环保、高效的特性。

    本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种环保高效的天然气水合物抑制剂，它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：20～60，聚乙烯基己内酰胺：6～37，聚乙烯吡咯烷酮：20～60。

    进一步地，它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：35～45，聚乙烯基己内酰胺：15～26，聚乙烯吡咯烷酮：35～45。

    作为优选方案，它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：40，聚乙烯基己内酰胺：21，聚乙烯吡咯烷酮：40。

进一步地，所述天然气水合物抑制剂在使用时用量为体系中水体积的0.5～3%。

本发明水合物抑制剂适用压力在25MPa以下，温度在100℃以下。

本发明具有以下优点：本发明较好地克服了传统水合物抑制方法的缺点，同时克服了热力学抑制剂用量大、费用高，以及对管线强腐蚀的诸多弊端。本发明水合物抑制剂主要成分聚丙二醇为不挥发、耐腐蚀，聚乙烯吡咯烷酮为低毒生物相容性较好物质，对环境及生物无害，不污染环境，可以满足环保要求；本发明抑制剂不具有挥发性，在100℃以下的温度范围内，化学稳定性和热稳定性好，不燃，无腐蚀，实施方便。

具体实施方式

    下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1：一种环保高效的天然气水合物抑制剂：它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：20，聚乙烯基己内酰胺：37，聚乙烯吡咯烷酮：20。使用时，将各组分混合，用量为体系中水体积的0.5%。

实施例2：一种环保高效的天然气水合物抑制剂：它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：60，聚乙烯基己内酰胺：6，聚乙烯吡咯烷酮：60。使用时，将各组分混合，用量为体系中水体积的3%。

实施例3：一种环保高效的天然气水合物抑制剂：它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：35，聚乙烯基己内酰胺：26，聚乙烯吡咯烷酮：35。使用时，将各组分混合，用量为体系中水体积的1%。

实施例4：一种环保高效的天然气水合物抑制剂：它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：45，聚乙烯基己内酰胺：15，聚乙烯吡咯烷酮：45。使用时，将各组分混合，用量为体系中水体积的1.4%。

实施例5：一种环保高效的天然气水合物抑制剂：它由下述重量份的原料组成：聚丙二醇：40，聚乙烯基己内酰胺：21，聚乙烯吡咯烷酮：40。使用时，将各组分混合，用量为体系中水体积的0.5～3%。

以下通过实验说明本发明的有益效果：

不同测试压力和温度下本发明天然气水合物抑制剂的效果实验

实验例1：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为10MPa、温度为6℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液。结果表明其诱导时间为1.25min，完成反应时间为2110.83min，抑制性能相比纯水较明显。

实验例2：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为10MPa、温度为3℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液。结果表明其诱导时间为0.75min，完成反应时间为1940.1min，抑制性能相比纯水较明显。

实验例3：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为10MPa、温度为0℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液。结果表明其诱导时间为0.58min，完成反应时间为1325.00min，抑制性能相比纯水较明显。

实验例4：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为10MPa、温度为-3℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液。结果表明其诱导时间为0.42min，完成反应时间为1013.00min，抑制性能相比纯水较明显。

实验例5：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为6MPa、温度为6℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液。结果表明其诱导时间为32.17min，完成反应时间为2141.5min，抑制性能相比纯水较明显。

实验例6：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为6MPa、温度为3℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液。结果表明其诱导时间为24.5min，完成反应时间为1530.83min，抑制性能相比纯水较明显。

实验例7：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为6MPa、温度为0℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液。结果表明其诱导时间为16min，完成反应时间为1186.33min，抑制性能相比纯水较明显。

实验例8：水合物抑制剂配方为：40%的聚丙二醇、20%的聚乙烯基己内酰胺和40%的聚乙烯吡咯烷酮，测试条件在压力为6MPa、温度为-3℃下，称取10.0g 抑制剂于1000 mL烧杯中，加入矿化度为20000mg/L的模拟地层水稀释至1000g，搅拌均匀即得含1%抑制剂的稀释液，结果表明其诱导时间为1.67min，完成反应时间为961.00min，抑制性能相比纯水较明显。