本发明专利技术涉及天然气水合物，特指一种复合型低剂量水合物抑制剂及其制备方法，属于油气储运工程技术领域中，用于防止、抑制水合物的生成。以N-乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸或丙烯酰胺为聚合单体，将N-乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸或丙烯酰胺一同溶于无水乙醇中，以双氧水或偶氮二异丁腈为引发剂，在溶剂中进行自由基溶液聚合反应，得到所述复合型低剂量水合物抑制剂。这种水合物抑制剂添加量低，抑制性能良好，可以有效减缓水合物的成核速率。本发明专利技术的合成方法简便、能耗低，抑制剂产品可直接应用于油气工业中防止水合物堵塞。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气水合物，特指， 属于油气储运工程
中，用于防止、抑制水合物的生成。
技术介绍
天然气水合物是甲烷、乙烷等烃分子与液态水在一定温度和压力下，经过一定反 应时间形成的冰雪状固体；在石油、天然气在开采、加工、运输过程中，由于其特殊的高压低 温环境，油气中低沸点的烃类分子如甲烧、乙烧、丙烷和二氧化碳、硫化氢很容易和液态水 形成水合物，水合物是由水分子通过氢键连接形成笼形结构，气体小分子通过范德华力作 用被包围在晶格内，这种笼形水合物聚集在一起，形成块状，甚至堵塞在长距离油气管输过 程中，由于液态水的存在，在管道的弯头、阀门等地方，极易生成水合物，从而堵塞管道，对 石油天然气工业造成严重的经济损失和重大安全隐患；天然气在管输过程中，往往含有饱 和水蒸汽，遇到突扩管和经过局部阀件会产生节流作用，温度下降至水合物生成温度以下， 就会生成水合物，天然气可以在管道、井筒以及地层多孔介质中形成水合物，对油气开采及 储运造成影响。 近年来，石油和天然气的勘探开发呈现从陆地转向海洋，从浅水转向深水的发展 趋势，海洋深水作业环境复杂，钻井液中容易形成天然气水合物，从而在钻杆和防喷器之间 形成环状封堵，堵塞防喷器、节流管线和井压管线，海底管道温度低、压力高，且海上油气田 通常要将混合油气流体输送一定距离才能进行脱水处理，因此极易生成水合物；钻井液中 一旦形成天然气水合物，必将堵塞井筒，导致钻井液无法循环，使钻井作业周期延长、成本 增加，因此，海洋钻井公司急需开发一种低成本、高效率的水合物抑制剂并以之为中心开发 出一套适合海洋深水钻井的钻井液体系。 水合物的防治方法是破坏水合物的生成条件，主要有：除水法、加热法、降压法、添 加化学抑制剂法，除水法成本高，而且自由水会吸附于粗糙壁面等地方，尽管液烃相中的水 浓度很低，水合物也能在液烃相中生长，此外除水法不适用于海底输气，所以除水法有很大 的局限性；加热法是通过对管线加热，使体系温度高于系统压力下的水合物生成温度，避免 堵塞管线，但难点是很难确定水合物堵塞的位置，而一旦水合物堵塞后再进行加热，容易造 成管线破裂和水合物喷发的危险，而且分解产生的水难以除去；降压法是通过控制管线压 力，使操作压力在水合物生成压力以下，但为了保持一定的输送能力，管线的压力一般不能 随意的降低，所以降压控制只是一种理论上可行的办法。 添加化学抑制剂法是通过向管线中注入一定量化学抑制剂，改变水合物生成的热 力学条件、结晶速率或聚集形态；目前应用最广泛传统的热力学抑制剂提高水合物生成压 力或者降低生成温度，使水合物形成条件在操作条件之外，但这类抑制剂添加量大，体系中 甲醇的有效质量分数一般为15%~50%，成本高，而且相应的储存、运输、注入成本也较高，另 外抑制剂的损耗大，具有毒性，造成环境污染；目前，低剂量的水合物抑制剂，包括动力学抑 制剂和防聚剂是国内外研究的热点，动力学抑制剂不影响水合物生成的热力学条件，可以 延长水合物晶核的成核时间和晶体的生长时间，防聚剂是将水合物颗粒分散到油相中，所 以防聚剂只能在有油相时才能起作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有传统水合物抑制剂所存在的用量大、成本高、毒性大、损 耗大等缺陷，提供一种用量少、效率高、环境友好的新型动力学水合物抑制剂及其合成方 法。 本专利技术所合成的复合型水合物抑制剂之一：是由N-乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯 酸为单体聚合而成，其聚合物结构式如下式所示。 本专利技术所合成的复合型水合物抑制剂之二：是由N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺 为单体聚合而成，其聚合物结构式如下式所示。 本专利技术是通过以下技术手段实现的： 复合型低剂量水合物抑制剂，抑制剂是在氮气保护下，由N-乙烯基吡咯烷酮和甲基 丙烯酸为单体，以无水乙醇为溶液，以双氧水或偶氮二异丁腈为引发剂，在反应釜中充分混 合，加热聚合反应后产物通过乙醚洗涤，干燥至恒重。 进一步地，所述N-乙烯基吡咯烷酮：甲基丙烯酸：无水乙醇的体积比为3 :2 :15。 复合型低剂量水合物抑制剂，抑制剂是在氮气保护下，由N-乙烯基吡咯烷酮和丙 烯酰胺为单体，以无水乙醇为溶液，以双氧水或偶氮二异丁腈为引发剂，在反应釜中充分混 合，加热聚合反应后产物通过乙醚洗涤，干燥至恒重。 进一步地，所述N-乙烯基吡咯烷酮：丙烯酰胺：无水乙醇质量比为1 :1 :1。 优选的，所述的加热聚合反应温度为85~95°C，持续搅拌，反应时间为8~10小时， 所制备的复合型抑制剂含有N-乙烯基吡咯烷酮五元环与甲基丙烯酸烷基基团或N-乙烯基 吡咯烷酮五元环基团与丙烯酰胺的烷基氨基基团。 所述干燥温度为45 °C。 所述聚合单体为N-乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸时，所述引发剂的添加量为聚 合单体以及无水乙醇总体积的〇. 25~1. 25%。 所述聚合单体为N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酰胺时，所述引发剂的添加量为聚合 单体以及无水乙醇总质量的〇. 5~1. 5%。 所述的复合型抑制剂所适用的体系为油水两相体系、气水两相体系或油气水三相 体系。 所述的复合型抑制剂相对于水的使用浓度为900ppm~3000ppm。【附图说明】 图1为天然气水合物生成实验装置示意图，包括1 :高压气瓶；2 :压力表；3 :调压 阀；4、8、11、12、13、14、16 :针阀；5 :搅拌式反应釜及恒温水浴；6 :压力传感器；7 :温度传感 器；9 :平流栗；10 :数据采集器；15 :贮液罐。【具体实施方式】 以下结合【具体实施方式】对本专利技术作进一步的详细描述。 下述实施例中复合型低剂量水合物抑制剂的制备方法如下：用氮气对反应釜进行 吹扫，然后加入150ml无水乙醇，然后量取30ml的N-乙烯基吡咯烷酮和20ml甲基丙烯酸分 别加入反应釜中，在氮气保护下充分搅拌，转速为300r/min，搅拌30min之后，升温至90°C， 滴加2ml的双氧水作为引发剂，反应9h后，将 所得产物用乙醚洗涤，然后通过恒温干燥箱45 °C干燥至恒重。 用氮气对反应釜进行吹扫，然后加入100g无水乙醇，然后称取100g的N-乙烯基 吡咯烷酮和l〇〇g丙烯酰胺分别加入反应釜中，在氮气保护下充分搅拌，转速为300r/min， 搅拌30min之后，升温至90°C，称取3g的偶氮二异丁腈作为引发剂，反应9h后，将所得产物 用乙醚洗涤，然后通过恒温干燥箱45 °C干燥至恒重。 天然气水合物生成实验测试： 本实验的装置包括该装置包括可视反应当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合型低剂量水合物抑制剂，其特征在于：所述水合物抑制剂是由N‑乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸反应生成的共聚物，其聚合物结构式如下：。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周诗岽，朱云华，卢国维，王树立，李工，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。