[发明专利]一种离子型水合物抑制剂

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体涉及到气体水合物抑制剂。 

背景技术

气体水合物是由水分子通过氢键连接形成的笼形结构，气体小分子通过范德华力作用被包围在笼形结构内，形成的冰状化合物。在石油、天然气的开采、运输过程中，由于其特殊的高压和低温环境，各种低沸点的烃类气体（如甲烷、乙烷、丙烷）和非烃类气体（二氧化碳、硫化氢）很容易和石油流体中的水形成气体水合物。它在一定条件下聚集在一起，形成块状，严重时会堵塞管道、井筒、阀门和仪表等设备，这对油气工业生产及储运造成极大威胁。 

天然气水合物形成的主要条件是：(1)天然气的含水量处于饱和状态，液相水的存在是产生水合物的必要条件；(2)足够高的压力和足够低的温度，天然气中不同组分形成水合物的临界温度是该组分水合物存在的最高温度；(3)在具备上述条件时，水合物的形成，还要求有一些辅助条件，如天然气压力的波动，气体因流向的突变而产生的搅动，以及晶种的存在等。 

水合物的防治就是要破坏水合物生成条件，根据对天然气水合物形成条件的研究水合物的防治方法主要有：加热法、脱水法、降压控制法、添加化学抑制剂法。加热法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，此外加热法不适用于长距离海底输气。脱水法的成本较高，而且水合物的晶核或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，水合物也可以很容易地从液烃相中生长，所以脱水法应用有很大的局限性。降压控制法对压力控制要求过高，对整个输送系统的要求高、负荷重，应用难度较大。添加化学抑制剂法具有简单、经济、效果好等优点，是防止水合物生成使用最广泛的方法。 

实际生成中为达到有效的水合物抑制效果，常采用加入足量的化学添加剂的方法，提高水合物的平衡生成压力（高于管线的操作压力），或降低水合物的平衡生成温度（低于管线的操作温度），以此来抑制水合物的生成，改变水合物形成的热力学条件、结晶速率或聚集形态，来达到保持流体流动的目的，水合物抑制剂类型主要分为热力学抑制剂、动力学抑制剂和防聚剂，甲醇、乙二醇等醇类或电解质等传统热力学抑制剂可以改变水合物平衡条件，但采用热力学抑制剂，加入量大，在水溶液中的浓度（质量分数）一般需达到10%-60%，有的甚至达到50%，成本较高，同时抑制剂的损失也较大，并带来环境污染问题。防聚剂可以使生成的气体水合物难以聚结成块，能在封闭管线或者过冷度较大的情况工作，但是存在局限性，只有在油和水同时存在时才起作用。 

鉴于水合物的严重危害和其他三种水合物防治方法的局限性，开发出高效的水合物抑制剂具有重大意义。从20世纪90年代起，国内外学者开始研究低剂量的动力学抑制剂，用以取代热力学抑制剂的使用。自从1993年Duucum等首次在其专利中阐述了酪氨酸及其衍生物作为水合物动力学抑制剂以来，学者们相继研究了更多的抑制剂。Anselme等在其专利中确认了多种聚合物对四氢呋喃水合物晶体在冰晶晶种上的生长速率的抑制作用。1994年Sloan在其专利中介绍了NVP、羟基维生素及N-乙烯基己内酰胺聚合物作为水合物动力学抑制剂的情况。1995年Kelland等又检验了多种聚合物动力学抑制剂的抑制效能。2009年柏子龙等在其专利中提出了一种由甘油、马来酸酐、N-取代基胺为原料制成的聚甘油酰胺酯化合物的动力学抑制 剂及其合成方法。2010年袁建民等在其专利中详述了一种酰胺类聚合物的混合物水合物动力学抑制剂的抑制效能。动力学抑制剂是通过抑制或延缓水合物的生长时间，从而抑制水合物生成，而不会影响水合物生成的热力学条件。但是动力学抑制剂受过冷度的影响较大，目前动力学抑制剂适用的最高过冷度只有10-12℃，在更高的过冷度下，抑制活性偏低，必须与热力学抑制剂或防聚剂联合使用才经济、有效。 

鉴于以上原因，本发明在充分考虑各种天然气水合物抑制剂方法的优点和不足的基础上，我们提出一种离子液体型水合物抑制剂制备方法，它具有天然气水合物抑制剂热力学和动力学双重抑制效果。 

发明内容

本发明的目的是针对现有抑制剂的不足，提供一种抑制效果更好、用量少、易回收更环保、受过冷度影响更小的离子液体型水合物抑制剂。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种离子型水合物抑制剂，是由离子液体溶解于水溶液中制成；抑制剂中离子液体的质量浓度在0.005%-0.01%之间；所述离子液体是由咪唑阳离子和氯离子组成的，溶剂为水。 

具体地，所述的离子液体是1-丙基-3-甲基咪唑氯盐（PMIM-Cl）或1-己基-3-甲基咪唑氯盐（HMIM-Cl）。