[发明专利]一种天然气水合物动力学抑制剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工试剂的制备技术领域，特别是涉及是一种天然气水合物动力学抑制剂及制备方法。

背景技术

天然气开采、集输和加工过程中，由于温度、压力、流动速度等的变化，常在低温高压湍流处形成天然气水合物，这是导致天然气生产装置异常和输送管线堵塞的主要原因，甚至会引发安全事故。

目前，对于水合物的防治主要通过物理方法和化学方法两种。物理方法主要是使油气体系不具备生成水合物的热力学条件，有除水法、加热法、降压法及这几种方法的联合使用。随着实际投入生成的使用，物理方法成本高、应用局限性大等问题越发突显，化学方法防治水合物逐渐成为主流。

化学方法防治水合物是通过添加化学试剂改变体系的相平衡、晶体成核、晶体生长或者聚集方面的性质，是防治水合物生成应用最广发的方法，具有简单、经济、高效等优点。其主要包括水合物热力学抑制剂、水合物动力学抑制剂和防聚剂。

油气工业实际生成中常采用的水合物热力学抑制剂（可溶性醇类如甲醇、乙醇、乙二醇、无机盐等），但热力学抑制剂使用剂量大，造成存储和注入设备庞大，开采成本增加，并且产生大量污水污染环境，提高了应用的成本。

以水合物动力学抑制剂为代表的低剂量水合物抑制剂正成为应用与油气田的主要抑制剂添加剂。动力学抑制剂通常为一些具有支链酰胺基环状结构的低分子量聚合物，通常在加入浓度为1%~2%左右并通过抑制水相中水合物的形成而发挥作用。

发明内容

本发明的目的在于：设计和制备一种水合物动力学抑制剂，使用这种抑制剂不但不影响水合物生成的热力学条件，而且还能够延缓水合物晶体成核时间，降低生长速度，阻止晶体的进一步生长，从而使管线中流体在其温度低于水合物形成温度（过冷度△T）下流动，而不出现水合物堵塞现象，属于通过化学方法防治水合物的生成。

本发明的技术方案如下：一种合成天然气水合物动力学抑制剂，该抑制剂标号为H由以下组分组成：A：N-乙烯基吡咯烷酮、B：丙烯酰胺、C：丙烯晴、D：去离子水、E：巯基硫醇、F：规格为10%的过硫酸铵溶液、G：规格为10%的亚硫酸钠；其中单体A、B、C的质量百分比为：A：70~90%、B：5~20%、C：5~10%；E、F、G及D相对单体总质量的百分比为：E：0.5~1.5%、F：2.5~3.5%、G：2.5~3.5%、D：100~200%。

一种合成天然气水合物动力学抑制剂的制备方法，该方法包括以下步骤：（a）在装备了具有回流冷凝装置的三口烧瓶中按照权利要求书1中比例放入A、B和D，然后将盛有A、B和D的三口烧瓶放入磁力水浴锅中，加热使温度保持在50~60℃，搅拌至A和B完全溶解与D中，备用；（b）将C加入步骤（a）中制备好的溶液里，进行搅拌，混合均匀备用；（c）向步骤（b）中制备好的溶液中加入E，搅拌2~3分钟；然后加入溶液G和溶液F，在50~60℃下以600r/min的转速搅拌反应3~5小时，备用；（d）步骤（c）反应完全后，将未反应的悬浮在溶液表面上的C及C的均聚物，进行分离去除后，对剩余溶液进行提纯干燥，即可得到抑制剂H。所述F:G的质量比为1:1。

上述物质的量的单位为质量，单位为克，原料A为N-乙烯基吡咯烷酮，原料B为丙烯酰胺，原料C为丙烯晴，原料D为去离子水，原料E为巯基硫醇，原料F为过硫酸铵溶液（10%的过硫酸铵），原料G为亚硫酸钠溶液（10%的亚硫酸钠）。其中F:G的质量比为1:1。同时预先设定原料X为甲醇，原料Y为乙二醇，原料Z为氯化钠。 所述的原料乙二醇，甲醇，盐酸、氯化钠、过硫酸铵、亚硫酸钠均为分析纯，成都科龙化工试剂厂生产；N-乙烯基吡咯烷酮为化学纯，东营市鸿业化工有限公司生产；丙烯酰胺为分析纯，天津市福晨化学试剂厂生产；丙烯腈为分析纯，上海赛科石油化工有限责任公司生产；巯基硫醇为分析纯，现代东方（北京）科技发展有限公司生产。

本发明的有益效果：本发明所研制的水合物动力学抑制剂，抑制性能卓越、稳定性强、易回收并循环使用，并且易于生物降解对地质无任何影响，有效解决了天然气气田采气过程中延缓乃至减少天然气水合物生成的难题，为工业化实际生产中遇到的水合物堵塞的情况找到了新的解决途径。本发明采用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酰胺(AM)、丙烯晴（AN）为单体聚合成新型高效的动力学抑制剂用于延迟乃至阻止天然气水合物的生成，通过具体实施例及其测定，其使用效果极佳。

具体实施方法：