天然气集输中水合物控制研究进展

缓解天然气水合物引起的输气管线堵塞问题的热力学方法有脱水、加热、减压、添加抑制剂等,其破坏生成水合物的热力学条件。脱水和加抑制剂是预防措施,以(TEG)吸收和分子筛吸附为主。抑制剂以甲醇、乙二醇为主;加热、降压只用于解堵。动力学抑制剂仅降低水合物的生成速度,而不改变热力学条件而实现;以PVP、PVCap、Poly(VP/VC)等聚合物为主,同时复配醚类、醇类,加量在1.0%⁵.0%。防聚剂则改变水合物的生成形态和生成量,使其与流体相均匀混合流动而不发生堵塞。热力学抑制剂加量大、毒性强是不利因素。动力学抑制剂是行业发展的方向。     

离子型天然气水合物动力学抑制剂的合成与评价

合成了一种离子型动力学天然气水合物抑制剂DVA,用四氢呋喃法评价了抑制效果。结果表明,最佳的合成条件:在氮气保护下,n(N-乙烯己内酰胺)∶n(丙烯醇)∶n(甲基丙烯酸二甲胺乙酯)=3∶1∶4,反应温度60℃,反应时间8 h,p H≈7,单体浓度50%,引发剂加量为0.6%(占单体总质量百分数)。抑制剂加量为0.2%~0.8%时,水合物的生成温度可以降至-7.0~-8.4℃,加量0.5%时抑制效果最好;0.5%的抑制剂和5%~9%的热力学抑制剂(无机盐或醇)经行复配时,水合物生成温度下降至-9.0~-13.1℃。     

天然气水合物抑制剂DVP的合成及性能研究

合成了新型动力学天然气水合物抑制剂DVP,以四氢呋喃法(THF)对其性能进行了评价。DVP的最佳合成条件为:n(N-乙烯己内酰胺)∶n(丙烯醇)∶n(甲基丙烯酸羟乙酯)=5∶1∶1,引发剂加量为0.5%(占单体质量百分数),反应温度60℃,反应时间8 h。DVP的加量0.5%,抑制效果最好,水合物结冰温度为-8℃。结合天然气水合物抑制剂PVP做性能对比,DVP具有加量少、抑制效果好的优点。将DVP与热力学水合物抑制剂进行复配,DVP的抑制性能得到进一步提高。     

天然气水合物抑制剂DVP的合成及性能研究

合成了新型动力学天然气水合物抑制剂DVP,以四氢呋喃法(THF)对其性能进行了评价。DVP的最佳合成条件为:n(N-乙烯己内酰胺)∶n(丙烯醇)∶n(甲基丙烯酸羟乙酯)=5∶1∶1,引发剂加量为0.5%(占单体质量百分数),反应温度60℃,反应时间8 h。DVP的加量0.5%,抑制效果最好,水合物结冰温度为-8℃。结合天然气水合物抑制剂PVP做性能对比,DVP具有加量少、抑制效果好的优点。将DVP与热力学水合物抑制剂进行复配,DVP的抑制性能得到进一步提高。     

天然气水合物的生成机理与防治研究

概述了天然气水合物的分子结构,分析了天然气水合物的生成条件,总结了天然气水合物生成的概念模型,研究了天然气水合物的防治方法:物理方法和化学方法。其中物理方法包括:加热法,脱水法,降压法,清管法;化学方法包括:添加热力学抑制,动力学抑制剂以及水合物浆输送技术。提出了今后的研究重点和方向。     

复配型抑制剂对高二氧化碳天然气水合物抑制效果评价

高含二氧化碳气田在开采、输送过程中生成天然气水合物易生成天然气水合物,严重影响气田的顺利开发。添加水合物抑制剂是高效的防治手段,但目前单独使用动力学抑制、热力学抑制都存在一定弊端。本文通过对比使用不同用量的动力学抑制剂、热力学抑制剂以及复配型抑制剂的抑制效果和经济指标,说明动力学抑制剂与热力学抑制剂复配后抑制效果更优,不仅降低了水合物生成温度,减少热力学抑制使用量,缩减抑制剂成本,提高了经济效益,同时减小对地层伤害。     

离子液体与PVP K90复合抑制剂对甲烷水合物的生成影响

注入抑制剂是油气行业解决管道输送过程因水合物生成而引发的堵塞问题最常用的方法。但现有大多数动力学抑制剂（KHIs）存在抑制性能不足、高过冷度条件下会失效等问题，可应用场合大大受限。离子液体作为绿色溶剂对甲烷水合物具有良好的热力学抑制作用。为改进KHIs的性能，提出将离子液体与KHIs复合。本文实验考察8.0 K过冷度、两种浓度下[1.0%(质量)、2.0%(质量)]离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐([BMP][BF₄])、聚乙烯基吡咯烷酮（PVP K90）以及二者复配构成的复合型抑制剂对甲烷水合物抑制规律，得到了最佳组分配比。利用粉末X射线衍射（PXRD）和低温激光拉曼光谱测量了不同抑制剂体系中形成的甲烷水合物晶体微观结构和晶穴占有率，发现添加抑制剂不会改变sI型甲烷水合物晶体结构，但会影响水合物晶体的大、小笼占有率和水合数。结合宏观动力学实验和微观结构测试结果，揭示离子液体与PVP K90复合抑制剂的抑制机理。     

卵磷脂对甲烷水合物形成的影响

建立了用于测定卵磷脂(lecithin)对钻井液中水合物形成影响的实验装置及方法,以理解化学添加剂卵磷脂对北极Cascade地区钻井过程中水合物层的稳定作用。本研究旨在理解卵磷脂对纯水中甲烷水合物形成热力学和动力学的影响。结果表明，卵磷脂基本上不影响甲烷水合物生成的热力学条件，但当卵磷脂在水中的浓度超过0.003 g·g^-1时，它会影响甲烷水合物的生成速度和数量,是很好的水合物生成动力学促进剂。     

聚乙烯己内酰胺链端改性及其对甲烷水合物形成的抑制作用研究

注入动力学抑制剂是一种有效缓解天然气水合物管道堵塞的方法。本文以动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺(PVCap)结构为基础,将氧乙基和酯基引入PVCap的分子链端,合成了新抑制剂PVCap-XA1,在高压定容反应釜内评价了PVCap-XA1对甲烷水合物形成的抑制作用,并采用粉末X射线衍射、低温激光拉曼光谱和冷冻扫描电子显微镜研究了抑制剂对甲烷水合物结构和形态的影响。实验结果表明,相同实验条件下PVCap-XA1比PVCap具有更好的抑制作用;微观测试表明PVCap-XA1的加入没有改变甲烷水合物的晶体结构,但会使甲烷水合物晶面扭曲变形,可以降低水合物大小笼占有比(I_L/I_S),使得甲烷分子更难进入水合物大笼,同时PVCap-XA1的加入使甲烷水合物的微观形貌由多孔有序变得更致密而不利于气体通过。     

管道中天然气水合物的预测

管道中天然气水合物的预测是为了找到天然气水合物生成条件,以便及早的发现水合物的生成,防止水合物聚集堵塞管道,造成不必要的经济损失与安全事故。介绍了图解法、相平衡常数法、热力学统计法、预测模型,并重点介绍了预测模型如VDW-P型天然气水合物预测模型、Chen-Guo预测模型、含抑制剂体系的水合物预测模型等,以期为今后的研究提供参考。