一种可生物降解水合物动力学抑制剂的研究

目前用于天然气水合物防治的工业动力学抑制剂主要是水溶性聚合物,如聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯基己内酰胺（PVCap）、Gaffix VC-713等,然而生物降解性低限制了其工业应用。因此,开发环保型的抑制剂具有重要意义。实验采用易生物降解的海藻酸钠与PVCap的单体接枝共聚,合成一类新型水合物动力学抑制剂NaAlg-g-PVCap,结合最大过冷度及耗气量评价了新型抑制剂在水合物生成过程中的抑制性能,并通过BOD₅/COD值评价了新型抑制剂的生物降解性。结果表明低剂量[0.25%（质量）]下NaAlg-g-PVCap的最大耐受过冷度优于PVP K90,但低于PVCap,且随着添加剂量增大而微弱降低;在其最大耐受过冷度以下（ΔT_sub=5℃）,NaAlg-g-PVCap表现出较好的水合物成核和生长抑制作用,其体系水合物初始生长速率值约只为纯水体系的 1/10,也远高于PVP体系,且总耗气量相比纯水及PVP体系减少了60%以上,与PVCap体系接近,但随着过冷度增大,NaAlg-g-PVCap成核抑制作用下降明显,这可能是共聚物中两部分共同作用的结果;同时,NaAlg-g-PVCap相比PVCap其生物降解性提高了26%, 倾向于易降解。说明PVCap与NaAlg共聚后优化了整体的性能,表现出较好的水合物抑制性能和生物降解性。     

动力学型天然气水合物抑制剂研究进展

介绍了动力学型天然气水合物抑制剂研究进展、水合物生成动力学,分析了动力学抑制剂的抑制机理。动力学抑制剂的代表性产品有PVP、PVCap、P(VP/VC)、VC-713,抑制效果VC-713PVCapVP/VCPVP,与其他醇类、醚类等复配使用时抑制效果更好。     

水合物动力学抑制剂的作用机理研究进展

水合物动力学抑制剂作为低液量抑制剂,其可应用于深水流动保障风险控制水合物冻堵问题,受到国内外研究者的广泛关注。本文重点阐述了动力学抑制剂的可承受最大过冷度和对诱导时间的延长这两个评价指标,同时梳理了动力学抑制剂对水合物生成及分解过程影响的研究成果。总体而言,可承受最大过冷度越大、延长诱导时间程度越强的动力学抑制剂,抑制水合物生成并保障流动安全的可靠性越高;动力学抑制剂对水合物生成与分解过程存在复杂的影响规律。本文将其对气体消耗速率、气体消耗量和形态,分解温度、时间和分解速率,“记忆效应”等影响进行了分析。结合上述研究成果,总结了动力学抑制剂对水合物的影响机理,特别是提出了化学型动力学抑制剂对水合物吸附抑制机理的概念示意图。最后,给出了未来深入开展动力学抑制剂研究的建议。     

一种高效复合型气体水合物抑制剂的研究

在油气运输管道中,气体水合物的形成会造成管道堵塞,给油气行业带来巨大的损失。为了抑制水合物的形成,文章以二氧化碳水合物为实验对象,在低温高压带视镜悬浮搅拌试验装置中,分别采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP),氯化钠以及这两者的复合液作为抑制剂进行实验。通过诱导时间和气体耗气量的比较,结果表明,单一的PVP能有效的延长气体水合物生成的诱导时间,单一的氯化钠能降低反应体系的耗气量,而由PVP与氯化钠复配得到的复合型抑制剂能延长反应的诱导时间和降低反应耗气量,是一种高效的气体水合物抑制剂。     

高矿化度水中动力学水合物抑制剂性能

利用自主设计的水合物抑制剂评价装置,分析比较了蒸馏水及气田高盐水环境中水合物的形成规律,重点评价了高盐水环境中PVP、NVC、Poly(VP/VCap)、PVCap 4种抑制剂的使用效果。结果表明,压力为7.0 MPa,温度为3℃的条件下,蒸馏水环境中水合物的形成时间为16 min;而高盐水环境中水合物的形成时间为45 min。质量分数为2.0%时,上述4种抑制剂在高盐水环境中的有效抑制时间分别为300、350、1 100、1 100 min;其中PVCap在质量分数为0.5%时抑制时间就超过1 100 min,其抑制性能最优,满足现有气田工艺要求。高盐水环境有利于抑制剂发挥抑制效果。动力学型抑制剂具有加量少、毒性低的优点。     

天然气水合物动力学抑制剂的合成及评价

随着全球不可再生资源(石油、天然气、煤)的消耗不断增大,人们迫切想发现和利用新型能源来解决危机。天然气水合物是一种由天然气与水在一定条件下形成的可燃的、非化学计量的、笼型结晶化合物,由于其形状外观与冰类似,又俗称"可燃冰",被誉为21世纪的新能源[1]。但是天然气水合物的形成严重影响了石油天然气工业中开采、输送、储运,特别是堵塞管道,降低了采收率。本文通过对天然气水合物的结构研究,合成了一种高效的天然气水合物动力学抑制剂,并对各种实验因素分析,模拟天然气水合物的评价方法,与PVP和VC-713进行试验对比,得出实验的较优配比。     

一种新型天然气水合物抑制剂现场试验研究

在天然气开采及储运过程中,天然气可以在管道、井筒以及地层多孔介质中形成水合物,天然气水合物会导致井筒堵塞、气井停产、管道停输等严重事故。因此天然气水合物的防治是一个困扰生产多年的问题。天然气工业中最有效和常用的方法是注入水合物抑制剂,甲醇作为传统热力学水合物抑制剂药剂已经逐渐不能适应气田安全、环保、低成本开发的需要。为替代甲醇,开展了一种新型天然气水合物抑制剂的现场试验。现场试验结果表明,通过合理的加注工艺抑制剂可以起到良好的水合物抑制效果,新型天然气水合物抑制剂既适用于高压集气工艺,也适用于采用井下节流的中低压集气工艺。     

水合物动力学抑制剂室内实验及现场应用

在天然气开采及储运中、水合物导致阀门阻塞、气井停产、管道停输等严重事故。为了满足低耗、高效、环保等要求,本文对四种水合物动力学抑制剂进行了不同浓度下的抗冻性性能评价以及不同浓度、不同过冷度下抑制剂流动实验研究,结果表明在抗冻数据可知,随着抑制剂浓度的增加,抑制剂溶液的抗冻温度点逐渐降低;并且在相同浓度下的抗冻效果VC-713抑制剂最好,1^#抑制剂次之,PVP抑制剂溶液最差。不同浓度、不同过冷度下抑制剂流动实验中,在0℃上下的环境温度,浓度在1%～2%之间的这四种水合物抑制剂是可以起到抑制效果的;并且在此浓度范围内的这四种抑制剂,其浓度对水合物抑制效果影响不大。2.0%的四种抑制剂在过冷度均小于15℃,即环境温度在-5℃以上时,可以起到抑制水合物生成的作用,而环境温度在-5～-25℃时,这四种抑制剂都起不到抑制效果;VC-713抑制剂作用最好,1#抑制剂次之,PVP抑制剂溶液最差。不同浓度、不同过冷度下抑制剂流动实验中,在0℃上下的环境温度,浓度在1%～2%之间的这四种水合物抑制剂是可以起到抑制效果的;并且在此浓度范围内的这四种抑制剂,其浓度对水合物抑制效果影响不大。2.0%的四种抑制剂在过冷度均小于15℃,即环境温度在-5℃以上时,可以起到抑制水合物生成的作用,而环境温度在-5～-25℃时,这四种抑制剂都起不到抑制效果;VC-713抑制剂作用最好,1^#抑制剂作用次之,PVP抑制剂作用最差。并在苏里格井区中一口井进行了现场试验,效果明显。     

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℃。     

甲烷水合物在纯水和抑制剂体系中的生成动力学

Kinetic data of methane hydrate formation in the presence of pure water,brines with single salt and mixed salts,and aqueous solutions of ethylene glycol(EG) and salt EG were measured.A new kinetic model of hydrate formation for the methane water systems was developed based on a four-step formation mechanism and reaction kinetic approach.The proposed kinetic model predicts the kinetic behavior of methane hydrate formation in pure water with good accuracy.The feasibility of extending the kenetic model of salt(s) and EG containing systems was explored.     

动力学抑制剂与乙二醇协同作用下甲烷水合物再生成

在500mL的高压反应釜中,实验研究了乙二醇（MEG）与动力学抑制剂PEO-co-VCap-1在细砂存在下对甲烷水合物再生成过程的协同抑制作用。实验过程中,控制MEG的质量分数范围为0~5%,PEO-co-VCap-1的质量分数范围为0~0.5%,形成4种的抑制剂配伍组合,进行了12组实验。实验结果表明,PEO-co-VCap-1在单独作用时,可以延缓水合物的成核阶段,但可能导致水合物在生长阶段短时间内大量生成的灾难性生长现象。其与MEG复配可在延缓水合物成核的同时,有效减少灾难性增长现象的出现,降低油气管输的堵管风险。当MEG质量分数为5%、PEO-co-VCap-1质量分数为0.5%时,协同抑制效应极为明显,可将甲烷水合物诱导期延长至2800min以上。MEG同PEO-co-VCap-1的协同抑制效果与提高温度的抑制作用相似。这一发现表明,如果在使用PEO-co-VCap-1的同时使用MEG等良好的增效剂,有助于动力学抑制剂用于更高的过冷度环境,为高效解决高过冷条件下油气生产中的水合物防控问题提供新的可能。     

动力学抑制剂与水合物阻聚剂联用时抑制性能研究

水合物造成的流动安全问题长期困扰着油气生产和运输部门。采用高压蓝宝石反应釜和在线激光粒度测定装置,系统研究了动力学抑制剂与水合物阻聚剂联用时在油水体系内对水合物的抑制性能,并考察了在水合物形成过程中颗粒粒径分布变化规律。实验结果表明,与单独加入水合物阻聚剂体系相比,动力学抑制剂的加入可有效抑制水合物的成核,延长水合物形成的诱导时间;但二者联用后导致油水乳化程度变差,并在水合物形成初始阶段易发生颗粒间的相互聚积。     

天然气水合物抑制剂研究进展

介绍了天然气水合物热力学抑制剂、动力学抑制剂、防聚剂的研究现状、作用基理、种类、应用范围以及存在的缺陷;针对现有的抑制剂的不足,提出了今后研究工作的发展方向。     

天然气水合物抑制剂分析

运输处理过程中的天然气,在不同条件的作用下会产生大量的天然气水合物。水合物会影响管道和设备的堵塞,影响其正常工作,增加了成本,甚至会引起爆炸,造成严重的生产事故和巨大的经济损失。所以预防水合物的生成是重中之重。这里介绍了天然气水合物抑制剂的种类、作用机理、应用范围并进行分析。     

低剂量超吸水树脂溶液微滴中甲烷水合物生成动力学

高储气密度水合物的快速生成对气体水合物技术应用至关重要。将水与疏水性气相纳米二氧化硅和低剂量［0.1%~1.0%（质量）］的超吸水树脂在搅拌器中高速混合分散,制备出一种超吸水树脂改性的干水。该改性干水实质上是由高分子聚合物支撑且可自由流动的分散微滴堆。在8.0 MPa和274.2 K条件下,研究该改性微滴中甲烷水合物生成动力学特性。结果表明,松散的聚合物微滴极大地改善了液相连续水比表面积,为气体扩散至微滴表面提供了丰富的通道。水合物在聚合物微滴中快速生成,储气速率可达5.15~8.78 cm³·g^-1·min^-1,储气量高达158.0~175.0 cm³·g^-1。质量分数为0.3%的微滴表现出最快储存速率和最高储气量,且其循环水合储气过程中前6次储气量均超过120 cm³·g^-1。研究结果对水合物储运天然气技术规模化应用有一定的参考价值。     

低剂量超吸水树脂溶液微滴中甲烷水合物生成动力学

高储气密度水合物的快速生成对气体水合物技术应用至关重要。将水与疏水性气相纳米二氧化硅和低剂量［0.1%~1.0%（质量）］的超吸水树脂在搅拌器中高速混合分散,制备出一种超吸水树脂改性的干水。该改性干水实质上是由高分子聚合物支撑且可自由流动的分散微滴堆。在8.0 MPa和274.2 K条件下,研究该改性微滴中甲烷水合物生成动力学特性。结果表明,松散的聚合物微滴极大地改善了液相连续水比表面积,为气体扩散至微滴表面提供了丰富的通道。水合物在聚合物微滴中快速生成,储气速率可达5.15~8.78 cm³·g^-1·min^-1,储气量高达158.0~175.0 cm³·g^-1。质量分数为0.3%的微滴表现出最快储存速率和最高储气量,且其循环水合储气过程中前6次储气量均超过120 cm³·g^-1。研究结果对水合物储运天然气技术规模化应用有一定的参考价值。     

天然气水合物抑制剂选用的探讨

冬季,油田伴生气集输管线经常发生管线冻堵情况,加注甲醇防冻剂后能有效地防止管线冰堵的发生。甲醇作为水合物抑制剂具有很多的优点,但甲醇具有毒性且挥发性很强,随着世界各国及油田化工生产单位对环保及员工健康的关注,具有中等毒性的甲醇势必且应该被乙二醇代替。     

天然气水合物抑制剂KDL的研究

针对当前水合物抑制剂存在用量大、成本高等缺点,研制出一种新型水合物抑制剂。通过单因素法得到其最优合成条件为:单体质量分数为20%、单体摩尔比n(NVP)∶n DMDAAC)∶n(QJA)=1∶1∶1、引发剂V50质量分数为0.5%、反应体系pH=7、反应时间为6 h、反应温度为60℃。对合成抑制剂的研究结果表明,合成抑制剂对水合物抑制性能较好,优于传统水合物抑制剂PVP。20%的甲醇与水合物抑制剂复配,能够使四氢呋喃水溶液结晶温度降到-14.5℃。     

离子液体与动力学抑制剂作用下混合气体水合物生成特性研究

利用等温恒容法实验考察了一种高性能离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐([BMP][BF₄])、两种动力学抑制剂(KHIs)[聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯己内酰胺(PVCap)]及[BMP][BF₄]与KHI的二元混合物对甲烷/乙烷/丙烷三元混合气体水合物生成动力学过程的影响规律。通过分析压力和气相组分变化规律,发现混合气体水合物呈现两步骤生长模式。在高过冷度(>10℃)和高搅拌速率(1000 r/min)条件下,单一添加剂基本失效,而[BMP][BF₄]可较好协助增强PVCap的抑制性能。粉末X射线衍射和激光拉曼光谱测试结果均显示,所有体系中形成的水合物样品结构同时存在sⅠ型和sⅡ型,抑制剂的添加主要影响两种晶体结构的相对含量和各客体分子的笼子占有率。最后探讨了协同抑制机理。     

一种头孢丙烯一水合物的制备方法

以7-氨基-3-((Z/E)-丙烯-1-基)-3-头孢烯-4-羧酸(7-APCA)和D-对羟基苯甘氨酸邓钾盐(简称"羟邓盐")为起始原料,经混酐、成盐及缩合反应后,得到头孢丙烯N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂化物,之后用水将DMF置换,得到头孢丙烯一水合物。在缩合反应进行期间,加入N,N-二甲基苯胺调节体系pH,使得随后的缩合更容易进行,缩短了反应时间,提高了收率。