天然气水合物动力学抑制剂的评价方法

天然气水合物动力学抑制剂的开发对天然气(尤其是深海天然气)开采工业具有重要意义。本文介绍了国内外近年来新发展的动力学抑制剂评价方法,分析讨论了抑制效果研究中的测试原理,并展望各种评价方法在今后研究中的发展前景。     

新型天然气水合物动力学抑制剂的制备及性能

针对现有水合物动力学抑制剂存在的缺点,以N-乙烯基吡咯烷酮为单体,双氧水为引发剂,在氮气作用下,采用溶液聚合法合成了一种动力学抑制剂,利用实验室水合物动力学实验装置,考察了抑制剂的添加量、过冷度等因素对抑制剂性能的影响,研究了新型动力学抑制剂与乙二醇复配的复合型抑制剂的性能。实验结果表明,抑制剂添加量为1 500 mg/L时,在5℃、6 MPa条件下的诱导时间达213 min,抑制剂溶液在过冷度为9.1℃时的诱导时间达59 min;10 000 mg/L动力学抑制剂与15%(w)的乙二醇进行复配,所得复合型抑制剂的诱导时间比单独使用动力学抑制剂的诱导时间延长了234.0%,具有良好的复配效果。     

新型天然气水合物抑制剂的开发与应用

概述了近几年来国外对新型天然气水合物抑制剂的开发动向,其中包括水合物动力学抑制剂和防聚剂的开发、现场试验和应用。     

天然气水合物新型抑制剂及水合物应用技术研究进展

天然气水合物的生成具有双重性，一方面在天然气开采和集输过程中，水舍物的生成会造成集输管线和生产设备堵塞，不仅直接影响油气工业的正常生产还会带来严重的安全问题；另一方面，基于天然气水合物的各种应用技术又具有诱人的工业应用前景。简要综述了动力学抑制剂（KHI）和防聚剂（AA）两种低剂量水合物抑制剂（LDHI）以及水舍物在天然气储运和气体分离等方面应用技术的研究进展，着重介绍了动力学抑制剂（KHI）和防聚剂（AA）的抑制机理、研究和应用现状及现场使用经验。     

天然气水合物抑制剂

概述了抑制天然气水合物生成的方法,重点介绍了水合物生成温度降与抑制剂浓度的关系,列出了几个关系式,最后简介了水合物抑制剂的发展动态.     

天然气水合物抑制剂YHHI-1的合成及评价

深水钻井液在低温、高压条件下受到天然气侵容易生成天然气水合物,导致钻井液性能恶化、水合物堵塞管线等问题,常用的方法是添加水合物抑制剂,传统热力学抑制剂盐醇加量达20%以上,存在成本高、污染重的缺点,有必要开展新型动力学抑制剂研制。通过在二元共聚物中引入一种长链单体,合成了一种三元长侧链共聚物抑制剂YHHI-1。室内采用红外光谱、元素分析等对聚合物进行表征,用高压釜对聚合物抑制性能进行评价,考察了不同加量对基浆、实验浆低温老化性能及水合物生成时间的影响。结果表明,合成反应6 h黏均分子量可达约12万,红外光谱证实其结构包含预期官能团,元素分析证实单体反应程度约100%。2%YHHI-1水溶液抑制结晶时间达120.52 min。在5%的膨润土浆中加入1.0%YHHI-1可以将钻井液API滤失量降低至5 mL以内,并显著改善钻井液低温老化性能;当YHHI-1加量增至1.5%,模拟海水钻井液API滤失量降低至3 mL,低温老化后动塑比为0.5 Pa/(mPa·s),无性能突变现象。不同YHHI-1加量下,5%膨润土浆、模拟海水钻井液的水合物生成实验表明,在基浆中加入1.0%YHHI-1,无水合...     

改性PVP天然气水合物动力学抑制剂的制备及性能评价

针对聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在低温下抑制天然气水合物效果变差,甚至丧失的问题,以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(MPEG2000)为原料,采用沉淀聚合法制备一种低相对分子质量改性PVP天然气水合物动力学抑制剂MNVP。通过单因素法考察了不同反应条件对MNVP相对分子质量的影响,并采用蓝宝石高压可视化装置对MNVP的抑制性能进行了评价。评价结果表明,在4℃、7 MPa(即过冷度为5 K)下,MNVP对天然气水合物的抑制效果明显。当MNVP平均相对分子质量为15.0×10⁴,加量为1.5%时,天然气水合物形成的诱导时间可长达401min。     

组合型水合物抑制剂评价及应用

针对陕北地区冬季气温较低,天然气采气管线生产过程中容易形成水合物堵塞管道及设备的问题,为了替代甲醇,开展了新型水合物抑制剂的筛选评价室内研究,筛选出了一种用于防止采气管线水合物形成的组合型水合物抑制剂,并在此基础上进行了现场试验应用。试验结果表明,该型抑制剂加注量在2.0%(w)时,抑制时间超过1400 min;采出水处理后悬浮物(SS)的质量浓度降至4.8 mg/L,油质量浓度小于15 mg/L,pH值小于8,该抑制剂有助于水处理过程,处理后水质完全满足SY/T 6596-2016《气田水注入技术要求》。     

动力学水合物抑制剂GHI-1的研制及性能评价

随着近年来国内外大量高含硫酸性气田的不断开发,天然气水合物的形成与堵塞防治问题引起了科研生产工作者的极大关注。甲醇、乙二醇等传统热力学抑制剂有毒、药剂用量大,会产生大量酸性污水难于处理,不能完全满足防止高含硫酸性天然气水合物形成的需要。本文介绍了新型动力学水合物抑制剂GHI—1的制备、性能评价方法及对含硫酸性天然气水合物形成抑制的性能评价结果。评价结果表明,动力学抑制剂GHI-1对于防止高含硫化氢酸性气体的甲烷天然气Ⅰ型结构水合物的形成具有较好的抑制效果。对于H2S含量为0．82%、CO2含量为2．43％的低合硫甲烷天然气,在8．0MPa、5℃（过冷度为8．2℃）的条件下,加注5％的动力学抑制剂GHI—1,可使水合物形成时间延长至3h以上,其药剂加量相当于乙二醇加量的1／4。对于H2S含量为7．92％、CO2含量为1．61％的高含硫甲烷天然气,在8．0MPa、10℃（过冷度为9．85℃）的条件下,加注10％的动力学抑制剂GHI-1,可使水合物形成时间延长至3h以上,其药剂加量相当于甲醇加量的1／2和乙二醇加量的1／3。     

国外动力学水合物抑制剂研究进展

主要介绍了国外动力学水合物抑制剂的研究与使用的现场情况,以及动力学水合物抑制剂使用的各种管道输送条件(包括现场管道输送压力、温度、油气水流量和比例、管道直径与长度等)对其使用效果的影响.     

水合物抑制剂NADN的合成及抑制性能评价北大核心CSCD

目的解决天然气在集输和开采过程中形成的天然气水合物堵塞管道、井筒以及地层中的多孔介质等问题。方法用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、烯丙基聚乙二醇(APEG-1000),二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和N-羟甲基丙烯酰胺(N-HAM)合成了一种动力学水合物抑制剂NADN,利用单因素实验法得到其最优合成条件。结果单体配比n(NVP)∶n(DMDAAC)∶n(N-HAM)∶n(APEG-1000)=1∶2∶2∶0.3,反应温度60℃,反应时间6 h,单体质量分数35%,引发剂加量为单体总质量的0.3%,通过红外谱图与核磁共振氢谱验证其结构与最初设计结构一致。结论经实验证明,当抑制剂质量分数达1.05%时,能够在环境温度为-18℃时表现出优良的抑制效果,其水合物的结冰温度可低至-7.5℃。     

天然气水合物抑制剂研究与应用进展

天然气开采及储运过程中,天然气水合物常常造成管道、阀门和设备等的堵塞,虽然防治天然气水合物的工业方法很多,但是最有效的方法还是添加化学抑制剂。为此,介绍了防治天然气水合物所采用的物理和化学等工业方法、天然气水合物抑制剂的最新研究现状、作用机理及应用范围,比较了几种天然气水合物抑制剂的优缺点,明确了天然气水合物抑制剂的选择原则：以技术和经济因素为基础,通过工业实践寻求一种抑制效果好、用量小、环境友好、操作简单、便于储存运输、成本低廉的天然气水合物抑制剂;列举了国内外工业现场试验的成功案例,指出了天然气水合物抑制剂的发展趋势是低剂量天然气水合物抑制剂和复合型天然气水合物抑制剂将逐渐替代热力学天然气水合物抑制剂,其中低剂量天然气水合物抑制剂需要不断改进自身的缺点才能更具有竞争力。     

基于PVP改性的水合物抑制剂的合成与应用

在聚乙烯基吡络烷酮(PVP)的基础上合成了两种低剂量水合物动力学抑制剂羧基改性的聚乙烯基吡络烷酮(PVPCOOH)和氨基改性的聚乙烯基吡络烷酮(PVPNH_2)。采用FTIR,13C NMR,XPS,GPC等方法对合成的PVPCOOH和PVPNH_2进行表征。在蓝宝石高压定容反应釜中研究了PVPCOOH和PVPNH_2对甲烷水合物生成过程的影响,并与动力学抑制剂PVP进行了比较;同时考察了PVPCOOH和PVPNH_2含量和过冷度对其抑制效果的影响,并对PVPCOOH和PVPNH_2的抑制机理进行了分析。表征结果显示,合成的两种物质PVPNH_2和PVPCOOH分别为氨基改性的PVP和羧基改性的PVP;根据13C NMR谱图计算出PVPCOOH和PVPNH_2的纯度均大于99%;PVPNH_2,PVPCOOH,PVP三者的相对分子质量分布均较集中。实验结果表明,PVPCOOH和PVPNH_2比PVP的水溶性好;PVPCOOH跟PVP的抑制效果相当,但PVPNH_2比PVP的抑制效果差;PVPCOOH和PVPNH_2的浓度对最大过冷度的测定无明显影响。     

新型天然气水合物动力学抑制剂的制备及性能

以N-乙烯基己内酰胺(NVCL)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基咪唑(NVI)及丙烯酰胺(AM)为单体,偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(AIBI)为引发剂,无水乙醇(AE)为溶剂,通过溶液聚合法制备了PNVCL和几种共聚物。用凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物分子量(Mn)进行了测定,通过高压恒容法评价了聚合物对天然气水合物的抑制性能,并与商业抑制剂VC-713进行了对比。结果表明:加入少量抑制剂即可有效抑制NGH生成;抑制剂对NGH生成的抑制时间随搅拌转速的增大而减小,随分子量和浓度的增大而增加;在聚合物Mn为30000,w(抑制剂)为2%,4℃,搅拌转速200r/min的测试条件下,PNVCL、P(NVCL/NVP)、P(NVCL/NVI)、P(NVCL/NVP/NVI)、VC-713对水合物的抑制时间分别为22h、23.5h、30h、19.5h。     

Prediction of the conditions for sour gas hydrate formation in the presence of methanol inhibitor

In this work a new thermodynamic model for accurate prediction of H₂S and CO₂ containing sour gas hydrate equilibrium dissociation temperatures in the presence of a gas hydrate thermodynamic inhibitor (methanol) is presented. The average absolute deviation between the predicted and measured sour gas hydrates dissociation temperatures (AADT%) considering pure and mixed acid gases in the presence of methanol inhibitor is about 0.274% which is much lower than those obtained by the other available thermodynamic models. The proposed approach is quite reliable over wide ranges of methanol and acid gases concentrations and can be used for performance evaluation of other gas hydrate inhibitors regarding the design of sour natural gas flow assurance systems in oil and gas industries.     

高效水合物抑制剂的适应性分析

高效水合物抑制剂通过推迟晶核成核和生长时间,抑制水合物晶粒长大而实现天然气安全集输的目的,注量少是其优点。考察了自主开发的抑制剂YCSY-1的抑制能力、流变性、腐蚀性、发泡性,以及与现有气田水处理工艺的适应性。结果显示,该抑制剂有效作用时间超过1100min,流变性满足注入设备要求,腐蚀性满足行业标准0.076mm/a,发泡率小于6.0%,经处理后水质满足气田回注水技术要求(SY/T6596);完全满足气田集输要求。     

一种新型水合物防控剂的试验研究

在调研国内外天然气相关水合物抑制技术的基础上,开展了一种无毒性新型水合物防控剂的应用研究和现场试验,并取得了一定的认识和初步的成效。     

天然气水合物深水深孔钻探取心系统研制

海底天然气水合物在低温（0～10 ℃）、高压（大于10 MPa）、有充分的烃类连续补给并在水参与的条件下形成。对其常规取心和提取到地面的过程中,伴随温度压力的改变,很容易从固态变为气态,造成天然气散失而影响储层评价的可靠性。为此优选超高真空绝热方式设计金属保温筒和压力补偿方式实现保温保压功能,进而研制成功了天然气水合物深水深孔钻探取心系统：在取心实施过程中,利用取心专用钻杆将绳索取心内筒组合送入海底进行取心作业,取心结束后,从井口放入绳索提起取心内筒总成,带动活塞上行,产生负压使球阀关闭,实现保温保压取心;当需要进行全面钻进时,从井口投入全面钻进钻头塞堵塞流道,实现取心钻头快速钻进;连续取心时,用绳索提出钻头塞组合,然后投入取心内筒总成,实现取心作业。在胜利油田浅海区域成功地进行了该取心系统工作性能试验和现场模拟试验,结果证明：该系统能够实现保温保压取心的目的。