专利名称：功能复合型抑制剂及抑制水合物聚积和石蜡沉积的方法
技术领域：
本发明涉及一种功能复合型抑制剂，以及利用该功能复合型抑制剂实现输送体 系中同时抑制水合物聚积和石蜡沉积的方法，从而更利于油-气-水的混合输送。本发 明属于油气输送技术领域。
背景技术：
利用一条海底管线实现油-气-水三相混输，从经济效益和技术可行性方面都已 经被油气输送领域认可。推动该技术进展的一个关键因素是解决水合物的生成和管道堵 塞问题。因为海底温度较低(4°C左右)，而油-气-水三相混输系统中不仅含水、还含有 较多的轻烃，例如丙烷和丁烷等小分子轻烃，这些轻烃成分极易生成水合物，所输送的 油相中通常还含有一定的石蜡，如果不采取抑制措施，管道中轻烃成分与水反应生成水 合物的聚积体、以及石蜡发生沉积几乎是不可避免的。尤其在深海的高压低温条件下， 这些问题更加突出。所以，如何抑制或防止气体水合物的生成和石蜡的沉积一直是油气 生产和运输部门关注的问题，对于海底油-气-水多相混输管线，这一问题更加突出。针对由于水合物生成所导致的输送管线堵塞问题，已经有大量的研究报道，研 究重点主要是如何抑制水合物在管线中的形成。比较普遍采用的抑制方法是在生产设备 及输送管线中注入热力学抑制剂，如甲醇、乙醇、乙二醇等，通过改变水合物的热力学 生成条件(将水合物的生成温度降低到操作温度之下)，达到抑制或避免水合物生成的 目的。使用热力学抑制剂的缺陷是用量大(加入量一般为15-50wt% )，投入费用相当 高，而且作用缓慢及大量使用醇对环境造成污染。近十年来，一种新的低剂量水合物抑 制剂(Low Dosage Hydrate Inhibitors，LDHI)开始得到人们的关注并被开发出来，该抑制 剂的用量较热力学抑制剂显著降低，使用浓度一般低于5wt% (相对水的含量)，LDHI 主要分为两种水合物生长动态抑制剂(KineticInhibitors，简称KI)和分散剂(Dispersant Additives),后者也称防聚剂(Antiagglomerant Additives，简称AA)。与热力学抑制剂不 同，KI的使用并不改变水合物的相平衡条件，而是延缓水合物的成核及水合物晶核的生 长，从而满足油气物料的管线输送；防聚剂(AA)并不阻止水合物晶核的生成，而是将 生成的水合物分散以致其不会聚积或结块，也是以达到油气的正常输送为目的。基于AA独特的抑制方式，人们提出了一种针对油-气-水混合体系中的水合物 动态控制技术。水合物动态控制技术是通过KI控制一段时间内水合物生成量和加入水合 物防聚剂，使生成的水合物以微小的晶粒均勻稳定地分散在流体相中，确保输送物料在 输送管线中具有可流动性。例如，本案申请人的在先专利CN200410080435.8中公开了一 种“油-气-水混合体系中的水合物动态控制方法”，该专利技术的关键不是单纯抑制水 合物形成，而是向混合体系中添加可控制水合物的生成形态的化学添加剂，使混合体系 中生成一定比例的水合物，通过控制水合物的生成形态，同时充分利用水合物高密度储 载气的特点，达到提高管线输送能力的目的。另一方面，浆态输送技术也是基于动态控 制理念，在确保水合物随流体相具有良好流动性的前提下，借助水合物高密度储载天然气的特点，变油-气-水三相输送为水合物浆液的拟单相输送或气+水合物浆液的拟两相 输送技术(但气体流量显著减小)，以降低流体体积流量，提高管线输送能力，变不利因 素为有利因素。该技术不仅可解决海底管线的流动安全问题，还提供了实施油气输送的 新途径，具有很好的应用前景。可以理解，该技术的实施效果受到水合物聚积体和石蜡 沉积物的影响。油-气_水三相混输体系中，尤其是海底输送管线，除了要考虑小分子气体形成 的水合物颗粒发生聚积而堵塞管线问题，防止石蜡沉积也是一个必须要面对的问题。石 油原油可能含有大量石蜡馏分，且石蜡馏分的含量和确切性质随开采的油田会有改变。 在油井的温度下，这些石蜡是液体的，溶于原油中，对原油的流动性不会造成影响，但 是当含有石蜡(长链烷烃的混合物)的原油体系被开采抽到地面时，其温度降低了，溶于 原油中的石蜡逐渐饱和析出，随着温度的进一步降低，析出的蜡晶增多，相互之间会聚 结成大的晶体，进而结晶生成针状和鳞片状的三维网状物，即，油相中存在含油石蜡， 则原油的流动性会降低，严重时也会堵塞输送管线和处理设备。所以，石蜡等有机质沉 积也是影响管道输送的流动安全因素之一，而对凝析油气的输送更加突出。为了阻止 石蜡的沉积，目前已经有报道和比较普遍使用的方法是加入某种聚合物类的添加剂，例 如，中国申请85109012中公开了一种可以作为阻止原油中石蜡沉积和改善原油流动性的 添加剂——接枝乙烯共聚物；中国申请02819930.8中公开了一种可抑制原油中石蜡沉积 的丙烯酸聚合物胶乳分散液添加剂。这些聚合物产品都是只针对原油中的石蜡沉积，需 要专门合成，使用成本较高。在油气输送中，水合物颗粒的聚积和石蜡的沉积都会造成输送管道的阻塞，影 响原油的输送和生产。为了达到防止水合物形成和抑制石蜡沉积，目前的操作是分别 加入水合物抑制剂和抑制石蜡沉积的添加剂，两种添加剂的功效独立，使得生产成本很 高，对操作也有很高的要求。如何将对石蜡等有机质沉积的抑制和对水合物形成的控制结合起来，解决油气 输送管道流动安全保障的两大难题，在实际生产中的意义是很显然的。到目前为止， 关于功能复合型水合物防聚-石蜡沉积抑制剂的开发还未见报道，但随着海洋水深的增 加，复合型水合物防聚_石蜡沉积抑制剂将会越来越受到人们的关注。
发明内容
本发明的目的就是研究提供一种功能复合型抑制剂，利用非离子表面活性剂的 组合和协同作用，可以同时具有防止水合物聚积和抑制石蜡沉积的双重功效，利于提供 对多相混输管线的流动安全保障的同时，更具有用量少、作用效果好、无毒且经济环保 等特点。本发明还提供了抑制油-气-水混输体系中水合物聚积和石蜡沉积的方法，仅使 用一种复合添加剂，即可确保输送体系的水合物和石蜡晶体以小颗粒状存在于管线中， 有效解决多相混输管线的流动安全保障问题，同时解决管道中水合物聚积和石蜡沉积两 大关键难题。本发明提供了一种功能复合型抑制剂，由一种或多种聚氧乙烯型非离子表面活 性剂与多元醇按照1 5 1质量比组合、或与多元醇型非离子表面活性剂按照1.5 5 1质量比组合而成，且所述一种或多种聚氧乙烯型非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧 乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或它们的组合，所述多元醇型非离子表面活性剂包括Span系 列W/0型乳化剂。根据本发明提供的功能复合型抑制剂，所述多元醇是指分子结构中包含2个以
上羟基的醇类，包括例如乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、一缩二乙二醇或二缩三乙二醇寸。本发明所述烷基酚聚氧乙烯醚的分子结构为其中
权利要求
1.一种功能复合型抑制剂，该抑制剂由一种或多种聚氧乙烯型非离子表面活性剂与 多元醇按照1 5 1质量比组合、或与多元醇型非离子表面活性剂按照1.5 5 1质量 比组合而成，且所述一种或多种聚氧乙烯型非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、 烷基酚聚氧乙烯醚或它们的组合，所述多元醇型非离子表面活性剂包括Span系列W/0型 乳化剂。
2.如权利要求1所述的功能复合型抑制剂，其中，所述多元醇是指分子结构中包含2 个以上羟基的醇类，包括乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、一缩二乙二醇或二缩三乙二醇。
3.如权利要求1所述的功能复合型抑制剂，其中，所述烷基酚聚氧乙烯醚的分子结构为
4.如权利要求1或3所述的功能复合型抑制剂，其中，该抑制剂是由脂肪醇聚氧乙烯 醚、烷基酚聚氧乙烯醚或它们的组合与多元醇组合而成，或者是由脂肪醇聚氧乙烯醚与 Span系列乳化剂组合而成。
5.抑制油-气-水混输体系中水合物聚积和石蜡沉积的方法，该方法包括向所述混 输体系中引入权利要求1-4任一项所述的功能复合型抑制剂。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述油_气-水混输体系中，水的体积含量基于 油-水两相的总体积为不高于50%，且油相中石蜡质量含量为0-30.0%。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中，所述功能复合型抑制剂的加入量为混输体系 中水的质量的1.0-20.0% ο
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述功能复合型抑制剂的加入量为混输体系中水 的质量的1.0-10.0%。
9.如权利要求5所述的方法，其中，控制混输体系的温度为0-20°C，压力为 0.5-20.OMPa0
10.如权利要求5所述的方法，其中，将所述功能复合型抑制剂先加入到油相中，然 后将已加入了该功能复合型抑制剂的油相与水和气形成混输体系。
全文摘要
本发明涉及一种功能复合型抑制剂的组成和应用，所述由一种或多种聚氧乙烯型非离子表面活性剂与多元醇按照1～5∶1质量比组合，或与多元醇型非离子表面活性剂按照1.5～5∶1质量比组合而成，且所述一种或多种聚氧乙烯型非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或它们的组合，所述多元醇型非离子表面活性剂包括Span系列W/O型乳化剂。本发明的功能复合型抑制剂尤其适用于防止油-气-水多相混输管道中水合物聚积和石蜡沉积，利用非离子表面活性剂的组合和协同作用，能有效地控制水合物和石蜡晶粒均匀稳定地分散在流体相中，保障流体以较小的粘度稳定流动，同时具有防止水合物聚积和抑制石蜡沉积的双重功效。
文档编号F17D3/16GK102022619SQ200910092739
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月16日 优先权日2009年9月16日
发明者姚海元, 孙长宇, 庞维新, 彭宝仔, 李清平, 陈俊, 陈光进 申请人:中国石油大学(北京)