[发明专利]焦谷氨酸酯作为具有提高的生物降解能力的气体水合物抑制剂的用途

说明书

本发明涉及焦谷氨酸酯作为气体水合物抑制剂的用途并且涉及一 种通过将有效量的包含焦谷氨酸酯的抑制剂加入到由水、气体和任选 的冷凝物组成并且具有形成气体水合物的趋势的多相混合物或者具有 形成气体水合物的趋势的钻井液中而抑制气体水合物的成核、生长和/ 或附聚的方法。

气体水合物是在水中在一定的温度和压力条件(低温和高压)下形 成气体分子的包含晶体的化合物。水分子在合适的气体分子周围形成 笼结构。由水分子形成的晶格结构在热动力上不稳定并且只能通过引 入客体分子而稳定。取决于压力和气体组成，这些冰状化合物可以甚 至在水的凝固点(至多高于25℃)以上存在。

在矿物油和天然气工业中，特别对由水和天然气组分-甲烷、乙 烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮气、二氧化碳和硫化氢形成的气体水 合物有极大显著的关联。尤其是在现代天然气提取中，这些气体水合 物的存在构成了大的问题，尤其是当湿的气体或者水、气体和链烷烃 混合物的多相混合物在高压下经受低温时。由于它们的不溶性和晶体 结构，因此如同在陆地或者海床的较寒冷区域中出现的那样，这里气 体水合物的形成导致在相对低温下湿的气体或多相混合物在其中运输 相对长的距离的广泛种类的提取设备例如管道、阀或开采设备堵塞。 此外，气体水合物形成也可能导致在钻探操作期间由于钻井液中气体 水合物的形成而在合适的压力和温度条件下开发新的气体或原油沉积 物的问题。

为了防止这些问题，可以通过使用相对大量(超过10wt％，基于水 相的重量)的低级醇例如甲醇、乙二醇或二乙二醇来抑制在气体管道 中、在运输多相混合物的过程中或者在钻井液中的气体水合物形成。 这些添加剂的加入具有气体水合物形成的热动力限制转移到较低的温 度和较高的压力(热动力抑制)的效果。然而，这些热动力抑制剂的加 入造成严重的安全性问题(醇的闪点和毒性)、后勤问题(大的储存罐、 这些溶剂的再循环)和因此高的成本，尤其是在离岸提取中。

因此现在正在尝试在其中可能形成气体水合物的温度和压力范围 内加入数量＜2％的添加剂来代替热动力抑制剂。这些添加剂延迟气体 水合物形成(动力抑制剂)或者将气体水合物附聚物保持小并且因此可 泵送，使得它们可被运输通过管道(附聚物抑制剂或抗附聚剂)。使用 的抑制剂防止气体水合物颗粒的成核和/或生长，或者以使得产生相对 小的水合物颗粒的方式改进水合物生长。

除了已知的热动力抑制剂之外，已经在专利文献中描述的气体水 合物抑制剂是多种作为动力抑制剂或抗附聚剂的单体以及聚合的物质 类型。在本上下文中，特别重要的是具有在侧基上包含环状(吡咯烷酮 或己内酰胺基团)和无环酰胺结构的碳主链的聚合物。

例如，WO-94/12761披露了一种通过使用分子量M_w＞40000D的 聚乙烯内酰胺而动力抑制气体水合物形成的方法，并且WO-93/25798 披露了使用分子量M_w＞5000至40000D的乙烯基吡咯烷酮的聚合物和 /或共聚物的这类方法。

EP-A-0896123披露了可以包含没有烷基封端的烷氧基化甲基丙 烯酸和环状N-乙烯基化合物的共聚物的气体水合物抑制剂。

US-5244878描述了一种延迟形成或者减小形成气体水合物的趋 势的方法。为此，使用与脂肪酸或链烯基琥珀酸酐酯化的多醇。制备 的化合物不具有任何可与笼形物(笼分子)相互作用的氨基酸官能团。

所述的添加剂作为动力气体水合物抑制剂和/或抗附聚剂仅仅具 有有限的效果、必须与助添加剂一起使用，或者不能以充足的数量获 得或者仅仅在高成本下获得。

为了能够在比现有可能的更大的冷却的情形下，即进一步在水合 物范围内使用气体水合物抑制剂，与现有技术水合物抑制剂相比需要 进一步的增强作用。另外，就它们的生物降解能力而言，需要改进的 产品。

因此本发明的目的是发现减缓气体水合物的形成(动力抑制剂)并 且保持气体水合物附聚物小并且可泵送(抗附聚剂)以由此确保具有高 潜在作用的宽应用范围的改进的添加剂。此外，它们应该能够代替目 前使用的造成显著安全性问题和后勤问题的热动力抑制剂(甲醇和二 元醇)。

由于目前使用的抑制剂例如聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯己内酰胺仅 仅具有中等的生物降解能力，因此本发明的化合物应该进一步具有提 高的生物降解能力。