[发明专利]抑制水合物生成的方法

说明书

本申请基于共同待批的以K.S.Colle等人的名义于1995年6月8日申请的U.S.临时专利申请No.60/000070并且涉及共同待批的U.S.正规专利申请No.08/624277，该申请基于U.S.临时专利申请No.60/0000065，和基于U.S.临时专利申请No.60/000071，各临时申请申请日为1995年6月8日。

发明领域

本发明涉及一种抑制在一种液体中生成笼形水合物的方法。特别是，本发明涉及一种抑制在用于输送油或气的管中生成气体水合物的方法。

发明背景

二氧化碳、硫化氢和各种烃如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷存在于天然气和其它石油流体中。然而，发现水典型地以各种量与这样的石油流体成分混合。在升高的压力和降低的温度下，当这样的石油流体成分或其它水合物形成物与水混合时，可以生成茏形水合物。笼形水合物是水晶，它在客体分子如形成水合物的烃或气体周围形成一种笼状结构。一些形成水合物的烃包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、丁烷、新戊烷、乙烯、丙烯、异丁烯、环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷和苯。一些形成水合物的气体包括但不限于氧气、氮气、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫和氯气。

气体水合物晶体或气体水合物是一类石油工业特别感兴趣的笼形水合物，这是因为在制造和/或输送天然气和其它石油流体过程中可以产生管路障碍物。例如，在约1 MPa压力下，乙烷可以在4℃以下的温度下形成气体水合物，并且在3 MPa压力下，乙烷可以在14℃以下的温度下形成气体水合物。对于许多制造和输送天然气和其它石油流体的操作环境来说，这样的温度和压力是不寻常的。

在气体水合物凝聚时，它们可以在用于制造和/或输送天然气或其它石油流体的管路或导管中产生水合物障碍物。这样的水合物障碍物的形成可以导致生产的中断，从而造成大的经济损失。另外，重新启动停工的设备特别是离岸生产或输送设备会是困难的，这是因为为了安全地除掉水合物障碍物，往往需要大量的时间、能量和物料以及各种工程控制。

为了防止在油或气体物流中生成水合物障碍物，石油和天然气工业已经使用了各种措施。这样的措施包括使温度和/或压力保持在水合物生成条件之外，并且引入一种防冻剂如甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。从工程方面考虑，使温度和/或压力保持在水合物生成条件之外要求设计和设备的改变如使管路绝热或带夹套。完成和保持这样的改变需要高的代价。为防止水合物障碍所需的防冻剂的量典型地为油或气体物流中存在的水的重量的10％-30％。结果是，可能每天需要几千加仑的这样的溶剂。这样的量存在处理、贮存、回收和潜在的毒性问题。另外，很难将这些溶剂从制造或输送物流中完全回收。

结果是，需要一种气态水合物抑制剂，它可以以低的浓度方便地混合到所制造或输送的石油流体中。这样的抑制剂应当减小石油流体物流中的气体水合物晶体的成核、生长和/或凝聚的速度，并且抑制水合物障碍物在输送石油流体物流的管中生成。

实现本发明的一种方法使用气体水合物抑制剂，该抑制剂可以以油或气体物流中存在的水的重量的约0.01％至约5％的浓度范围使用。正如下面要详细讨论的，本发明的抑制剂可以有效地处理有水相的石油流体。

发明概述

按照本发明，提供一种抑制在有生成水合物的成分的流体中生成茏形水合物的方法。该方法包括用一种抑制剂处理该流体，所述抑制剂包括一种有聚合物骨架的基本上溶于水的聚合物，其中聚合物骨架有至少两个侧基，第一个侧基有选自由碳、氮和氧组成的组的至少两个原子，并且第二个侧基是C₁-C₃烷基，所述聚合物有在约1000和6000000之间的平均分子量。第二个侧基优选为甲基。

发明详述

方法发明

本发明的方法抑制在有生成水合物的成分的流体中生成笼形水合物。生成笼形水合物意味着笼形水合物的成核、生长和/或凝聚。不管这样的笼形水合物是否是流动的或基本上静止的，它都可以在一种流体中生成，但是，在管中输送的流动状态的流体物流中往往是最成问题的。例如，当茏形水合物粘附到用于输送流体的管的内壁上并沿着所述内壁积聚时会产生由在流体物流中的部分或完全堵塞引起的流动限制。然而，本发明可以被用于抑制在基本上静止的流体中生成笼形水合物。

在本发明的一个实施方案中，将下面所描述的这类抑制剂中的一种或多种的浓溶液或混合物加入有水相的石油流体物流中。由于本发明的抑制剂溶液或混合物基本上溶于水相或分散在流体物流中，它减小了笼形水合物生成的速度，从而减小了流动限制出现的可能性。