巴斯夫天然气水合物抑制剂详解

防止天然气水合物形成的方法——热力学抑制剂法概述天然气水合物是一种在高压低温条件下，天然气分子和水分子结合而形成的物质。

在深海沉积物、陆地冷区和天然气管道中常见。

虽然它是一种重要的能源资源，但在天然气储运过程中也会带来许多问题，其中最主要的问题就是天然气水合物的形成和堵塞。

天然气水合物通常形成在沉积物中，占据埋藏在沉积物中的油气空间，从而降低油气的开采效率。

在管道运输中，水合物也可能引起管道输送能力降低、管道爆炸等安全问题，严重威胁天然气输送的安全性。

因此，防止天然气水合物的形成和解决水合物问题，对天然气工业发展具有重要意义。

本文将讨论一种常用的防止天然气水合物形成的方法——热力学抑制剂法。

热力学抑制剂法解析热力学抑制剂法是一种使用添加剂抑制水合物形成的方法。

其基本原理是向水合物体系中添加一种高效的物质，改变体系的化学势使水合物体系的蒸汽压下降，从而抑制天然气水合物的形成。

热力学抑制剂法分为两大类：1. 低浓度热力学抑制剂法该方法是在天然气水合物形成压力下添加一定量的低浓度抑制剂。

低浓度抑制剂的添加量通常在天然气水合物形成压力的百分之二至十之间。

通过低浓度抑制剂的添加，改变天然气水合物体系的化学势，从而抑制水合物的形成。

低浓度抑制剂添加后，压力和温度下降，从而改变水合物的形成条件。

低浓度热力学抑制剂的特点是添加量小，不影响系统的稳定性，对环境和天然气质量也没有异影响。

2. 高浓度热力学抑制剂法该方法是向水合物体系中添加一定量的高浓度抑制剂，使其达到在水合物形成压力下稳定的条件。

高浓度热力学抑制剂的添加量通常在天然气水合物形成压力的百分之二十至四十之间。

高浓度抑制剂的添加使得水合物体系的化学势比自然状态下的水合物体系更稳定，相对水的化学势更高，从而抑制水合物的形成。

高浓度热力学抑制剂的特点是添加量较大。

这种方法通常用于储存和运输天然气水合物时，以抑制其在管道和储罐中的形成。

抑制剂的种类和特点热力学抑制剂的种类根据其化学成分和性质，可分为多种类型。

天然气水合物及其抑制剂的研究和应用吕涯杨长城华东理工大学石油加工研究所（上海２００２３７）在石油和天然气的开采、加工和运输过程中，一定温度和压力下天然气中某些小分子体（Ｎ２、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８等）与液态水形成冰雪状的晶体，即天然气水合物。

严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、阀门和设备，从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运转。

水合物的防治措施主要有：除水法、加热法、降压控制法、添加化学抑制剂法等。

对于防止气井井筒和集气支线内水合物冻堵，最常用的方法还是添加化学抑制剂法［１］。

添加化学抑制剂法就是在操作条件下通过向管线中注入一定量的化学添加剂，改变水合物形成的热力学条件、结晶速率或聚集形态，来达到保持流体流动的目的。

抑制剂能够提高水合物生成压力或者降低生成温度，以此来抑制水合物的生成。

已发现的化学抑制剂类型主要有热力学抑制剂、动力学抑制剂、防聚剂三类。

1天然气水合物结构和形成的影响因素从晶体化学和结构化学观察，天然气水合物是天然气和水结合形成的笼形结构物。

其中，水分子依靠氢键形成主体结晶网络，网络中的空穴内充满着天然气小分子。

根据内部晶穴大小和数目的不同，天然气水合物的结构一般可分为Ｉ型、ＩＩ型和Ｈ型三种［２］，见图１。

Ｉ型天然气水合物为立方晶体结构，水分子形成的网络空穴中能容纳ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｎ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ、Ｏ２等小气体分子。

水合物的每个单元晶胞由９６个水分子组成，包含２个小空腔和６个大空腔。

小空腔为正五边形十二面体（５１２）结构，近似球形。

大空腔为变形（扁平）的十四面体（５１２６２）结构，近似椭圆体。

ＩＩ型天然气水合物为菱型晶体结构，其网络空穴不仅可以容纳ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｎ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ、Ｏ２等小气体分子，还可以容纳Ｃ３Ｈ８、ｉｓｏ－Ｃ４Ｈ１０等体积稍大的烃类分子。

每个单元晶胞由１３６个水分子组成，包括１６个小空腔和８个大空腔。

小空腔也为正五边形十二面体（５１２），与Ｉ型相同。

天然气水合物抑制剂分析作者：张默思，李文卓马贵阳潘振王昆王锡钰来源：《当代化工》2015年第11期摘要：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。

关键词：水合物；抑制剂；种类；分析中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）11-2619-03Analysis of Natural Gas Hydrate InhibitorsZHANG Mo-si，LI Wen-zhuo，MA Gui-yang， PAN Zhen，WANG Kun，WANG Xi-yu（College of Petroleum and Natural Gas Engineering， Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001， China）Abstract： The natural gas in the transport process can form a lot of hydrate under the influence of different factors. The hydrate can cause the blockage of pipelines and equipments， which will affect normal operation of the pipe. So the prevention of hydrate generation is very important. In this paper， types， action mechanism and application range of natural gas hydrate inhibitors were introduced.Key words： Hydrate； Inhibitor； Type； Mechanism1 天然气水合物水分子的几何晶格组成了天然气水合物，晶格中含有被甲烷、乙烷等轻烃或氮气、二氧化碳等其他轻质气体占据的空穴，它类似于密集的冰的固体化合物的半稳定状态[1]。

防止天然气水合物形成的方法——热力学抑制剂法防止天然气水合物形成的方法有三种：一是在天然气压力和水含量一定的情况下，将含水的天然气加热，使其加热后的水含量处于不饱和状态。

目前在气井井场采用加热器即为此法一例。

当设备或管道必须在低于水合物形成温度以下运行时，就应采用其他两种方法：一种是利用吸收法或吸附法脱水，使天然气露点降低到设备或管道运行温度以下；另一种则是向气流中加入化学剂。

目前常用的化学剂是热力学抑制剂，但自20世纪90年代以来研制开发的动力学抑制剂和防聚剂也日益受到人们的重视与应用。

天然气脱水是防止水合物形成的最好方法，但出自实际情况和经济上考虑，一般应在处理厂(站)内集中进行。

否则，则应考虑加热和加入化学剂的方法。

关于脱水法将在下面各节中介绍，本节主要讨论加入化学剂法。

水合物热力学抑制剂是目前广泛采用的一种防止水合物形成的化学剂。

向天然气中加入这种化学剂后，可以改变水在水合物相内的化学位，从而使水合物的形成条件移向较低温度或较高压力范围，即起到抑制水合物形成的作用。

常见的热力学抑制剂有电解质水溶液(如CaCl2等无机盐水溶液)、甲醇和甘醇类有机化合物。

以下仅讨论常用的甲醇、乙二醇、二甘醇等有机化合物抑制剂。

(一)使用条件及注意事项对热力学抑制剂的基本要求是：①尽可能大地降低水合物的形成温度；②不和天然气中的组分发生化学反应；③不增加天然气及其燃烧产物的毒性；④完全溶于水，并易于再生；⑤来源充足，价格便宜；⑥凝点低。

实际上，完全满足这些条件的抑制剂是不存在的，目前常用的抑制剂只是在某些主要方面满足上述要求。

气流在降温过程中将会析出冷凝水。

在气流中注入可与冷凝水混合互溶的甲醇或甘醇后，即可降低水合物的形成温度。

甲醇和甘醇都可从水溶液相(通常称为含醇污水)中回收、再生和循环使用，在使用和再生中损耗掉的那部分甲醇和甘醇则应定期或连续予以补充。

在温度高于-25℃并连续注入的情况下，采用甘醇(一般为其水溶液)比采用甲醇更为经济。

专利名称：一种天然气水合物抑制剂及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：李强,全红平,郭子义,王德麟,朱金鑫
申请号：CN202010743930.1
申请日：20200729
公开号：CN114058349A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种天然气水合物抑制剂及其制备方法，属于油气开采领域。

该天然气水合物抑制剂的化学结构式如下所示：其中，n为整数，选自500‑600；m为整数，选自100‑200。

该天然气水合物抑制剂能够有效抑制天然气水合物的形成。

申请人：中国石油天然气股份有限公司
地址：100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦
国籍：CN
代理机构：北京三高永信知识产权代理有限责任公司
代理人：李珂珂
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文章编号：1000 − 7393(2020)06 − 0708 − 06 DOI: 10.13639/j.odpt.2020.06.007天然气水合物抑制剂YHHI-1的合成及评价郑成胜 蓝强 徐运波 赵怀珍中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院引用格式：郑成胜，蓝强，徐运波，赵怀珍. 天然气水合物抑制剂YHHI-1的合成及评价［J ］. 石油钻采工艺，2020，42（6）：708-713.摘要：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，无水合物生成时间大于5 h ；在实验浆加入1.5% YHHI-1，无水合物生成时间可达3 h 以上。

关键词：深水；盐水钻井液；动力学抑制剂；天然气水合物中图分类号：TE254.4 文献标识码： ASynthesis and evaluation of natural gas hydrate inhibitor YHHI-1ZHENG Chengsheng, LAN Qiang, XU Yunbo, ZHAO HuaizhenDrilling Technology Research Institute , SINOPEC Shengli Oilfield Service Corporation , Dongying 257017, Shandong , ChinaCitation: ZHENG Chengsheng, LAN Qiang, XU Yunbo, ZHAO Huaizhen. Synthesis and evaluation of natural gas hydrate inhibitor YHHI-1［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2020, 42(6): 708-713.Abstract: Under low temperature and high pressure, deepwater drilling fluid tends to generate natural gas hydrate with the invasion of natural gas, which deteriorates the performance of drilling fluid and blocks pipelines. And the common method to solve this problem is to add hydrate inhibitor. The dosage of salt alcohol (traditional thermodynamic inhibitor) is over 20%, so it has the disadvantages of high cost and serious pollution. Therefore, it is necessary to research and develop a new kind of kinetic inhibitor. A long-side-chain terpolymer inhibitor YHHI-1 was synthesized by introducing a kind of long-chain monomer into the biopolymer. The polymer was characterized by conducting infrared spectrum and elementary analysis in laboratory, and its inhibition performance was evaluated by using pressure vessel. In addition, the influences of different dosages on the low-temperature aging performance and hydrate formation time of base slurry and experimental slurry were investigated. It is indicated that viscosity-average molecular weight基金项目: 国家科技重大专项“低渗油气藏钻井液完井液及储层保护技术”(编号：2016ZX05021-004)、“致密油气开发环境保护技术集成及关键装备”(编号：2016ZX05040-005)。

天然气集输系统水合物抑制剂用量优化摘要：近年来，我国对天然气资源的需求不断增加，天然气集输系统也有了很大进展。

天然气生产和运输系统容易在冬季低温时形成水合物堵塞管道，水合物抑制剂注入法在实际中是比较常用的方法，针对P气田A气井冬季的实际情况，通过运用PIPESIM软件分别对三种水合物抑制剂用量进行优化，并对其效果进行比较。

结果表明，甲醇、乙醇的最优注入量分别为65、200L/d，甲醇和乙二醇配比为3:2时，水合物抑制效果最好。

该研究为气田集输系统提供了可靠的醇类抑制剂用量优化方法，降低了生产成本。

关键词：水合物；醇类抑制剂；注醇量；天然气采输引言由于天然气水合物的存在，常常造成管道，阀门，以及设备其他部位的堵塞，对生产造成了极大的影响。

目前气田上常常采用添加甲醇作为抑制剂来防治水合物的生成。

甲醇价格低廉，通过高蒸气压可以直接注入管道当中。

而且通过回收设备可对其实现循环使用。

但回收过程中，由于含醇污水成分较为复杂常常导致设备的结垢，严重影响重沸器和换热器的工作效率，对甲醇回收作业的安全造成了严重威胁。

因此希望通过对甲醇回收过程中的结垢进行机理分析，为将来甲醇回收设备中的除垢以及防治提供一定的理论基础。

1天然气水合物概述天然气水合物是气体水合物(或称笼形水合物)的一种，是甲烷、乙烷或二氧化碳等小分子气体与水在低温高压条件下形成的固态结晶物质。

天然形成的天然气水合物中，主要的气体成分为甲烷(＞99%)，故可将其视为甲烷水合物，1im3天然气水合物分解可获得约160im3天然气和0.8im3水，因天然气水合物外观似冰且可点燃，故又俗称可燃冰。

天然气水合物具有资源量大、分布广、埋藏浅、清洁无污染等特点。

天然气水合物大多赋存在高纬度永久冻土带及大陆边缘深水海域(水深超过300～500im)，其在地层中的赋存状态主要有孔隙充填状、块状、脉状等。

目前，全球已有100多个勘探点位发现了天然气水合物。

在永久冻土带，水合物埋深一般在几百米范围内;在海域，一般位于海底以下几百米范围内。

2006年第25卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1289·化工进展天然气水合物抑制剂研究进展许维秀1，2，李其京1，陈光进2（1荆门职业技术学院，湖北荆门 448000；2中国石油大学高压流体相态重点实验室，北京 102249）摘要：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。

关键词：水合物；热力学抑制剂；动力学抑制剂；防聚剂中图分类号：TQ 026 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2006）11–1289–06Progress in study of natural gas hydrate inhibitorXU Weixiu1，2，LI Qijing1，CHEN Guangjin2（1 Jingmen Technical College，Jingmen 448000，Hubei，China；2 Key Laboratory of High Pressure Fluid Phase Behaviorand Properties，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）Abstract：The current status of study，mechanisms，varieties，application scopes and shortages of thermodynamical inhibitors，kinetic inhibitors and anti-agglomerants are presented respectively. In view of the shortages of the existing inhibitors，the development trend of the research is proposed.Key words：hydrates；thermodynamical inhibitor；kinetic inhibitor；anti-agglomerant天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中，在一定温度和压力下天然气中的某些小分子气体（N2、CO2、CH4、C2H6、C3H8等）与液态水形成的冰雪状的晶体[1]。

天然气水合物抑制剂实验研究的开题报告题目：天然气水合物抑制剂实验研究摘要：天然气水合物是一种具有巨大潜在经济价值的天然气储存形式。

然而，在天然气水合物采掘中，由于各种原因而导致的水合物分解会造成严重事故。

因此，开发出一种高效的水合物抑制剂具有重要意义。

本研究将通过对水合物离析实验研究，筛选出具有抑制水合物分解的化合物，并对其进行性质和机理研究。

关键词：天然气水合物，抑制剂，离析实验，性质，机理正文：一、研究背景天然气水合物（NGH）是一种以天然气为主体储存的晶体，具有高储量、低污染等特点，在能源领域具有广泛的应用前景。

然而，由于水合物稳定性较差，当遇到压力、温度、化学物质等外部因素时，容易发生水合物分解。

水合物分解会造成发生爆炸、泄漏等一系列严重后果。

因此，研究水合物稳定性和开发抑制剂具有重要意义。

二、研究目的和意义本研究旨在通过离析实验研究，筛选出一种具有高效抑制水合物分解的化合物，并对其进行性质和机理研究。

该化合物的研制将有助于提高天然气水合物的稳定性，减少潜在危险，同时也将有助于提高天然气采集和储存的效率。

三、研究方法本研究将通过实验室离析实验研究，筛选出具有高效抑制水合物分解的化合物。

具体步骤如下：1. 确定实验条件：选取符合水合物稳定条件的实验条件，包括温度、压力等。

2. 制备实验用水合物：选择合适的水合物组分，制备实验使用的NGH。

3. 实验组设置：设置不同的实验组，加入待测化合物和不同浓度的NaCl。

4. 测定实验结果：监测各实验组的水合物分解情况，分析分解率随化合物浓度和NaCl浓度的变化规律。

5. 确定化合物稳定性和机理：通过分析实验结果，确定化合物抑制水合物分解的机理，并确定其稳定性。

四、研究预期结果本研究预计将筛选出一种具有高效抑制水合物分解的化合物，并对其性质和机理进行分析。

该化合物将有望应用于天然气水合物的采集和储存中，提高水合物的稳定性和安全性。

五、研究进展和展望目前，本研究已经进行了实验条件的确定和实验方案的设计。