水合物动力学抑制剂合成及其作用机理的分子动力学模拟

针对现有动力学抑制剂耐受过冷度较低、对水合物生成的诱导时间短的问题,采用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基己内酰胺(NVCL)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)3种单体,制备了水合物动力学抑制剂P(NVP-g-NVCL-g-DMAEMA);以模拟天然气水合物抑制过程中的过冷度和诱导时间为指标,优化了合成条件;用红外光谱仪表征了产物结构,利用分子动力学模拟软件模拟抑制过程,揭示水合物动力学抑制剂的作用机理。结果表明,NVP、NVCL、DMAEMA单体质量比为8∶20∶1,引发剂(过硫酸铵、亚硫酸氢钠质量比为1∶1)为单体总质量的0.5%,反应温度65℃,反应时间6 h为最佳反应条件且产物为目标产物。当该条件下合成的抑制剂加量为1.0%时,常压条件下可将水合物形成的过冷度从2.6℃提高到9.6℃,诱导时间从20 min延长至945 min。该抑制剂的作用机理主要是通过分子链上五元环及七元环上的双键氧和酯基上的双键氧与水分子形成氢键吸附从而抑制水合物的生成,其次分子链上的氮原子也可以形成氢键而吸附;另外,抑制剂的空间位阻也会阻碍水合物分子的聚集进而抑制水合物的结晶。该抑制剂不仅带有可形成氢键的活性基团,增强抑制剂对水合物笼的吸附性,还存在能影响甲烷分子运动及分布状态的烷基链,进一步提高过冷度并延长诱导时间。

生物聚合物对甲烷水合物动力学抑制作用研究

为保障海域天然气水合物安全高效钻井,针对常用的动力学抑制剂成本高、污染大的缺点,开展了可降解生物聚合物抑制剂对水合物的生成、分解抑制和防聚结效果实验研究。结果表明:1)羧甲基壳聚糖、黄原胶和果胶和壳聚糖盐酸盐对水合物的生成具有明显的动力学抑制作用,其中壳聚糖盐酸盐对水合物的抑制作用最强,可延长水合物诱导时间至40 min;2)羧甲基壳聚糖、黄原胶和果胶、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐对水合物分解具有抑制作用;3)相比于纯水,羧甲基壳聚糖和果胶的扭矩峰值更低,且无明显的聚结现象,可以作为无油体系防聚剂;4)羧甲基壳聚糖、黄原胶、果胶具有很好的耐低温性,可以在2.5%的盐浓度下将滤失量控制在15 ml内。以上成果认识可为海域水合物动力学抑制剂的合理选择提供借鉴。

一种抗高过冷度水合物动力学抑制剂的合成与评价

天然气在高压低温并具有游离水的环境条件下极有可能在井下和地面管道中生成天然气水合物,造成井筒的堵塞以及其他安全问题。注入动力学抑制剂是目前最环保高效的方法,但在高过冷度的环境下,抑制性能微弱,因此有必要研制具有抗高过冷度的新型动力学抑制剂。制备了含多重氢键的功能单体UpMA,将N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)作为主单体,含多重氢键结构的UpMA单体作为功能单体,二者共聚制备出新型动力学水合物抑制剂PVP-UpMA,采用温压扭矩法综合评价水合物抑制剂的抑制成核性能以及抑制生长性能,并通过考察耐用过冷度、诱导时间以及气体消耗量等参数评价该抑制剂在水合物生成过程中的抑制性能。结果表明,PVP-UpMA的耐用过冷度随着质量分数的增大而小幅度增大,且1%PVP-UpMA的耐用过冷度(6.45℃)明显优于商业PVPk90(4.11℃)以及Luvicap EG(3.36℃);1%PVP-UpMA抑制性能随着过冷度的增加而降低,但在高过冷度(7.5℃)下诱导时间仍超过200 min,气体消耗量同纯水相比降低75%以上;PVP-UpMA在7.5℃过冷度下最佳质量分数应低于1.5%。虽然PVP-UpMA环境效益一般,但经济效益较好,有望替代现场传统热力学抑制剂。

海上油田清水剂配伍性实验研究

为考察二硫代氨基甲酸盐清水剂Q-405与其他化学药剂的配伍性,将Q-405分别与3种破乳剂(P-101、P-102、P-103)、3种缓蚀剂(HH-03、HH-04、HH-06)和3种杀菌剂(HS-20、HS-22、HS-27)进行配伍性实验,主要考察水质、脱水速率和缓蚀性能。研究结果显示,清水剂Q-405与丙烯酸改性聚醚类破乳剂P-101具有最好的脱水速率和水质配伍性,与非离子型咪唑啉缓蚀剂HH-03和HH-04具有更好的缓蚀性能和水质配伍性,与季磷盐型杀菌剂HS-20和HS-22具有更好的水质配伍性。实验结果为化学药剂的优化升级提供了参考。

新型水基防蜡剂的制备以及在海上油田的应用

以烯丙基聚乙二醇(XPEG-700),丙烯酸(AA),马来酸酐(MAH),烯丙基磺酸钠(SAS)为原料,共聚合成一种新型水基防蜡剂。研究了引发剂添加量及单体对防蜡剂性能的影响,确定了防蜡剂的最佳合成配方,结果表明,m(XPEG-700)∶m(AA)∶m(MAH)∶m(SAS)=7.0∶15.0∶6.0∶6.0,引发剂用量占单体质量的0.8%,合成防蜡剂的防蜡率达到95%以上。海上油田现场应用结果表明,当新型清防蜡剂的加注量为80 mg/L时,原油中的蜡含量降低明显,管线的输送效率得到了很大地改善。

山区高含硫酸气管道清管作业技术研究

油气管道每隔一定周期就需要对内部杂质及情况进行清理和掌握,目前山区高含硫管道清管技术与天然气管道存在差异,,目前油气管道清管作业研究主要集中在天然气管道环境中,且主要针对清管器的风险和结构研究较多,缺少山区高含硫酸气管道环境的清管作业技术研究,为了更好的研究山区高含硫酸气管道清管作业技术,本文探讨了山区常见清管球类型、作业风险,结合现场经验提供了山区高含硫酸气管道清管作业的风险应对措施及调产发球策略。

EVA及其改性聚合物在原油降凝剂领域的应用

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是商业化应用最为广泛的一种聚合物型降凝剂,能通过改变蜡晶结晶过程分散蜡晶,有效抑制蜡晶三维网状结构的形成,改善蜡油的低温流动性。因此,对EVA降凝剂在原油降凝领域应用的研究具有深远意义。本文综述了近年来EVA及其改性聚合物在改善含蜡原油低温流动性问题的研究和应用进展,介绍了EVA降凝剂及对其进行化学、纳米杂化、协同改性后的作用效果,同时对降凝机理及影响因素等方面进行了阐述。相较于传统的EVA降凝剂,经化学改性、纳米杂化、协同改性后的降凝剂能进一步改变蜡晶的形貌结构和分散蜡晶,从而显著提升对原油的降凝降黏效果。随着长距离管道输送的兴起,抗重复加热性和抗剪切性依然是制约降凝剂实际应用的重要因素,因此纳米杂化改性EVA仍然是今后主要的研究方向。

海上油田两种缓蚀剂与其他油水处理药剂配伍性研究

对油田常用的烷基咪唑啉PC-CI-LP1和吡啶季铵盐PC-CI-LP2两种缓蚀剂,进行了与破乳剂TPR-100、清水剂TPQ-202和防垢剂HPF-80的配伍性能研究。采用油田行业标准实验方法,根据现场实际工况条件,考察了两种缓蚀剂与其他药剂之间的配伍性能和相互影响关系。结果表明,吡啶季铵盐PC-CI-LP2与其他油水处理药剂的配伍性优于烷基咪唑啉PC-CI-LP1。

基于组合赋权—改进TOPSIS的原油集输系统综合用能评价研究

原油集输系统作为油气田地面工程的核心环节,其复杂的生产结构特点增加了高能耗依赖性,如何科学合理地评价其整体用能水平是油气田面临的一个重要问题。综合考虑集输系统燃料消耗量、耗电量、电能利用率、热能利用率等评价指标,构建了原油集输系统用能评价体系,将改进AHP(IAHP)法与熵权法有机融合确定系统评价指标的组合权重,并在传统TOPSIS评价法的基础上,引入灰色关联理论,利用灰色关联相对贴近度对集输系统用能水平进行综合评判。以某油田原油集输系统1—6月份的实测数据为例,通过计算得出集输系统燃料消耗量占比最大,6月份集输系统用能水平最高,其相对贴近度为0.912。应用该方法为更加客观真实地反映集输系统用能水平奠定理论基础。

油田管道阻垢剂阻垢性能及分子动力学模拟研究

为油田筛选高效阻垢剂对保障油田安全生产具有重要的意义。以长庆油田采油一厂某区块的油田水为研究对象,利用静态阻垢实验研究了1-烃基乙烷-1,1-二磷酸(HEDP)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、聚丙烯酸(PAA)、丙烯酸-马来酸酐共聚物(AA-MA)4种油田常用阻垢剂的阻垢性能。同时利用分子动力学模拟阻垢剂与碳酸钙垢晶体表面相互作用过程,明确造成4种阻垢剂阻垢效率不同的微观机理。结果表明,4种阻垢剂的阻垢效率的大小顺序为HEDP> ATMP>AAMA>PAA;分子动力学模拟得到多元膦酸型和聚合物型阻垢剂都是通过吸附在碳酸钙垢晶体表面,与其发生相互作用,影响晶体有序生长过程,从而实现阻垢作用。阻垢剂与碳酸钙晶体表面的结合能大小不同是影响阻垢效率的关键因素之一。该研究可为同类油田筛选高效阻垢剂提供理论指导。

1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺在天然气管道中的减阻与缓蚀性能

为了进一步优化天然气管道的运行,以1,3,5-苯三甲酸、对甲苯磺酸、十二胺等为原料制备了天然气减阻剂1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺(BATD)。以雾化时间和BATD加量为变量,辅以扫描电镜,综合评价了BATD在天然气管输过程中的预膜情况和减阻性能。结果表明,BATD可以在钢材表面牢固吸附,明显降低钢材表面的粗糙度,显著提升输气管道的输送效率,并兼具缓蚀效果。当雾化时间为60 min、BATD质量浓度为6 g/L时,减阻率(13.32%)达到最大,缓蚀率达到85.12%。BATD溶液成膜性能良好,可实现减阻增输。

石油管道输送用高效减阻剂超高分子量聚1-辛烯的合成及其结构性能

以苯酚及其衍生物为原料合成了5种新型非茂金属催化剂。采用低温常压液相本体法,以1-辛烯为单体,聚合得到超高分子量聚1-辛烯减阻剂,考察了聚合条件的影响。利用NMR,XPS,DSC,FTIR,XRD等方法对催化剂结构进行了表征,并分析了聚1-辛烯的性能。实验结果表明,含强吸电子原子F的苯氧基基团,可提高催化剂活性中心的稳定性,优选含2,6-二氟苯氧基的Cat.4作为催化剂。Cat.4/甲基铝氧烷体系催化1-辛烯聚合适宜的条件为:第1阶段聚合温度0℃,聚合时间24 h;第2阶段聚合温度5℃,聚合时间144 h;n(Al)∶n(Ti)=50∶1,n(1-辛烯)∶n(Ti)=2000∶1。在该条件下,单体转化率为96.9%,所得聚1-辛烯的M_(η)高达3.55×10^(6),为无定形结构,易溶于油品中,减阻率为46.9%,与进口产品性能相当。

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。

原油破乳剂研究发展综述

综述了国内外原油破乳剂的研发情况 ,提出了国内今后发展途径。对国外和国内研发历史作了较详尽的叙述。将国外研发的原油破乳剂分为 9大类并作了扼要介绍。国内研发的破乳剂分为 10大类 ,分别介绍了主要结构特点和常见商品牌号 ,其中关于复配破乳剂则介绍了重要的应用性研究结果。关于今后发展 ,提出了深海、寒冷地区、稠油及化学驱油藏用的原油破乳剂 ,在现有知识基础上研发新破乳剂的技术路线及破乳剂复配的重要意义。参 5。

污染物对三甘醇脱水性和发泡性影响的研究

从地下开采的天然气携带有水分,在高压或冷却条件下,这些气相水分凝结为液相水分而对脱水处理装置和输气管线造成危害,必须用三甘醇脱除天然气携带的水分。文章讨论了长庆油田第一采气厂在脱水过程中遇到的三甘醇溶液受到气体水合物、气井缓蚀剂、腐蚀产物以及降解产物的污染并导致三甘醇溶液发泡、降解和脱水性能恶化的问题,在实验室研究了各种污染物对三甘醇脱水性能和发泡性能的影响。认为水是三甘醇脱水性能下降的主要原因,水浓度达到3%时必须更换三甘醇溶液;天然气中的凝析油对溶液发泡性影响最显著,减压蒸馏残液的影响次之,气井缓蚀剂的影响最小;各种污染物对三甘醇溶液泡沫的稳定性能影响较复杂并且影响程度随浓度不同有变化,浓度在0.2%以内凝析油的影响程度相对比较大而其它污染物影响相对较小,当浓度大于0.2%时,减压蒸馏残液、气井缓蚀剂的影响明显增加而凝析油影响趋于平缓。

组合天然气水合物抑制剂性能及经济性研究

提出了一种天然气水合物低剂量组合抑制剂GHI,GHI是聚乙烯吡咯烷酮(PVPK90)/乙二醇苯醚按质量比1∶1混合而成。在4℃,8.5～9.0MPa条件下,利用1.072L定容反应釜,通过观察温度和压力的变化,研究了GHI在0.5%加量下的抑制性能,并在此加量下与PVPK90及商用抑制剂Inhibex100、Inhibex501的抑制效果及经济性进行了比较。研究结果表明:加量为0.5%的GHI可以有效地抑制天然气水合物聚集2400min以上;在相同的实验条件下,Inhibex100、Inhibex501和PVPK90的抑制时间分别为1000min,1800min和600min;经济性评价说明GHI相对于商用抑制剂Inhibex501和Inhibex100是最经济的,它比Inhibex501价格低22.5%,比Inhibex100价格低34.7%。

降凝剂对蜡油中蜡析出与溶解影响的物理化学研究

用 DSC热分析仪研究了合成蜡油的加热与冷却过程 ,测定了蜡油在不同蜡浓度下 ,添加降凝剂前后的平衡蜡溶点和析蜡点以及溶解度和饱和度 ,并进行了热力学分析 .结果表明 ,含蜡油的平衡蜡溶点高于平衡析蜡点 ,降凝剂使平衡蜡溶点进一步升高 ,析蜡点进一步降低 ,导致含蜡油凝点较大幅度降低 .在实验浓度和温度范围内 ,该过程符合 Van′t Hoff方程 ,降凝剂使蜡的溶解焓和溶解熵增大 ,析出焓和析出熵减少 .降凝剂提高了蜡晶析出的临界半径 ,增大了成核位垒 ,使蜡晶析出困难 .

EP系列减阻剂的研制与应用

减阻剂是一种应用于原油和成品油管道输送的化学添加剂,可减小流体在管道中的阻力,从而节约能源。介绍了EP系列减阻剂的作用机理、研制方法、中试生产和现场实验的概况。中试产品在青海油田花格线现场实验的结果表明,其性能指标达到国际同类产品的水平。

天然气管道的减阻与天然气减阻剂

依据流体管道的流动规律和减阻增输机理,指出天然气管道的减阻原理是抑制贴壁薄层(厚度等于粗糙度)内的气体脉动。认为管壁内涂、壁面薄液膜、凝析液中注入液体减阻剂和在管道内壁上吸附气体减阻剂是天然气管道有效的减阻方法。研究结果表明,气体减阻剂应是一种具有极性端和非极性长链的分子聚合物或化合物。

联合站除硫抑菌剂研究及现场应用

油田集输系统硫化氢的聚集在带来安全隐患的同时,注水系统水质恶化也会引起管线设备的腐蚀穿孔,增加水处理负担。针对华北油田某联合站,从单井到联合站集输和注水系统,开展了硫化氢分布特点和硫酸盐还原菌等关联影响的研究。研究表明,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌在硫酸盐环境中代谢产生的S2-进而形成硫化氢,是水区形成硫化氢的主要因素。依据硫酸盐还原菌与硫化氢的关联关系,开展了反硝化细菌的除硫抑菌剂配方体系研究,当菌剂浓度为0.2%、抑制剂投加浓度为100mg/L时,水中硫化物含量及硫化氢浓度明显下降。现场试验表明,加药一周后水中硫化物含量和硫化氢浓度快速下降,当抑制剂投加浓度提高至200mg/L时,脱硫效率大幅提高,水质得到明显改善,消除了安全隐患。