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注防聚剂开采

注防聚剂开采

防聚剂多为聚合物和表面活性剂。防聚剂的功效并不依赖于热力学条件,其应用的压力、温度范围较广,但是却要受到盐类成分、聚合物以及水的成分的影响。可用作防聚剂的表面活性剂有烷基芳香族磺酸盐以及烷基聚苷。防聚剂大致有:烷基芳基磺酸盐、烷基配糖基苯基羟乙基盐、四乙氧基盐、胆汁酸类(如苷油胆汁酸),改性的糖类有AA和KI的功效,聚丙烯酰胺效果最差。
防聚剂的作用机理是:通过改变水合物的尺寸,通过抑制剂分子吸附在水合物笼上而改变其聚集形态。水相和油相在水合物形成之前发生了乳化作用,因此,只有水相和油相共同存在时才能防止水合物的生成。由于水包油型乳化液中,水是连续相,有利于水合物的生成,所以我们在通常情况下希望发生水包油型乳状液,这样可以使水成为非连续相,从而有利于防止水合物的形成和聚结。
防聚剂只有在水和油相同时存在时才能够抑制水合物的形成,其抑制效果与油相组成、水的矿化度、含水量等有关。这就意味着不同的井流需要不同的防聚剂,而且还不能用于含水量高的井流中,对于某些聚合物而言,在形成水合物之前油水相的乳化作用也许是此法的关键。防聚效果可能取决于注入点的混合过程和管线中的扰动情况。加入的防聚剂和油在一起,在水合物形成时防止乳化液聚集,在水合物形成后可保持水合物颗粒的分散,因而可以防止水合物的生成。
水合物防聚剂的主要缺点就在,分散性能有限,仅在油水相共同存在时才可以防止水合物的生成,其作用效果与油相组成含水量和水相含盐量有关,即防聚剂与油气体系有相互选择性。
1.防聚剂研究现状
1972年,Yuliev第一次介绍的水合物防聚剂是表面活性剂。近年来法国石油研究院(I.F.P)在其专利中介绍了一大批可作为水合物防聚剂的表面活性剂,并确认了非离子性两亲类化合物能在输气管道中抑制水合物的形成。这些抑制剂注入浓度一般都比较低(0.5%),但是却能够降低水合物的形成温度,是水合物的不是很低的温度下处于一种离散状态而无法聚结。此类抑制剂适合于石油和天然气生产、加工和输送。Baley等介绍了一种非离子型两亲类气体水合物防聚剂,它可以在温度不是很低的条件下防止水合物的生成和聚结。Muijus在1990年、Reijnhout在1993年发表的专利中介绍了烷基苯基芳香族磺酸盐和烷基聚苷作为水合物防聚剂的情况。1995年,Urdahl等叙述了包括烷基苯基化合物在内的表面活性剂和防聚剂。
防聚剂的抑制机理和动力学抑制剂的作用机理不同,它只适合于油水共存体系。Behar(1991)在实验室内发现,防聚剂的加入能够使得水合物的晶体颗粒悬浮在流体内部流动。
Makogon对防聚剂的作用机理作了以下假定:防聚剂的加入使得形成了变形的水合物晶格,这些晶格的形成促使了水合物的生成,但是由于其形状上的缺陷,导致其生成的水合物晶格不能长大,同时由于防聚剂的羟基的存在形成了亲油壁垒,阻止了水分子扩散到水合物晶粒的表面。(Monfort等进行的实验对上述假定给予了实验支持)。
2002年Koh等人对一种溴化物的季胺盐(QAB)进行了实验研究,研究发现,QAB对水合物的晶核形成后具有一定的抑制作用,即就是对水合物核形成后的的成长具有一定的延缓作用,但是在水合物的形成初期,却没有什么抑制作用,即不能抑制水合物的晶核的形成。
Urdahl等人经过试验研究分析,提出了表面活性剂、防聚剂抑制水合物的生成的作用机理为:防聚剂的加入,在水合物生成之前形成稳定的乳化薄膜,这种乳化薄膜能有效的阻止水合物生成气体与水相的接触,从而防止了水乡的扩散,减少了水相与水合物形成气体的接触机会,达到了抑制水合物的形成。
2.防聚剂的应用
防聚剂目前仅仅应用在水合物的防治方面。防聚剂的防聚效果与防聚剂的注入混相程度以及注入时在管道中的扰动情况有关。由于表面活性剂的价格昂贵,所以一般情况下是将热力学抑制剂、动力学抑制剂以及防聚剂进行混合使用。目前,这类混合型的阻止剂已经在国外广泛应用,英国的北海油田就是通过使用这种阻止剂来抑制水合物的形成。
近几年来,由于我国能源供给的紧张,我国大力的发展天然气工业,这样就需要进行长距离的高压管道输送以及处理小面积气田(由于其产量小,进行铺设管道不经济)的水合物合成储气技术,这样就不得不面对水合物的处理问题。防聚剂的研究目前已经趋于成熟,目前对于防聚剂的研究主要集中在低廉价格防聚剂的开发、回收、处理效果等几个方面。今后防聚剂的研究应该从以下几个方面出发:
1)。在确保防聚剂作用效果的同时,开发低成本的防聚剂或者新型的混合型阻止剂。
2)。加强研究几种水合物阻止剂的协同能力,以期达到最好的效果程度,解决油气体系和水合物防聚剂的相互选择问题。
3)。在研究表面活性剂在水合物生成机理方面研究的同时,考虑其工业化的相关技术问题。
3.动力学抑制剂和防聚剂的应用范围比较
动力学抑制剂在水界面上进行作用,因此,在油井后期生产过程中,随着油井含水量的进一步增大,需要向油井中加入适量的动力学抑制剂以抑制井筒中水合物的生成。因此动力学抑制剂一般是用于伴随着时间的推移含水量增大的井比较适用。但是,目前所开发的动力学水合物抑制剂大都存在抑制活性有限,使用的过冷度偏低。如阿科公司试验的抑制剂的最大过冷度仅为4℃,西勒索气田采用的抑制剂的最大使用过冷度是8~9℃,而且大部分海上油气田或者处于寒冷地区的油气井需要的过冷度至少为上述的两倍以上。动力学抑制剂目前存在的问题还有:⑴。抑制剂的分子结构不够理想;⑵。温度升高时,动力学抑制剂的溶解度变低,从而降低了其抑制效果。
防聚剂的缺点在于:⑴。分散性优先;⑵。仅在油水两相共同存在时才会起到抑制气体水合物生成的效果,他的作用效果与含盐量、油相组成以及含水量有关,即防聚剂对于油气体系具有选择性。
由于动力学抑制剂和防聚剂在经济上更具有优势以及人们对环境保护的重视,新型的抑制剂代替传统的热力学抑制剂已经成为一种趋势。但是,目前对于新型水合物的抑制剂的研究大多具有盲目性,因此建立全新的水合物形成(水合物的气水两相——水合物晶核的形成——晶核的成长过程——大的水合物晶体的形成——水合物晶体的沉积)模型过程已经变得相当重要,只有建立了正确的水合物模型,我们才可以通过模拟实现并形成新型的、有效的水合物抑制剂。
新型抑制剂的研究方向考虑:
1)。在可靠的抑制机理的指导下,开发组成、结构更为有效的,性能更为优异的水合物动态抑制剂;
2)。设法改善动态抑制剂在油井流体中的溶解性,重点解决在温度变化下对抑制剂溶解性的影响;
3)。对于防聚剂而言,首先是要大大提高对水合物晶粒的分散能力和防聚能力,然后利用几种适用范围互补,可以产生协同效应的,解决油水体系和防聚剂的相互选择问题;
4)。在确保抑制剂性能良好的情况下,开发低成本的新型复合抑制剂。
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