酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用

1.本发明涉及防聚剂在油气水三相混输管路中的应用，具体为一种酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用。


背景技术：

2.随着深水(500～1500m)及超深水(》1500m)钻探技术的不断进步，当前海洋油气产量已经占到全球油气产量的30％以上，海洋油气资源已经成为全球资源增储上产的重要组成部分。由于海洋油气集输管道多采用油气混输方式，由于低温的深水环境与长距离的海底管线运输，导致油气混输管道内的水合物堵塞问题，成为油气生产中长期面临的巨大威胁。
3.传统防治生成方法，以改变水合物生成条件为目的，主要手段包括注入热力学抑制剂、加装隔热保温层、加热和降压等。其中注入热力学抑制剂曾经是矿场防堵的不二之选，该方法通过加注大量热力学抑制剂(如甲醇、乙二醇等)以改变水合物相平衡条件从而防止水合物生成。但随着海洋油气开发深度的不断增加，传统防治生成方法存在成本高昂、操作困难和环境污染等技术局限性愈加突出。
4.随着对天然气水合物成核及聚集机理研究的不断深入，解决水合物堵塞问题的方法逐渐过渡到以水合物动力学为基础的水合物风险管理。水合物风险管理不强调对水合物的完全抑制，而更侧重于在有效时间内控制水合物的发展程度，确保流体在给定时间内输送至目的地而不发生水合物堵塞，因此水合物防聚剂应运而生。
5.水合物防聚剂按亲水基的不同分为阴离子型、阳离子型及非离子型等。而目前全世界工业应用最广泛的水合物防聚剂主要为季铵盐类阳离子型表面活性剂。现有技术中有三或四个烷基的季铵盐和季磷盐等头基结构的水合物防聚剂；水溶性较强的单尾季铵盐防聚剂和油溶性较强的双尾季铵盐，这些季铵盐适应的过冷度可以超过20℃；还有烷基苯磺酸盐防聚剂，在加量为0.1-3wt％时体系生成水合物晶体后仍可以保持流动，不发生堵塞。非离子型水合物防聚剂如脂肪醇聚氧乙烯醚。
6.当利用现有的阴离子型、阳离子型及非离子型水合物防聚剂解决油气混输管道内的水合物堵塞问题时，油气集输终端会产生含有大量水合物防聚剂的污水，后续防聚剂的降解难度大，处理成本高，操作复杂。


技术实现要素：

7.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种污水处理成本低、环境友好、简单方便的油气混输管道的水合物防聚剂的有效判断方法。
8.技术方案：本发明所述的一种酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用，包括以下步骤：
9.步骤一，水合物防聚剂浓度为a wt％，a为1～8，分别测定管路内初始流量和开泵12～16h后实时流量水合物防聚剂为酸型槐糖脂；
10.步骤二，如果则判定防聚剂有效，将防聚剂浓度设为(a-0.5)wt％；重复步骤一进行第i 1次实验，若第i 1次实验结果为则判定防聚剂失效，则防聚剂浓度为(a-0.5i)wt％。
11.进一步地，水合物防聚剂为酸型槐糖脂的纯度为95～99％，bod/cod值为0.3～0.5。通过酵母发酵天然合成的槐糖脂的分子结构包含亲水端和疏水端，由糖苷键相连接。亲水部分是槐糖，疏水部分是16或18碳原子的羟基化脂肪酸尾部。根据槐糖脂分子内部是否含有游离的羟基脂肪酸尾巴，可将槐糖脂分为内酯型槐糖脂(lsl)和酸型槐糖脂(asl)两大类。
12.酸型槐糖脂具有优异的水溶性、起泡性、ph敏感性和自聚合性，能够实现管路内水合物减阻效果。市售槐糖脂多为混合物，以不同底物发酵合成的内酯型与酸型槐糖脂的产量和比例会出现不同，导致不同厂家或同一厂家不同批次的产物均一性无法保证，从而在油田实际应用中难以重复实验结果。因此，要对槐糖脂进行分离纯化以获得高纯度酸型槐糖脂。酸性槐糖脂的提纯方法为：将酸型槐糖脂、内酯型槐糖脂的混合物加入单口烧瓶中，加入过量无水乙醇后升温至80～85℃，磁力搅拌30～40分钟，真空抽滤，得到固体，恒温干燥后得到酸型槐糖脂水合物防聚剂。恒温干燥的温度为70～80℃，时间为20～24h。
13.进一步地，初始流量由管路的三个不同位置处的流量取均值得到。实时流量通过在线流量计测量所得。
14.进一步地，管路内的水体积占油水两相总体积的比例小于等于50.0％，优选为10.0～45.0％。水体积占油水两相总体积的比例大于50.0％，会导致酸型槐糖脂水合物防聚剂的防聚效果下降甚至完全失效。
15.进一步地，管路内的压力为6～20mpa，温度为2～8℃。a为1～4。
16.进一步地，利用多参数水质测定仪，测试了酸型槐糖脂水合物防聚剂的化学需氧量和生化需氧量分别为1123mg/l和474mg/l，其bod/cod值为0.42，高于0.3，适用于生物处理法。
17.有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
18.1、利用酸型槐糖脂作为水合物防聚剂，其优异的水溶性、起泡性、ph敏感性和自聚合性，能够确保油气水三相混输管线中水合物颗粒时刻保持流动状态，不发生聚结成块和管壁沉积现象，从而有效地解决多相混输管线的流动安全保障问题；
19.2、能够及时判断酸型槐糖脂水合物防聚剂是否失效，从而调整其工作浓度；
20.3、酸型槐糖脂水合物防聚剂的bod/cod值高于0.3，适用于生物处理法处理含防聚剂污水，槐糖脂作为防聚剂，既有很好的防聚效果，性能温和，毒性低，后期也容易降解，污水处理成本低，环境友好；
21.4、能够对市售的槐糖脂进行有效分离，提高酸型槐糖脂的纯度，适宜大规模推广应用。
附图说明
22.图1是内酯型槐糖脂的结构通式；
23.图2是酸性槐糖脂的结构通式。
具体实施方式
24.以下各实施例中，实验材料：油气水三相混输体系，水相使用去离子水，油相使用-20#柴油，气相采用高纯度甲烷。如图1～2，槐糖脂分为内酯型槐糖脂(lsl)和酸型槐糖脂(asl)两大类。利用多参数水质测定仪，测试了酸型槐糖脂水合物防聚剂的化学需氧量和生化需氧量分别为1123mg/l和474mg/l，其bod/cod值为0.42，高于0.3，适用于生物处理法。
25.实施例1
26.酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用，包括以下步骤：
27.(1)酸性槐糖脂的提纯：将市售的酸型槐糖脂、内酯型槐糖脂的混合物加入单口烧瓶中，加入过量无水乙醇后升温至81℃，磁力搅拌38分钟，真空抽滤，得到固体，72℃恒温干燥23h后，得到酸型槐糖脂水合物防聚剂。
28.(2)利用配备高精度在线流量计的连续循环管路装置，在酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度2wt％(水的质量为基准量)、含水率30％、温度3℃、压力7mpa和盐度3％条件下，分别测定管路内初始流量和开泵12h后实时流量和开泵12h后实时流量和值由管路3个不同位置处通过在线流量计测得，再取均值，结果如下表1。
29.表1实施例1的管路流量表
[0030][0031]
实验结果发现酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度在2wt％时，将酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度调整至1.5wt％后重复上述实验，发现证实2wt％的酸型槐糖脂水合物防聚剂在含水率30％、温度3℃、压力7mpa和盐度3％管路条件下，12h后仍具有优异的防聚效果。
[0032]
实施例2
[0033]
酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用，包括以下步骤：
[0034]
(1)酸性槐糖脂的提纯：将市售的酸型槐糖脂、内酯型槐糖脂的混合物加入单口烧瓶中，加入过量无水乙醇后升温至84℃，磁力搅拌31分钟，真空抽滤，得到固体，79℃恒温干燥21h后，得到酸型槐糖脂水合物防聚剂。
[0035]
(2)利用配备高精度在线黏度计和流量计的连续循环管路装置，在酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度4wt％(水的质量为基准量)、含水率40％、温度5℃、压力12mpa和盐度5％条件下，分别测定管路内初始流量和开泵12h后实时流量和开泵12h后实时流量和值由管路3个不同位置
处取均值得到，结果如下表2。
[0036]
表2实施例2的管路流量表
[0037][0038][0039]
实验结果发现酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度在4wt％时，将酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度调整至3.5wt％后重复上述实验，发现证实4wt％的酸型槐糖脂水合物防聚剂在含水率40％、温度5℃、压力12mpa和盐度5％条件下，12h后依然具有优异的防聚效果。
[0040]
实施例3
[0041]
酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用，包括以下步骤：
[0042]
(1)酸性槐糖脂的提纯：将市售的酸型槐糖脂、内酯型槐糖脂的混合物加入单口烧瓶中，加入过量无水乙醇后升温至80℃，磁力搅拌40分钟，真空抽滤，得到固体，70℃恒温干燥24h后，得到酸型槐糖脂水合物防聚剂。
[0043]
(2)利用配备高精度在线流量计的连续循环管路装置，在酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度1wt％(水的质量为基准量)、含水率10.0％、温度4℃、压力6mpa和盐度4％条件下，分别测定管路内初始流量和开泵16h后实时流量和开泵16h后实时流量和值由管路3个不同位置处通过在线流量计测得，再取均值，结果如下表3。
[0044]
表3实施例3的管路流量表
[0045][0046]
实验结果发现酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度在1wt％时将酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度调整至0.5wt％后重复上述实验，发现证实1wt％的酸型槐糖脂水合物防聚剂在含水率10.0％、温度4℃、压力6mpa和盐度4％管路条件下，16h后仍具有优异的防聚效果。
[0047]
实施例4
[0048]
酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用，包括以下步骤：
[0049]
(1)酸性槐糖脂的提纯：将市售的酸型槐糖脂、内酯型槐糖脂的混合物加入单口烧瓶中，加入过量无水乙醇后升温至85℃，磁力搅拌30分钟，真空抽滤，得到固体，80℃恒温干燥20h后，得到酸型槐糖脂水合物防聚剂。
[0050]
(2)利用配备高精度在线流量计的连续循环管路装置，在酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度7wt％(水的质量为基准量)、含水率45.0％、温度2℃、压力20mpa和盐度5％条件下，分别测定管路内初始流量和开泵13h后实时流量和开泵13h后实时流量和值由管路3个不同位置处通过在线流量计测得，再取均值，结果如下表4。
[0051]
表4实施例4的管路流量表
[0052][0053]
实验结果发现酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度在7wt％时将酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度调整至6.5wt％后重复上述实验，发现则判定7wt％的酸型槐糖脂水合物防聚剂在含水率45.0％、温度2℃、压力20mpa和盐度5％管路条件下，13h后仍具有优异的防聚效果。
[0054]
实施例5
[0055]
酸型槐糖脂水合物防聚剂在油气水三相混输管路中的应用，包括以下步骤：
[0056]
(1)酸性槐糖脂的提纯：将市售的酸型槐糖脂、内酯型槐糖脂的混合物加入单口烧瓶中，加入过量无水乙醇后升温至83℃，磁力搅拌35分钟，真空抽滤，得到固体，75℃恒温干燥22h后，得到酸型槐糖脂水合物防聚剂。
[0057]
(2)利用配备高精度在线流量计的连续循环管路装置，在酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度4.5wt％(水的质量为基准量)、含水率25.0％、温度8℃、压力15mpa和盐度3％条件下，分别测定管路内初始流量和开泵15h后实时流量和开泵15h后实时流量和值由管路3个不同位置处通过在线流量计测得，再取均值，结果如下表5。
[0058]
表5实施例5的管路流量表
[0059][0060]
实验结果发现酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度在4.5wt％时将酸型槐糖脂水合物防聚剂浓度调整至4wt％后重复上述实验，发现证实4.5wt％的酸型槐糖脂水合物防聚剂在含水率25.0％、温度8℃、压力15mpa和盐度3％管路条件下，15h后仍具有优异的防聚效果。
[0061]
对比例1
[0062]
利用多参数水质测定仪，分别测试了常见阳离子、阴离子和非离子类水合物防聚剂的化学需氧量和生化需氧量，发现其bod/cod值均低于0.3，不适用于生物处理法。
[0063]
表6不同表面活性剂的化学需氧量和生化需氧量
[0064]
表面活性剂cod(mg/l)bod5(mg/l)bod5/codctac19023370.18sdbs17824930.28aeo-515024250.28
[0065]
其中，ctac为十六烷基三甲基氯化铵；sdbs为十二烷基苯磺酸钠；aeo-5为脂肪醇聚氧乙烯醚。