一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂及其应用

本发明涉及深水油气集输管道中气体水合物的防治领域，具体涉及一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂及其应用，还涉及一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺与纳米颗粒复配作为复合型水合物阻聚剂及其应用。

背景技术：

1、气体水合物是由小分子气体(甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气等)与水在高压低温条件下形成的类冰状晶体，水分子和气体分子分别被称为主体分子和客体分子，主体水分子在氢键作用下形成多面体笼孔，而客体分子则填充在笼孔中，形成稳定的结构。油气输送是深水油气开发中的关键一环，由于产出的油气中还含有部分的水，在低温高压的环境下会与天然气发生水合反应，因此深水混输管道中极易生成天然气水合物。这些水合物难以进行长距离的输送，而是在跟随油气水流动的过程中逐渐聚集、沉积，甚至形成大规模的水合物堵塞，从而影响油气的输送效率、威胁油气安全生产并可能造成巨大的经济损失。针对水合物在管道中生成、聚集、堵塞等问题，比较可行的水合物防治方法有脱水法、降压法、加热法以及注抑制剂法，其中最常见的是注抑制剂法。注抑制剂法主要从两个方面来保障管道流动安全，通过向管道中加入化学剂，一是抑制水合物的成核和生长过程，使管道中水合物体积分数保持在较低的水平；二是使已生成的水合物以小颗粒的形式分散在液相中，从而避免堵塞管道。根据作用方式的差异，可将水合物抑制剂分为三类：热力学抑制剂、动力学抑制剂以及阻聚剂。热力学抑制剂的加注量大，成本相对较高，且容易对环境造成污染，不适宜进行推广。动力学抑制剂和阻聚剂统称为低剂量水合物抑制(low dosagehydrate inhibitors，ldhis)。少量的ldhis(≤2wt％)即可延缓或阻止水合物堵塞，动力学抑制剂在高过冷度下将失效，且环境友好型较差。

2、阻聚剂在高过冷度下更为有效，且来自于天然产物的阻聚剂对环境友好，因此具有广泛的应用前景。在充分考虑各类别水合物抑制剂的优势与不足的基础上，如何开发一种高效、经济且环境友好的水合物阻聚剂，以防止气体水合物在深水油气集输管道中的堵塞，是本发明要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂及其应用。基于上述问题，本发明提出了一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂，该阻聚剂能够使生成的水合物颗粒形成水合物浆液并随流体在管道内流动而不聚集成大块或者在管壁沉积。本发明适用于油气水三相共存体系，具有适用性广，成本低的特点。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂，包括脂肪酸酰胺丙基二甲胺，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺具有如式ⅰ的结构通式，所述式ⅰ中r为碳数是1～18的饱和烃基或者碳数是1～22的不饱和烃基；优选的，所述式ⅰ中r为碳数是1～16的饱和烃基或者碳数是1～21的不饱和烃基；

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6、本发明所述的脂肪酸酰胺丙基二甲胺具有如式ⅰ的结构通式，其中rc(o)为从杏仁油、酪梨油、巴巴苏籽油、油菜籽油、椰子油、水貂油、燕麦仁油、橄榄油、芝麻油、大豆、葵花籽油、妥尔油、动物油脂、胚芽油中提取的饱和与不饱和脂肪酸残基。所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺亲水头基与水合物表面结合，疏水尾链伸入油相中，依靠疏水尾链之间的空间斥力阻止水合物颗粒聚集。

7、如上所述的一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺选自以下中的任意一种；

8、所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为亚羊脂酸酰胺丙基二甲胺，分子式为c13h28n2o，结构式如式ⅱ所示，

9、

10、所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为羊脂酸酰胺丙基二甲胺，分子式为c15h32n2o，结构式如式ⅲ所示，

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12、所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为月桂酰胺丙基二甲胺，分子式为c17h36n2o，结构式如式ⅳ所示，

13、

14、所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为油酸酰胺丙基二甲胺，分子式为c23h46n2o，结构式如式ⅴ所示，

15、

16、所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为亚油酸酰胺丙基二甲胺，分子式为c23h44n2o，结构为式如式ⅵ所示，

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18、所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为蓖麻油酸酰胺丙基二甲胺，分子式为c23h46n2o2，结构式如式ⅶ所示，

19、

20、所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为芥酸酰胺丙基二甲胺，分子式为c27h54n2o，结构式如式ⅷ所示，

21、

22、优选的，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺选自亚羊脂酸酰胺丙基二甲胺、羊脂酸酰胺丙基二甲胺、月桂酰胺丙基二甲胺、油酸酰胺丙基二甲胺、芥酸酰胺丙基二甲胺、椰油酰胺丙基二甲胺中的任意一种。更优选的，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺选自月桂酰胺丙基二甲胺、椰油酰胺丙基二甲胺中的任意一种。

23、但是，申请人意外的发现，也并不是所有含有式ⅰ结构的脂肪酸酰胺丙基二甲胺均起到阻聚剂的作用，例如硬脂酸酰胺丙基二甲胺，其分子式为c23h48n2o，结构式如式ⅸ所示；再如山嵛酰胺丙基二甲胺，其分子式为c27h56n2o，结构式如式ⅹ所示，以上两种脂肪酸酰胺丙基二甲胺不具备阻聚剂性能，因此，在众多脂肪酸酰胺丙基二甲胺类化合物中，发明人付出了创造性的劳动，筛选出以上阻聚性能优异的化合物。

24、

25、如上所述的一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺的质量分数为0.5wt％～2wt％(基于体系水的质量)。在本发明的一些实施例中，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂仅含有脂肪酸酰胺丙基二甲胺，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺的质量分数为0.5wt％～2wt％(基于体系水的质量)；更优选的，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺的质量分数为2wt％(基于体系水的质量)。

26、如上所述的一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂，还包括纳米颗粒，所述阻聚剂主要由脂肪酸酰胺丙基二甲胺和纳米颗粒复配而成。

27、如上所述的一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂，所述纳米颗粒通过二氧化硅、四氧化三铁、二氧化钛、氧化锌、三氧化二铁或者三氧化二铝制备而成，有效粒径范围为0-500nm，优选的，所述纳米颗粒的有效粒径为20nm的亲水纳米sio2或者疏水纳米sio2。本发明所述的纳米颗粒涉及亲水和疏水两种表面特性的亲水纳米颗粒和疏水纳米颗粒，所述纳米颗粒可贴附与油-水-水合物颗粒表面，稳定乳液的同时，形成水合物颗粒之间气相水相的传质屏障，阻止水合物颗粒聚集。

28、如上所述的一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺的质量分数为0.5wt％～2wt％(基于体系水的质量)，所述纳米颗粒的质量分数为0.1wt％～0.5wt％(基于体系水的质量)。优选的，在本发明的另一些实施例中，所述阻聚剂主要由脂肪酸酰胺丙基二甲胺和纳米颗粒复配而成，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺的质量分数为0.5wt％～2wt％(基于体系水的质量)，所述纳米颗粒的质量分数为0.1wt％～0.4wt％(基于体系水的质量)，在此方案下，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺为月桂酰胺丙基二甲胺或者椰油酰胺丙基二甲胺，所述椰油酰胺丙基二甲胺分子式为c17h36n2o，结构式如式ⅺ所示，所述纳米颗粒为20nm的亲水性纳米sio2颗粒或者20nm的疏水性纳米sio2颗粒；更优选的，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺的质量分数为0.5wt％(基于体系水的质量)，所述纳米颗粒的质量分数为0.1wt％～0.25wt％(基于体系水的质量)，在此方案下，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺优选为椰油酰胺丙基二甲胺，所述纳米颗粒优选为粒径为20nm的疏水性纳米sio2颗粒。最优选的，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺的质量分数为0.5wt％(基于体系水的质量)，所述纳米颗粒的质量分数为0.1wt％(基于体系水的质量)，在此方案下，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺优选为椰油酰胺丙基二甲胺，所述纳米颗粒优选为粒径为20nm的疏水纳米sio2颗粒。

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30、基于同一个发明构思，本发明还提供了一种脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂在深水油气集输管道中气体水合物的防治中的应用。

31、如上所述的脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂在深水油气集输管道中气体水合物的防治中的应用，适用于油气水三相共存体系，含水率适用范围为20-80％。

32、与现有水合物抑制剂相比，本发明具有以下优势：

33、(1)低用量：传统热力学抑制剂在深水油气的集输中用量浓度可高达60wt％(基于体系水的质量)，而本发明的脂肪酸酰胺丙基二甲胺水合物阻聚剂仅在0-2wt％(基于体系水的质量)的浓度下即可完全防止水合物的堵塞。

34、(2)高性能：面对深水油气集输管道中的复杂条件，本发明可在20％-80％的含水率条件下仍能防止水合物的聚集和堵塞，而且复配的阻聚剂与单一阻聚剂相比性能更强。

35、(3)环境友好性强：本发明的脂肪酸酰胺丙基二甲胺由天然脂肪酸为原料制备而来，一些天然脂肪酸已广泛应用于洗涤行业，该类阻聚剂具有良好的生物降解性。此外，与化学表面活性剂相比，本发明的纳米颗粒完全无毒、无污染，且更易于回收。