Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых реагентов для предотвращения техногенного гидратообразования при добыче и транспортировке углеводородного сырья

Номер контракта: 14.574.21.0052

Руководитель: Винокуров Владимир Арнольдович

Должность: Зав. кафедрой физической и коллоидной химии

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.Губкина"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
газовые гидраты, техногенное гидратообразование, кинетические ингибиторы гидратообразования, комбинированные антигидратные реагенты, высокомолекулярные соединения

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение проблемы образования техногенных газовых гидратов при добыче и транспортировке углеводородного сырья. 2. Цель проекта: разработка технологических решений для получения новых антигидратных реагентов способных ингибировать образование техногенных газовых гидратов по кинетическому механизму при отрицательных температурах.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Выполнен аналитический обзор. Проведены патентные исследования в соответствии ГОСТ Р 15.011-96. Разработан лабораторный регламент получения экспериментальных образцов кинетических ингибиторов гидратообразования (КИГ). Получены восемь экспериментальных образцов КИГ, проведен их физико-химический анализ. Разработана ПиМ экспериментальных исследований образцов КИГ. Проведены экспериментальные исследования полученных образцов КИГ, получены экспериментальные данные по ингибированию образования гидратов КС-I и КС-II образцами КИГ. Разработан лабораторный регламент получения комбинированных кинетико-термодинамических антигидратных реагентов, разработана ПиМ экспериментальных исследований образцов антигидратных реагентов. Получены экспериментальные образцы антигидратных реагентов способных ингибировать образование техногенных газовых гидратов по кинетическому механизму при отрицательных температурах. Проведены экспериментальные исследования образцов антигидратных реагентов по разработанной ПиМ. Получены экспериментальные данные по ингибированию образования гидратов КС-I и КС-II образцами антигидратных реагентов.
2. Проведены экспериментальные исследования ингибирующих свойств коммерчески доступных образцов КИГ Luvicap 55W и Luvicap EG в процессе образования гидратов КС-I, КС-II. Установлено, что давление (от 40 до 120 бар) практически не влияет на максимальное переохлаждение достигаемое в системе без интенсивного гидратообразования. Значение максимального переохлаждения для 0,5 % концентрации реагентов Luvicap, достигаемое в системе без интенсивного образования гидрата метана составляет 5,7 – 7,0 °С, гидрата углеводородной смеси КС-II – 12,7 – 14,3 °С. Получены восемь экспериментальных образцов КИГ. Экспериментальные образцы № 1 – 4 были получены реакцией оксиэтилирования 2,4,7,9-тетраметил-5-децин-4,7-диола с количественным выходом при различном соотношении этиленоксид/субстрат. Экспериментальные образцы № 5 – 8 были получены радикальной полимеризацией в растворе амидных мономеров. Полученные экспериментальные образцы КИГ были охарактеризованы с помощью ЯМР-спектроскопии, гель-проникающей хроматографии и элементного анализа. Получены экспериментальные данные по ингибированию образования гидратов КС-I и КС-II экспериментальными образцами КИГ № 4, № 5, № 7. Разработана Программа и методики экспериментальных исследований образцов антигидратных реагентов. Основными определяемыми параметрами экспериментальных образцов антигидратных реагентов являются масса, состав (содержание кинетического и термодинамического ингибитора), температура начала кристаллизации льда, предельная степень переохлаждения при ингибировании образования гидратов КС-I и КС-II, индукционный период гидратообразования. Получены четыре экспериментальных образца антигидратных реагентов (№ 9 – 12) способных ингибировать образование техногенных газовых гидратов по кинетическому механизму при отрицательных температурах. Образцы антигидратных реагентов представляют собой композиции полимера, антифризного вещества (этиленгликоль или метанол) и синергетической добавки на основе ПАВ. Проведенные экспериментальные исследования показали, что полученные композиции антигидратных реагентов № 9, № 11 способны ингибировать образование гидратов метана (КС-I) при степени переохлаждения не более 15,5 °С, образцы № 10, № 12 эффективно предотвращают образование гидратов КС-I при степени переохлаждения не более 9,3 °С. Композиции антигидратных реагентов № 9, № 11 способны ингибировать образование гидратов углеводородной газовой смеси C1-C4 (КС-II) при степени переохлаждения не более 21,4 °С, образцы № 10, № 12 эффективно предотвращают образование гидратов КС-II при степени переохлаждения не более 15,7 °С.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Образцы комбинированных антигидратных реагентов, способные ингибировать образование техногенных газовых гидратов при отрицательных температурах. При выполнении проекта получены экспериментальные результаты, подтверждающие эффективность композиций полученных антигидратных реагентов при ингибировании гидратообразования при отрицательных температурах (до -10 °С) и степени переохлаждения до 20 °С).
2. Новизна работы заключается в разработке новых комбинированных антигидратных реагентов, сочетающих в себе преимущества кинетических и термодинамических ингибиторов гидратообразования.
3. При выполнении НИР созданы образцы новых комбинированных антигидратных реагентов. Аспекты разработки и применения комбинированных кинетико-термодинамических реагентов для ингибирования гидратообразования практически не освещены в литературе. Полученные образцы кинетических ингибиторов гидратообразования по ингибирующим свойствам не уступают коммерческим продуктам Luvicap.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Разрабатываемые комбинированные антигидратные реагенты предназначены для использования в нефтегазовой отрасли для ингибирования гидратообразования при добыче и транспортировке нефти и газа.
2. Внедрение результатов работы будет способствовать уменьшению отрицательного техногенного воздействия на окружающую среду, снижению материалоёмкости и повышению энергоэффективности при добыче и транспортировке углеводородного сырья за счет значительно сокращения объемов ингибиторов, используемых в технологических процессах.
3. Полученные в работе результаты являются основой для дальнейшего изучения ингибирующих свойств в процессе гидратообразования композиций высокомолекулярных соединений и ПАВ на основе промышленно-выпускаемых продуктов.

Текущие результаты проекта:
Получены экспериментальные данные по ингибированию образования гидратов КС-I и КС-II синтезированными экспериментальными образцами кинетических ингибиторов гидратообразования (КИГ): № 4 оксиэтилированный 2,4,7,9-тетраметил-5-децин-4,7-диол, № 5 поли-(1-(азациклопентан-1-ил)-проп-2-ен-1-он), № 7 сополимер 1-(азациклопентан-1-ил)-проп-2-ен-1-она и 1-винилазациклогептан-2-она. Показано, что образцы КИГ № 5 и № 7 по ингибирующим свойствам не уступают коммерческим продуктам Luvicap.
На основе экспериментальных образцов КИГ получены четыре экспериментальных образца антигидратных реагентов (№ 9 – 12) способных ингибировать образование техногенных газовых гидратов по кинетическому механизму при отрицательных температурах. Образцы антигидратных реагентов (№ 9 – 12) представляют собой композиции полимера, антифризного вещества (этиленгликоль или метанол) и синергетической добавки на основе ПАВ. Проведенные лабораторные исследования показали, что полученные композиции антигидратных реагентов № 9, № 11 способны ингибировать образование гидратов метана (КС-I) при степени переохлаждения не более 15,5 °С, образцы № 10, № 12 эффективно предотвращают образование гидратов КС-I при степени переохлаждения не более 9,3 °С. Композиции антигидратных реагентов № 9, № 11 способны ингибировать образование гидратов модельной углеводородной газовой смеси C1-C4 (КС-II) при степени переохлаждения не более 21,4 °С, образцы № 10, № 12 эффективно предотвращают образование гидратов КС-II при степени переохлаждения не более 15,7 °С.
Коммерческие продукты Luvicap EG и Luvicap 55W при аналогичной концентрации ВМС в водном растворе обеспечивают максимальную степень переохлаждения не более 7 °С при ингибировании образования гидратов метана (КС-I) и не более 14 °С при ингибировании образования гидратов углеводородных смесей (КС-II).
При выполнении НИР созданы образцы комбинированных антигидратных реагентов, сочетающие в себе преимущества кинетических и термодинамических ингибиторов. Аспекты разработки и применения комбинированных антигидратных реагентов практически не освещены в литературе.