油气输送过程中水合物的形成与聚积容易造成输送管道的堵塞,目前主要通过注入大量的热力学试剂来防止这类现象的发生。该方法不仅对环境造成不利的影响而且经济效益差。低剂量水合物抑制剂(LDHIs)逐渐受到人们的重视,但目前其作用机理仍然不明确。针对这一实际情况,首先测试了一系列已知结构的化学试剂对水合物的抑制效果。随后根据实验结果设计并合成了几种化学试剂,针对自制试剂进行了一系列的测试实验。本文主要研究内容包括以下几个部分:(1)通过高压蓝宝石釜对已知结构的小分子试剂和聚合物试剂的水合物抑制性能进行测试。实验结果表明小分子试剂对水合物抑制的效果较差,没有进一步的应用价值。大多数聚合物试剂的水合物抑制效果普遍优于小分子试剂。当分子中含有更大的空间位阻以及憎水基团,试剂对水合物抑制的效果会有所提高。通过复配实验能够发现试剂之间的协同作用是十分苛刻的,有时甚至出现促进水合物生成的现象。(2)根据商业化试剂的结构及其对水合物抑制效果的关系,设计并合成了一系列化学试剂,并将其用做水合物动力学抑制剂(KHIs)评价。结果表明自制试剂PVP-BP的水合物抑制效果突出。(3)通过循环管路实验,模拟了自制KHIs在管线中的应用效果。从实验结果发现自制抑制剂能够在8.4 K过冷度下,使管道中长达33 h无水合物生成;在12.2K过冷度下,能够抑制水合物进一步地生长;虽然体系中有少量的水合物形成,但体系仍然能够维持至少40 h的安全流动。(4)使用醇醚类溶剂对自制KHIs进行复配,研究其对抑制剂效果的强化规律。实验发现醇类在体系中具有三种作用,并确定了乙二醇与三甘醇作为协同试剂时的最佳用量。同时还发现乙二醇丁醚具有作为协同试剂的潜质。这为今后KHIs的应用及筛选奠定了基础。(5)因水合物最初在气液界面处生成,而大多数KHIs属于水溶性聚合物类表面活性剂能够改变气液界面的性质,因此测试了含有自制KHIs溶液与水合物形成气之间的界面张力。通过与相同体系下诱导时间的比较,发现体系的界面张力值越低,诱导时间越长。通过该现象提出了KHIs的作用机理。利用该方法能够在同一系列的KHIs中筛选出效果较好的试剂。(6)油水体系中对KHIs进行系统的评价。实验中结合不同类型的乳化剂,考察其与抑制剂的复配使用情况。同时对比了商业化抑制剂以及自制抑制剂在油水体系下的作用效果。实验结果表明体系中的油相越多,对水合物生成的促进作用越强。当体系中混入少量乳化剂,水合物形成速率产生明显区别。这为油水体系中KHIs的应用奠定了基础。