Snížení depozice asfaltenů pomocí výkonového ultrazvuku

Srážení asfaltenů vyvolává při těžbě ropy řadu problémů, a to snížením propustnosti, změnou smáčivosti ložiskové horniny, ucpáním vrtu i vznikem výrazného poklesu tlaku v okolí těžebního vrtu. Ultrazvuková deaglomerace a dispergace asfaltenů předchází tvorbě asfaltenových vloček a jejich usazování a tento stav také napravuje.

Problém: asfalteny v ropě

Asfalten je pevná látka přítomná v ropě, která je považována za problematickou, protože způsobuje závažné potíže při těžbě a přepravě ropy z vrtu. Asfalteny představují velmi složitou třídu molekul a vyskytují se v různých molekulových strukturách – tento faktor problém dále prohlubuje, neboť různé formy asfaltenu způsobují problémy různé závažnosti. Kvůli mnoha různým strukturám je rovněž obtížné zařadit asfalten do konkrétní skupiny. Asfalten se proto obecně klasifikuje jako třída definovaná rozpustností, neboť je charakterizován nerozpustností v n-alkanech.
Typickými problémy, které asfalteny v ropě způsobují, jsou např. husté vločky a úsady v ložisku, vrtech a přepravních potrubích, což následně vede k provozním a těžebním komplikacím a ke zvýšeným nákladům na zpracování.

Agregace a flokulace asfaltenů znázorněná v Yenově modelu.
S laskavým svolením O. Mullinse, Schlumberger.

Řešení: ultrazvuková redukce asfaltenových precipitátů

Vysrážené a vyvločkované asfaltenové částice lze spolehlivě odstraňovat výkonovou sonikací. Vysoce výkonná sonikace rozbíjí asfaltenové precipitáty a vločky na malé částice. Asfalten se tak rozloží zpět na velmi malé částice, které nezpůsobují ucpávání ani nenarušují zpracování ropy. Ultrazvukové dispergátory homogenizují částice v ropě. Pro dosažení dlouhodobé stability se často přidává chemický stabilizátor. To znamená, že sonikace může omezit makrostrukturní flokulaci asfaltenů, což zabraňuje usazování asfaltenů na površích, ucpávání pórů v ložisku, ucpávání vrtu a tvorbě nánosů v potrubích.

Konec zaplavování solankou za působení ultrazvukových vln v různých místech mikromodelu.
Studie a autorská práva: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Výzkum prokazuje účinnost ultrazvukové redukce asfaltenů

Dehshibi et al. (2018) zkoumali účinky nízkofrekvenční vysoce výkonné sonikace (30kHz) na srážení / flokulaci a depozici asfaltenů za řízené teploty. Sonikace snížila depozici asfaltenů. Ultrazvukové vlny a vznikající akustická kavitace vedly ke zvýšení produkce ropy mechanismem vrstvení ropy. Pomocí sonikace bylo možné nejen rozbít aglomeráty asfaltenů, ale dokonce zvrátit depozici asfaltenů.
Aplikace sonikace navíc dokázala zabránit ucpání hrdel a pórů velkými aglomeráty asfaltenu. Tím se zabránilo poklesu tlaku v důsledku depozice asfaltenů a zlepšilo se proudění tekutiny v pórech a hrdlech. Pomocí obrazové analýzy bylo zjištěno, že v důsledku aplikace výkonového ultrazvuku se přibližně 80% vysráženého asfaltenu neusadilo. „Jinými slovy, depozice asfaltenů se snížila o 80% a v důsledku použití ultrazvuku se tak snižuje pravděpodobnost ucpání mikrokanálků.“ (Dehshibi et al., 2018)
Výsledky studie výzkumné skupiny Deshibi ukázaly, že ultrazvukové vibrace a kavitační vibrace dokážou odstranit větší agregáty asfaltenu z povrchů a přesunout je do hlavního proudu. Ultrazvukové zpracování navíc snížilo množství agregovaného asfaltenu (viz obrázek níže). Na základě obrazové analýzy se přibližně 70% vysráženého asfaltenu v důsledku vystavení systému sonikaci neusadí.

Konec zaplavování solankou (roztokem chloridu hořečnatého) za ozařování ultrazvukovými vlnami: (a) reverzibilita depozice asfaltenů (b) odstranění asfaltenů.
Studie a autorská práva: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Vysoce výkonné sonikátory

Hielscher Ultrasonics se specializuje na vývoj, prototypování, výrobu a distribuci vysoce výkonných ultrazvukových procesorů pro náročné aplikace. Díky výjimečnému výkonu, odolnosti, robustnosti a spolehlivosti jsou ultrazvukové systémy Hielscher instalovány pro petrochemické aplikace po celém světě. Mezi typické aplikace patří ultrazvukem podporované oxidační odsiřování, emulgace ropy, deaglomerace asfaltenů, dispergace scavengerů a snižování viskozity těžkých olejů. Průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics dokážou dodávat velmi vysoké amplitudy, které jsou pro náročné aplikace nezbytné. Amplitudy až 200µm lze snadno udržovat v nepřetržitém provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici zakázkové ultrazvukové sonotrody. Průmyslové systémy Hielscher snadno zvládají velmi vysoké viskozity a mají jen nízké nároky na údržbu.
Kontaktujte nás nyní a získejte další informace o ultrazvukové redukci asfaltenů, možnostech instalace a cenách! Naši dobře vyškolení a dlouholetě zkušení pracovníci s vámi rádi proberou požadavky vašeho procesu!
Níže uvedená tabulka uvádí přibližnou zpracovatelskou kapacitu našich sonikátorů: