Reduceret aflejring af asfaltener med effektultralyd

Udfældning af asfaltener giver anledning til talrige problemer i olieproduktionen ved at reducere permeabiliteten, ændre reservoirbjergartens befugtelighed, tilstoppe borehullet samt skabe et betydeligt trykfald omkring produktionsbrønden. Deagglomerering og dispergering af asfaltener med ultralyd forebygger og afhjælper dannelsen af asfaltenflokke og deres aflejring.

Problemet: Asfaltener i råolie

Asfalten er et fast stof i råolie, som betragtes som problematisk, fordi det forårsager alvorlige problemer under produktion og transport af råolie fra borebrønden. Asfaltener er en meget kompleks klasse af molekyler og forekommer med forskellige molekylære strukturer – en faktor, der bidrager til problemet, da forskellige former for asfalten forårsager problemer med forskellig sværhedsgrad. Asfaltens mange forskellige strukturer gør det også vanskeligt at henføre det generelt til en bestemt familie. Derfor klassificeres asfalten generelt som en opløselighedsklasse, da det er karakteriseret ved at være uopløseligt i n-alkaner.
Typiske problemer forårsaget af asfaltener i råolie er f.eks. tætte flokdannelser og aflejringer i reservoiret, borehuller og transportrørledninger, hvilket efterfølgende medfører drifts- og produktionskomplikationer og øgede behandlingsomkostninger.

Aggregering og flokkulering af asfaltener vist i Yen-modellen.
Venligst stillet til rådighed af O. Mullins, Schlumberger.

Løsningen: Reduktion af asfaltenudfældninger med ultralyd

Udfældede og flokkulerede asfaltenpartikler kan pålideligt behandles med effektultralyd. Højtydende ultralydsbehandling nedbryder asfaltenudfældninger og flokke til en lille partikelstørrelse. Derved opdeles asfaltenet igen i meget små partikler, som ikke tilstopper eller forstyrrer behandlingen af råolie. Ultralydsdispergeringsapparater homogeniserer partiklerne i råolien. Ofte tilsættes en kemisk stabilisator for at opnå langtidsstabilitet. Det betyder, at ultralydsbehandling kan reducere flokkulering af asfaltener til makrostrukturer, hvilket forebygger aflejring af asfaltener på overflader, tilstopning af porer i reservoiret, tilstopning af borehullet og ophobninger i rørledninger.

Afslutningen af saltvandsinjektion under påvirkning af ultralydsbølger på forskellige steder i mikromodellen.
Undersøgelse og ophavsret: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Forskning beviser effektiviteten af asfaltenreduktion med ultralyd

Dehshibi et al. (2018) undersøgte virkningerne af lavfrekvent ultralydsbehandling med høj effekt (30kHz) på udfældning / flokkulering og aflejring af asfaltener under temperaturkontrol. Ultralydsbehandling reducerede aflejringen af asfaltener. Ultralydsbølgerne og den frembragte akustiske kavitation medførte øget olieproduktion gennem en mekanisme, hvor olien danner lag. Ved sonikering var det ikke kun muligt at nedbryde asfaltenagglomerater, men endda at vende aflejringen af asfaltener.
Desuden kunne anvendelsen af ultralydsbehandling forhindre tilstopning af porehalse og porer med store agglomererede asfaltener. Derved blev et trykfald som følge af asfaltenaflejring undgået, og væskestrømningen i porerne og porehalsene blev forbedret. Ved hjælp af billedanalyse blev det konstateret, at omkring 80% af de udfældede asfaltener ikke blev aflejret som følge af anvendelsen af effektultralyd. »Med andre ord blev asfaltenaflejringen reduceret med 80%, og dermed reduceres sandsynligheden for tilstopning af mikrokanaler som følge af anvendelsen af ultralyd.« (Dehshibi et al., 2018)
Resultaterne af undersøgelsen udført af Deshibis forskningsgruppe viste, at ultralydsvibrationer og kavitationsvibrationer kan fjerne større asfaltenaggregater fra overflader og flytte dem ind i hovedstrømmen. Desuden reducerede ultralydsbehandlingen mængden af aggregerede asfaltener (se figuren nedenfor). Baseret på billedanalysen vil omkring 70% af de udfældede asfaltener ikke blive aflejret, fordi systemet udsættes for sonikering.

Afslutningen af saltvandsinjektion (magnesiumchloridopløsning) under bestråling med ultralydsbølger: (a) reversibiliteten af asfaltenaflejringen (b) fjernelse af asfaltener.
Undersøgelse og ophavsret: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Højtydende ultralydsapparater

Hielscher Ultrasonics er specialiseret i udvikling, fremstilling af prototyper, produktion og distribution af højtydende ultralydsprocessorer til krævende anvendelser. På grund af deres enestående ydeevne, udholdenhed, robusthed og pålidelighed er Hielschers ultralydssystemer installeret til petrokemiske anvendelser over hele verden. Typiske anvendelser omfatter ultralydsassisteret oxidativ afsvovling, emulgering af råolie, deagglomerering af asfaltener, dispergering af scavenger-midler og reduktion af tunge oliers viskositet. Hielscher Ultrasonics’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder, som er nødvendige til krævende anvendelser. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. Hielschers industrielle systemer håndterer nemt meget høje viskositeter og kræver kun lidt vedligeholdelse.
Kontakt os nu for at få mere information om asfaltenreduktion med ultralyd, installationsmuligheder og priser! Vores veluddannede personale med mange års erfaring drøfter gerne dine proceskrav med dig!
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: