Reduceret asfaltaflejring med Power Ultrasonics

Asfaltenudfældning igangsætter adskillige problemer i olieproduktionen ved at reducere permeabiliteten, ændre reservoirets befugtningsevne, blokering af brøndboringer samt skabe et betydeligt trykfald omkring produktionsbrønden. Ultralyd asfalten deagglomerering og dispersion forhindrer og afhjælper dannelsen af asfaltenflokke og deres aflejring.

Problemet: Asfaltener i råolie

Asfalt er et fast stof, der findes i råolie, og som anses for at være besværligt, da det forårsager alvorlige problemer under produktion og transport af råolie fra borebrønden. Asfaltener er en meget kompleks klasse af molekyler og forekommer i forskellige molekylære strukturer – En faktor, der bidrager til problemet, da forskellige former for asfalt forårsager problemer med forskellig sværhedsgrad. Asfaltens mange forskellige strukturer gør det også svært at generalisere det til en bestemt familie. Derfor er asfalt generelt klassificeret som en opløselighedsklasse, da det er karakteriseret som værende uopløseligt i n-alkaner.
Typiske problemer forårsaget af asfaltener i råolie er f.eks. tætte flokkuleringer og aflejringer i reservoiret, boringer og transportrørledninger, hvilket efterfølgende fører til drifts- og produktionskomplikationer og øgede forarbejdningsomkostninger.

Agglomererede og flokkulerede asfaltener kan afhjælpes ved ultralydsdeagglomerering og reduktion af partikelstørrelse

Asfaltenaggregation og flokkulering afbildet i Yen-modellen.
Venligst udlånt af O. Mullins, Schlumberger.

Ultralydsapparat til asfalt-deagglomerering og flokkuleringsreduktion

Ultralydsprocessoren UIP16000 er en højtydende homogenisator til råoliebehandling

Løsningen: Ultralydsreduktion af asfaltudfældninger

Udfældede og flokkulerede asfaltenpartikler kan afhjælpes pålideligt ved ultralydbehandling. Ultralydbehandling med høj ydeevne bryder asfalten, udfælder og flokkulerer ned til en lille partikelstørrelse. Derved dissocieres asfalten tilbage til meget små partikler, som ikke tilstopper eller forstyrrer råforarbejdningen. Ultralydsdispergeringsmidler homogeniserer partiklerne i råolien. Ofte tilsættes en kemisk stabilisator for at opnå langsigtet stabilitet. Dette betyder, at ultralydbehandling kan reducere makrostruktureret asfaltenflokkulering, hvilket forhindrer asfaltenaflejring på overflader, poretilstopning i reservoiret, tilstopning af brøndboring og ophobninger i rørledninger.

Ultralydsdeagglomerering reducerer asfaltenpartikelstørrelsen og forhindrer aflejring.

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

Fordele ved ultralyd asfalten størrelsesreduktion

Partikelstørrelsesreduktion af asfalten
Nedbrydning af asfaltenagglomerater
Hæmning af flokkulering
Viskositetsreduktion af råolien

Ultralyd højtydende dispergeringsmidler deagglomererer asfaltenflokkuleringsmidler og forhindrer aflejring.

Ultralydsinstallation af 3x UIP1000hdT til forarbejdning af råolie

Forskning beviser effektiviteten af ultralydsasfaltenreduktion

Dehshibi et al. (2018) undersøgte virkningerne af lavfrekvent, højeffekt ultralydbehandling (30kHz) på asfaltenudfældning / flokkulering og aflejring under temperaturkontrol. Ultralydbehandling reduceret asfaltenaflejring. Ultralydsbølger og den genererede akustiske kavitation forårsagede stigende olieproduktion ved olielagsmekanisme. Via sonikeringsbehandling var det ikke kun muligt at nedbryde asfaltenagglomerater, men endda at vende asfaltenaflejringen.
Desuden kan anvendelsen af ultralydbehandling forhindre blokering af halse og porer med stor agglomereret asfalten. Derved blev et trykfald på grund af asfaltenaflejring undgået, og væskestrømmen i porerne og halsen blev forbedret. Ved hjælp af billedanalyse blev det konstateret, at som et resultat af anvendelse af ultralyd aflejrede ca. 80% af udfældet asfalten ikke. "Med andre ord reduceres 80 % af asfaltenaflejringen, og dermed reduceres sandsynligheden for blokering af mikrokanaler på grund af brug af ultralyd." (Dehshibi et al., 2018)
Resultaterne af undersøgelsen af Deshibis forskningsgruppe viste, at ultralydsvibrationer og kavitationsvibrationer kan fjerne større asfaltenaggregater fra overflader og flytte dem ind i hovedparten af flowet. Desuden reducerede ultralydsbehandlingen mængden af aggregeret asfalten (se figuren nedenfor). Baseret på billedanalysen vil ca. 70% af udfældet asfalten ikke blive aflejret på grund af systemets udsættelse for sonikering.

Ultralydbehandling anvendes med succes for at reducere asfaltenaggregater og flokkuleringer for at forhindre deres aflejring.

Afslutning af oversvømmelse af saltlage (magnesiumchloridopløsning) under ultralydsbølger bestråling: (a) reversibiliteten af asfaltenaflejringen (b) fjernelse af asfalten.
Undersøgelse og ophavsret: DEshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Højtydende ultralydapparater

Hielscher Ultrasonics er specialiseret i udvikling, prototyping, fremstilling og distribution af højtydende ultralydsprocessorer til tunge applikationer. På grund af enestående ydeevne, udholdenhed, robusthed og pålidelighed er Hielscher ultralydssystemer installeret til petrokemiske applikationer over hele verden. Typiske anvendelser omfatter ultralydassisteret oxidativ afsvovling, råolieemulgering, asfalten-deagglomerering, scavenger-dispersion og viskositetsreduktion af tunge olier. Hielscher Ultralyd’ Industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder, som kræves til tunge applikationer. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssonotroder tilgængelige. Hielschers industrielle systemer håndterer nemt meget høje viskositeter og kræver kun lav vedligeholdelse.
Kontakt os nu for at få mere information om ultralydsasfaltenreduktion, installationsmuligheder og priser! Vores veluddannede, erfarne vil med glæde diskutere dine proceskrav med dig!
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:

Batch volumen	Flowhastighed	Anbefalede enheder
1 til 500 ml	10 til 200 ml/min	UP100H
10 til 2000 ml	20 til 400 ml/min	UP200Ht, UP400St
0.1 til 20L	0.2 til 4 l/min	UIP2000hdT
10 til 100L	2 til 10 l/min	UIP4000hdT
n.a.	10 til 100 l/min	UIP16000
n.a.	Større	klynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg os!

Ultralydshomogenisatorer med høj forskydning anvendes i laboratorie-, bord-top-, pilot- og industriel behandling.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til blandingsapplikationer, dispersion, emulgering og ekstraktion i laboratorie-, pilot- og industriel skala.

Litteratur / Referencer

Reza Rezaei Dehshibi, Ali Mohebbi, Masoud Riazi, Mehrdad Niakousari (2018): Experimental investigation on the effect of ultrasonic waves on reducing asphaltene deposition and improving oil recovery under temperature control. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 45, 2018. 204-212.
Amani, Mahmood, Retnanto, Albertus, AlJuhani, Salem, Al-Jubouri, Mohammed, Shehada, Salem, Rommel Yrac (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. International Petroleum Technology Conference, Doha, Qatar, December 2015.
Khosrow Naderi, Tayfun Babadagli (2010): Influence of intensity and frequency of ultrasonic waves on capillary interaction and oil recovery from different rock types. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 500-508.
Goual Lamia (2012): Petroleum asphaltenes. In: Crude Oil Emulsions – Composition Stability and Characterization. InTechOpen 2012.
Salehzadeh, M., Akherati, A., Ameli, F. and Dabir, B. (2016): Experimental study of ultrasonic radiation on growth kinetic of asphaltene aggregation and deposition. Canadian Journal of Chemical Engineering 94(11). 2202-2209.

Relaterede emner

Fakta, der er værd at vide

Asfaltener

Asfaltener består primært af kulstof, brint, nitrogen, ilt og svovl samt spormængder af vanadium og nikkel. C:H-forholdet er ca. 1:1,2, men varierer afhængigt af asfaltenkilden. Asfalt er defineret som "den tungeste komponent i petroleumsvæsker, der er uopløselig i lette n-alkaner såsom n-pentan eller n-heptan, men opløselig i aromater såsom toluen" (Goual 2012)

Asfalten kan identificeres og klassificeres ved følgende egenskaber:

Fast: Asfalt er en fast fase, der homogeniseres i råolien ved reservoirforhold.
n-Alkane uopløselig: Asfalt er klassificeret som en opløselighedsklasse, da den har flere strukturer, og det er derfor ekstremt vanskeligt at tilvejebringe en generaliseret struktur til den. Det defineres derfor som den komponent med højeste molekylvægt i råolien, der er uopløselig i lette n-alkaner såsom n-pentan eller n-heptan og opløselig i aromater som toluen eller xylen.
Meget polær: Asfalt er en af meget få komponenter i råolie, der er meget polær, i modsætning til råolie som helhed, der betragtes som upolær.
Heteroatomer: Asfalt er forbundet med heteroatomer, hovedsageligt manifesteret i nitrogen, ilt og svovl.

Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra den kompakte laboratorieultralydsapparat over bordenheder til fuldindustrielle ultralydssystemer.

Hielscher Ultrasonics leverer højtydende ultralydshomogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.