Μειωμένη εναπόθεση ασφαλτενίων με υπερήχους ισχύος
Η κατακρήμνιση ασφαλτενίων προκαλεί πολυάριθμα προβλήματα στην παραγωγή πετρελαίου, μειώνοντας τη διαπερατότητα, μεταβάλλοντας τη διαβρεξιμότητα του πετρώματος του ταμιευτήρα, φράσσοντας τη γεώτρηση και δημιουργώντας σημαντική πτώση πίεσης γύρω από την παραγωγική γεώτρηση. Η αποσυσσωμάτωση και η διασπορά ασφαλτενίων με υπερήχους προλαμβάνουν και αντιμετωπίζουν τον σχηματισμό κροκίδων ασφαλτενίων και την εναπόθεσή τους.
Το πρόβλημα: Ασφαλτένια στο αργό πετρέλαιο
Το ασφαλτένιο είναι ένα στερεό που υπάρχει στο αργό πετρέλαιο και θεωρείται προβληματικό, καθώς προκαλεί σοβαρά προβλήματα κατά την παραγωγή και τη μεταφορά αργού πετρελαίου από τη γεώτρηση. Τα ασφαλτένια αποτελούν μια πολύ σύνθετη κατηγορία μορίων και εμφανίζονται με διαφορετικές μοριακές δομές – παράγοντας που συμβάλλει στο πρόβλημα, καθώς οι διαφορετικές μορφές ασφαλτενίων προκαλούν προβλήματα διαφορετικής σοβαρότητας. Οι πολλές διαφορετικές δομές του ασφαλτενίου δυσχεραίνουν επίσης τη γενική κατάταξή του σε μια συγκεκριμένη οικογένεια. Επομένως, το ασφαλτένιο κατατάσσεται γενικά σε μια κατηγορία βάσει διαλυτότητας, καθώς χαρακτηρίζεται από την αδιαλυτότητά του στα n-αλκάνια.
Τυπικά προβλήματα που προκαλούν τα ασφαλτένια στο αργό πετρέλαιο είναι, για παράδειγμα, οι πυκνές κροκιδώσεις και οι αποθέσεις στον ταμιευτήρα, στις γεωτρήσεις και στους αγωγούς μεταφοράς, οι οποίες στη συνέχεια οδηγούν σε λειτουργικές και παραγωγικές επιπλοκές και αυξημένο κόστος επεξεργασίας.
Συσσωμάτωση και κροκίδωση ασφαλτενίων όπως απεικονίζονται στο μοντέλο Yen.
Ευγενική παραχώρηση του O. Mullins, Schlumberger.
Ο επεξεργαστής υπερήχων UIP16000 είναι ένας ομογενοποιητής υψηλών επιδόσεων για την κατεργασία αργού πετρελαίου
Η λύση: Μείωση των κατακρημνισμάτων ασφαλτενίων με υπερήχους
Τα σωματίδια ασφαλτενίων που έχουν κατακρημνιστεί και κροκιδωθεί μπορούν να αντιμετωπιστούν αξιόπιστα με κατεργασία με υπερήχους ισχύος. Η κατεργασία με υπερήχους υψηλών επιδόσεων διασπά τα κατακρημνίσματα και τις κροκίδες ασφαλτενίων σε μικρά σωματίδια. Με αυτόν τον τρόπο, το ασφαλτένιο διαχωρίζεται ξανά σε πολύ μικρά σωματίδια, τα οποία δεν προκαλούν αποφράξεις ούτε παρεμποδίζουν την επεξεργασία του αργού πετρελαίου. Οι διασπορείς υπερήχων ομογενοποιούν τα σωματίδια μέσα στο αργό πετρέλαιο. Συχνά προστίθεται ένας χημικός σταθεροποιητής για την επίτευξη μακροχρόνιας σταθερότητας. Αυτό σημαίνει ότι η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να μειώσει την κροκίδωση ασφαλτενίων σε μακροδομές, αποτρέποντας έτσι την εναπόθεση ασφαλτενίων σε επιφάνειες, την απόφραξη πόρων στον ταμιευτήρα, την απόφραξη της γεώτρησης και τη συσσώρευση αποθέσεων στους αγωγούς.
Ολοκλήρωση της εκτόπισης με άλμη υπό την επίδραση υπερηχητικών κυμάτων σε διαφορετικά σημεία του μικρομοντέλου.
Μελέτη και πνευματικά δικαιώματα: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)
- Μείωση του μεγέθους των σωματιδίων ασφαλτενίων
- Διάσπαση συσσωματωμάτων ασφαλτενίων
- Αναστολή της κροκίδωσης
- Μείωση του ιξώδους του αργού πετρελαίου
Εγκατάσταση υπερήχων με 3x UIP1000hdT για την επεξεργασία αργού πετρελαίου
Η έρευνα αποδεικνύει την αποτελεσματικότητα της μείωσης των ασφαλτενίων με υπερήχους
Οι Dehshibi et al. (2018) μελέτησαν τις επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους χαμηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος (30kHz) στην κατακρήμνιση / κροκίδωση και την εναπόθεση ασφαλτενίων υπό ελεγχόμενη θερμοκρασία. Η κατεργασία με υπερήχους μείωσε την εναπόθεση ασφαλτενίων. Τα υπερηχητικά κύματα και η παραγόμενη ακουστική σπηλαίωση προκάλεσαν αύξηση της παραγωγής πετρελαίου μέσω ενός μηχανισμού σχηματισμού στρώσεων πετρελαίου. Με την κατεργασία με υπερήχους κατέστη δυνατή όχι μόνο η διάσπαση των συσσωματωμάτων ασφαλτενίων, αλλά ακόμη και η αναστροφή της εναπόθεσης ασφαλτενίων.
Επιπλέον, η εφαρμογή της κατεργασίας με υπερήχους μπορούσε να αποτρέψει την απόφραξη των λαιμών των πόρων και των ίδιων των πόρων από μεγάλα συσσωματωμένα ασφαλτένια. Με αυτόν τον τρόπο αποφεύχθηκε η πτώση πίεσης λόγω της εναπόθεσης ασφαλτενίων και βελτιώθηκε η ροή του ρευστού στους πόρους και στους λαιμούς τους. Με ανάλυση εικόνας διαπιστώθηκε ότι, ως αποτέλεσμα της εφαρμογής υπερήχων ισχύος, περίπου το 80% των κατακρημνισμένων ασφαλτενίων δεν εναποτέθηκε. «Με άλλα λόγια, η εναπόθεση ασφαλτενίων μειώθηκε κατά 80% και, κατά συνέπεια, η πιθανότητα απόφραξης των μικροδιαύλων μειώνεται λόγω της χρήσης υπερήχων.» (Dehshibi et al., 2018)
Τα ευρήματα της μελέτης της ερευνητικής ομάδας του Deshibi έδειξαν ότι οι υπερηχητικές δονήσεις και οι δονήσεις σπηλαίωσης μπορούν να απομακρύνουν μεγαλύτερα συσσωματώματα ασφαλτενίων από τις επιφάνειες και να τα μεταφέρουν στον κύριο όγκο της ροής. Επιπλέον, η επεξεργασία με υπερήχους μείωσε την ποσότητα των συσσωματωμένων ασφαλτενίων (βλ. παρακάτω εικόνα). Με βάση την ανάλυση εικόνας, περίπου το 70% των κατακρημνισμένων ασφαλτενίων δεν θα εναποτεθεί, επειδή το σύστημα υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους.
Ολοκλήρωση της εκτόπισης με άλμη (διάλυμα χλωριούχου μαγνησίου) υπό ακτινοβόληση με υπερηχητικά κύματα: (a) η αναστρεψιμότητα της εναπόθεσης ασφαλτενίων (b) απομάκρυνση ασφαλτενίων.
Μελέτη και πνευματικά δικαιώματα: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)
Συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων
Η Hielscher Ultrasonics ειδικεύεται στην ανάπτυξη, την κατασκευή πρωτοτύπων, την κατασκευή και τη διανομή επεξεργαστών υπερήχων υψηλών επιδόσεων για απαιτητικές εφαρμογές. Χάρη στις εξαιρετικές επιδόσεις, την αντοχή, τη στιβαρότητα και την αξιοπιστία τους, τα συστήματα υπερήχων της Hielscher εγκαθίστανται σε πετροχημικές εφαρμογές παγκοσμίως. Οι τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν την οξειδωτική αποθείωση με υποβοήθηση υπερήχων, τη γαλακτωματοποίηση αργού πετρελαίου, την αποσυσσωμάτωση ασφαλτενίων, τη διασπορά δεσμευτικών παραγόντων και τη μείωση του ιξώδους βαρέων πετρελαίων. Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης, τα οποία απαιτούνται για απαιτητικές εφαρμογές. Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται εξατομικευμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Τα βιομηχανικά συστήματα της Hielscher διαχειρίζονται εύκολα πολύ υψηλά ιξώδη και απαιτούν μόνο περιορισμένη συντήρηση.
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη μείωση των ασφαλτενίων με υπερήχους, τις επιλογές εγκατάστασης και τις τιμές! Το άρτια εκπαιδευμένο προσωπικό μας, με την πολυετή εμπειρία του, θα χαρεί να συζητήσει μαζί σας τις απαιτήσεις της διεργασίας σας!
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για εφαρμογές ανάμειξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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.
Χρήσιμες πληροφορίες
Ασφαλτένια
Τα ασφαλτένια αποτελούνται κυρίως από άνθρακα, υδρογόνο, άζωτο, οξυγόνο και θείο, καθώς και από ίχνη βαναδίου και νικελίου. Ο λόγος C:H είναι περίπου 1:1,2, αλλά ποικίλλει ανάλογα με την προέλευση του ασφαλτενίου. Το ασφαλτένιο ορίζεται ως «το βαρύτερο συστατικό των πετρελαϊκών ρευστών που είναι αδιάλυτο σε ελαφρά n-αλκάνια, όπως το n-πεντάνιο ή το n-επτάνιο, αλλά διαλυτό σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες, όπως το τολουόλιο» (Goual 2012)
Το ασφαλτένιο μπορεί να αναγνωριστεί και να ταξινομηθεί βάσει των ακόλουθων χαρακτηριστικών:
- Στερεό: Το ασφαλτένιο είναι μια στερεή φάση που ομογενοποιείται μέσα στο αργό πετρέλαιο υπό τις συνθήκες του ταμιευτήρα.
- Αδιάλυτο σε n-αλκάνια: Το ασφαλτένιο κατατάσσεται σε μια κατηγορία βάσει διαλυτότητας, καθώς έχει πολλές δομές και, επομένως, είναι εξαιρετικά δύσκολο να δοθεί μια γενικευμένη δομή γι’ αυτό. Συνεπώς, ορίζεται ως το συστατικό με το υψηλότερο μοριακό βάρος στο αργό πετρέλαιο που είναι αδιάλυτο σε ελαφρά n-αλκάνια, όπως το n-πεντάνιο ή το n-επτάνιο, και διαλυτό σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες, όπως το τολουόλιο ή το ξυλόλιο.
- Ισχυρά πολικό: Το ασφαλτένιο είναι ένα από τα ελάχιστα συστατικά του αργού πετρελαίου που είναι ισχυρά πολικά, σε αντίθεση με το αργό πετρέλαιο ως σύνολο, το οποίο θεωρείται μη πολικό.
- Ετεροάτομα: Το ασφαλτένιο συνδέεται με την παρουσία ετεροατόμων, κυρίως αζώτου, οξυγόνου και θείου.
Η Hielscher Ultrasonics προμηθεύει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων από εργαστηριακό έως βιομηχανικό μέγεθος.