کاهش رسوب‌گذاری آسفالتین با فراصوت پرتوان
رسوب‌زایی آسفالتین با کاهش تراوایی، تغییر ترشوندگی سنگ مخزن، انسداد چاه و همچنین ایجاد افت فشار چشمگیر در اطراف چاه تولیدی، مشکلات متعددی را در تولید نفت به وجود می‌آورد. کلوخه‌زدایی و پراکنده‌سازی فراصوتی آسفالتین از تشکیل لخته‌های آسفالتین و رسوب‌گذاری آن‌ها جلوگیری می‌کند و این مشکلات را برطرف می‌سازد.
مشکل: آسفالتین‌ها در نفت خام
آسفالتین ماده‌ای جامد در نفت خام است که مشکل‌ساز محسوب می‌شود، زیرا هنگام تولید و انتقال نفت خام از چاه حفاری، مشکلات شدیدی ایجاد می‌کند. آسفالتین‌ها دسته‌ای بسیار پیچیده از مولکول‌ها هستند و ساختارهای مولکولی متفاوتی دارند – عاملی که به این مشکل دامن می‌زند، زیرا شکل‌های مختلف آسفالتین مشکلاتی با شدت‌های متفاوت ایجاد می‌کنند. تنوع فراوان ساختارهای آسفالتین همچنین جای دادن آن در یک خانوادهٔ مشخص را دشوار می‌کند. بنابراین، آسفالتین عموماً در قالب یک ردهٔ حلالیت طبقه‌بندی می‌شود، زیرا نامحلول بودن در آلکان‌های نرمال از ویژگی‌های آن است.
از مشکلات معمول ناشی از آسفالتین‌ها در نفت خام می‌توان به تشکیل لخته‌ها و رسوبات متراکم در مخزن، چاه‌ها و خطوط لولهٔ انتقال اشاره کرد که متعاقباً به پیچیدگی‌های عملیاتی و تولیدی و افزایش هزینه‌های فرآوری منجر می‌شود.
تجمع و لخته‌شدن آسفالتین در مدل Yen نشان داده شده است.
با سپاس از O. Mullins، Schlumberger.
پردازشگر فراصوتی UIP16000 یک هموژنایزر با عملکرد بالا برای تیمار نفت خام است
راه‌حل: کاهش رسوبات آسفالتین با فراصوت
ذرات رسوب‌کرده و لخته‌شدهٔ آسفالتین را می‌توان با فراصوت‌دهی پرتوان به‌طور قابل‌اعتماد اصلاح کرد. فراصوت‌دهی با عملکرد بالا، رسوبات و لخته‌های آسفالتین را به ذرات کوچک خرد می‌کند. به این ترتیب، آسفالتین دوباره به ذرات بسیار ریزی تفکیک می‌شود که موجب انسداد یا اختلال در فرآوری نفت خام نمی‌شوند. پراکنده‌سازهای فراصوتی ذرات را در نفت خام به‌طور یکنواخت توزیع می‌کنند. اغلب برای دستیابی به پایداری بلندمدت، یک پایدارکنندهٔ شیمیایی افزوده می‌شود. این بدان معناست که فراصوت‌دهی می‌تواند تشکیل لخته‌های آسفالتین با ساختار درشت را کاهش دهد و در نتیجه از رسوب‌گذاری آسفالتین روی سطوح، گرفتگی منافذ مخزن، انسداد چاه و انباشت رسوبات در خطوط لوله جلوگیری کند.
پایان سیلاب‌زنی با آب‌نمک تحت امواج فراصوت در نقاط مختلف میکرومدل.
پژوهش و حق نشر: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)
- کاهش اندازهٔ ذرات آسفالتین
- متلاشی کردن کلوخه‌های آسفالتین
- مهار لخته‌شدن
- کاهش گرانروی نفت خام
سامانهٔ فراصوتی متشکل از 3x UIP1000hdT برای فرآوری نفت خام
پژوهش‌ها اثربخشی کاهش آسفالتین با فراصوت را اثبات می‌کنند
Dehshibi et al. (2018) اثرات فراصوت‌دهی کم‌فرکانس و پرتوان (30kHz) را بر رسوب‌زایی / لخته‌شدن و رسوب‌گذاری آسفالتین در شرایط کنترل دما بررسی کردند. فراصوت‌دهی رسوب‌گذاری آسفالتین را کاهش داد. امواج فراصوت و کاویتاسیون آکوستیکی ایجادشده، از طریق سازوکار تشکیل لایه‌های نفت موجب افزایش تولید نفت شدند. تیمار با فراصوت نه‌تنها متلاشی کردن کلوخه‌های آسفالتین، بلکه حتی معکوس کردن رسوب‌گذاری آسفالتین را نیز امکان‌پذیر کرد.
علاوه بر این، استفاده از فراصوت‌دهی توانست از انسداد گلوگاه‌ها و منافذ با کلوخه‌های بزرگ آسفالتین جلوگیری کند. در نتیجه، از افت فشار ناشی از رسوب‌گذاری آسفالتین جلوگیری شد و جریان سیال در منافذ و گلوگاه‌ها بهبود یافت. تحلیل تصاویر نشان داد که در نتیجهٔ اعمال فراصوت پرتوان، حدود 80% از آسفالتین رسوب‌کرده روی سطوح ته‌نشین نشد. «به عبارت دیگر، استفاده از فراصوت، رسوب‌گذاری آسفالتین را 80% کاهش داد و در نتیجه احتمال انسداد ریزکانال‌ها کاهش می‌یابد.» (Dehshibi et al., 2018)
یافته‌های مطالعهٔ گروه پژوهشی Deshibi نشان داد که ارتعاش فراصوتی و ارتعاش ناشی از کاویتاسیون می‌توانند تجمعات بزرگ‌تر آسفالتین را از سطوح جدا کرده و به تودهٔ اصلی جریان منتقل کنند. افزون بر این، فرآوری فراصوتی مقدار آسفالتین تجمع‌یافته را کاهش داد (شکل زیر را ببینید). بر اساس تحلیل تصاویر، به‌دلیل قرار گرفتن سامانه تحت فراصوت‌دهی، حدود 70% از آسفالتین رسوب‌کرده روی سطوح ته‌نشین نخواهد شد.
پایان سیلاب‌زنی با آب‌نمک (محلول کلرید منیزیم) تحت تابش امواج فراصوت: (a) برگشت‌پذیری رسوب‌گذاری آسفالتین (b) حذف آسفالتین.
پژوهش و حق نشر: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)
دستگاه‌های فراصوت با عملکرد بالا
Hielscher Ultrasonics در توسعه، نمونه‌سازی، ساخت و توزیع پردازشگرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای کاربردهای سنگین تخصص دارد. به‌دلیل عملکرد استثنایی، دوام، استحکام و قابلیت اطمینان، سامانه‌های فراصوتی Hielscher برای کاربردهای پتروشیمی در سراسر جهان نصب شده‌اند. کاربردهای معمول شامل گوگردزدایی اکسایشی به کمک فراصوت، امولسیون‌سازی نفت خام، کلوخه‌زدایی آسفالتین، پراکنده‌سازی مواد زداینده و کاهش گرانروی نفت‌های سنگین است. پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher Ultrasonics می‌توانند دامنه‌های بسیار بالایی فراهم کنند که برای کاربردهای سنگین لازم هستند. کارکرد پیوسته با دامنه‌هایی تا 200µm در بهره‌برداری 24/7 به‌آسانی امکان‌پذیر است. برای دامنه‌های حتی بالاتر، سونوتْرودهای فراصوتی سفارشی موجود هستند. سامانه‌های صنعتی Hielscher به‌آسانی مواد با گرانروی بسیار بالا را پردازش می‌کنند و تنها به نگهداری اندکی نیاز دارند.
برای دریافت اطلاعات بیشتر دربارهٔ کاهش آسفالتین با فراصوت، گزینه‌های نصب و قیمت‌ها، همین حالا با ما تماس بگیرید! کارکنان آموزش‌دیده و باتجربهٔ ما با کمال میل دربارهٔ الزامات فرآیند شما با شما گفت‌وگو خواهند کرد!
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های فراصوت ما ارائه می‌دهد:
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
آسفالتین‌ها
آسفالتین‌ها عمدتاً از کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد، به‌همراه مقادیر ناچیزی وانادیم و نیکل تشکیل شده‌اند. نسبت C:H تقریباً 1:1٫2 است، اما بسته به منشأ آسفالتین تغییر می‌کند. آسفالتین چنین تعریف می‌شود: «سنگین‌ترین جزء سیالات نفتی که در آلکان‌های نرمال سبک مانند نرمال‌پنتان یا نرمال‌هپتان نامحلول است، اما در ترکیبات آروماتیک مانند تولوئن حل می‌شود» (Goual 2012)
آسفالتین را می‌توان بر اساس ویژگی‌های زیر شناسایی و طبقه‌بندی کرد:
- جامد: آسفالتین فازی جامد است که در شرایط مخزن به‌طور یکنواخت در نفت خام توزیع شده است.
- نامحلول در آلکان‌های نرمال: آسفالتین در قالب یک ردهٔ حلالیت طبقه‌بندی می‌شود، زیرا ساختارهای متعددی دارد و در نتیجه ارائهٔ یک ساختار تعمیم‌یافته برای آن بسیار دشوار است. بنابراین، آسفالتین به‌عنوان جزئی از نفت خام با بالاترین وزن مولکولی تعریف می‌شود که در آلکان‌های نرمال سبک مانند نرمال‌پنتان یا نرمال‌هپتان نامحلول و در ترکیبات آروماتیک مانند تولوئن یا زایلن محلول است.
- بسیار قطبی: آسفالتین یکی از معدود اجزای نفت خام است که بسیار قطبی است؛ در حالی که نفت خام در مجموع غیرقطبی محسوب می‌شود.
- هترواتم‌ها: آسفالتین با هترواتم‌ها همراه است که عمدتاً به‌صورت نیتروژن، اکسیژن و گوگرد حضور دارند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس آزمایشگاهی تا صنعتی عرضه می‌کند.