Réduction du dépôt d'asphaltènes grâce aux ultrasons de puissance

Les précipitations d'asphaltènes sont à l'origine de nombreux problèmes dans la production de pétrole : réduction de la perméabilité, modification de la mouillabilité de la roche réservoir, blocage du puits de forage et création d'une chute de pression importante autour du puits de production. La désagglomération et la dispersion des asphaltènes par ultrasons préviennent et remédient à la formation de flocs d'asphaltènes et à leur dépôt.

Le problème : les asphaltènes dans le pétrole brut

Les asphaltènes sont des solides présents dans le pétrole brut qui sont considérés comme gênants car ils causent de graves problèmes lors de la production et du transport du pétrole brut à partir du puits de forage. Les asphaltènes constituent une classe de molécules très complexe et se présentent sous différentes structures moléculaires – Un facteur qui contribue au problème, car différentes formes d’asphaltène causent des problèmes plus ou moins graves. Les nombreuses structures différentes de l’asphaltène rendent également difficile sa généralisation dans une famille spécifique. Par conséquent, l’asphaltène est généralement classé dans une classe de solubilité, car il est caractérisé comme étant insoluble dans les n-alcanes.
Les problèmes typiques causés par les asphaltènes dans le pétrole brut sont, par exemple, des floculations denses et des dépôts dans le réservoir, les trous de forage et les pipelines de transport, ce qui entraîne des complications opérationnelles et de production ainsi qu'une augmentation des coûts de traitement.

Agrégation et floculation des asphaltènes décrites dans le modèle de Yen.Avec l'aimable autorisation de O. Mullins, Schlumberger.

La solution : Réduction par ultrasons des précipités d'asphaltènes

Les particules d'asphalte précipitées et floculées peuvent être assainies de manière fiable par ultrasons puissants. Les ultrasons à haut rendement réduisent les précipités d'asphaltènes et la floculation en particules de petite taille. L'asphaltène est ainsi dissocié en très petites particules qui n'obstruent pas et n'interfèrent pas avec le traitement du pétrole brut. Les disperseurs à ultrasons homogénéisent les particules dans le pétrole brut. Souvent, un stabilisateur chimique est ajouté pour obtenir une stabilité à long terme. En d'autres termes, l'ultrasonication peut réduire la floculation des asphaltènes macrostructurés, ce qui empêche le dépôt d'asphaltènes sur les surfaces, le colmatage des pores dans le réservoir, le colmatage des puits de forage et les accumulations dans les pipelines.

Fin de l'inondation de saumure sous l'effet des ondes ultrasoniques à différents endroits du micro-modèle.Étude et droits d'auteur : Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

La recherche prouve l'efficacité de la réduction des asphaltènes par ultrasons

Dehshibi et al. (2018) ont étudié les effets de l'ultrasonication à basse fréquence et à haute puissance (30kHz) sur la précipitation? floculation et le dépôt d'asphaltènes sous contrôle de la température. L'ultrasonication a réduit le dépôt d'asphaltènes. Les ondes ultrasoniques et la cavitation acoustique générée ont entraîné une augmentation de la production d'huile par le mécanisme de stratification de l'huile. Le traitement par ultrasons a permis non seulement de briser les agglomérats d'asphaltènes, mais aussi d'inverser le dépôt d'asphaltènes.
De plus, l’application d’ultrasons pourrait empêcher le blocage de la gorge et des pores avec de gros asphaltènes agglomérés. Ainsi, une chute de pression due au dépôt d’asphaltène a été évitée et l’écoulement des fluides dans les pores et les gorges a été amélioré. En utilisant l’analyse d’images, il a été constaté qu’à la suite de l’application d’ultrasons puissants, environ 80 % de l’asphaltène précipité ne s’est pas déposé. “En d’autres termes, 80 % des dépôts d’asphaltène ont été réduits et, par conséquent, la probabilité de blocage des micro-canaux a diminué en raison de l’utilisation des ultrasons.” (Dehshibi et al., 2018)
Les résultats de l’étude du groupe de recherche de Deshibi ont démontré que les vibrations ultrasoniques et les vibrations de cavitation peuvent éliminer les agrégats d’asphaltène plus gros des surfaces et les déplacer dans la majeure partie de l’écoulement. De plus, le traitement par ultrasons a réduit la quantité d’asphaltène agrégé (voir figure ci-dessous). Sur la base de l’analyse de l’image, environ 70 % de l’asphaltène précipité ne se déposera pas en raison de la soumission du système à la sonication.

Fin de l'inondation de saumure (solution de chlorure de magnésium) sous irradiation d'ondes ultrasonores : (a) la réversibilité du dépôt d'asphaltène (b) l'élimination de l'asphaltène.Étude et droits d'auteur : Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Ultrasons à haute performance

Hielscher Ultrasonics est spécialisé dans le développement, le prototypage, la fabrication et la distribution de processeurs ultrasoniques de haute performance pour les applications lourdes. Grâce à leurs performances exceptionnelles, leur endurance, leur robustesse et leur fiabilité, les systèmes ultrasoniques Hielscher sont installés dans le monde entier pour des applications pétrochimiques. Les applications typiques comprennent la désulfuration oxydative assistée par ultrasons, l'émulsification du pétrole brut, la désagglomération des asphaltènes, la dispersion des épurateurs et la réduction de la viscosité des huiles lourdes. Hielscher Ultrasons’ Les processeurs à ultrasons industriels peuvent fournir des amplitudes très élevées, ce qui est nécessaire pour les applications lourdes. Des amplitudes allant jusqu’à 200 μm peuvent être facilement exécutées en continu en fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons personnalisées sont disponibles. Les systèmes industriels de Hielscher gèrent facilement des viscosités très élevées et ne nécessitent que peu d’entretien.
Contactez-nous dès maintenant pour obtenir plus d'informations sur la réduction des asphaltènes par ultrasons, les options d'installation et les prix ! Notre personnel bien formé et expérimenté se fera un plaisir de discuter avec vous des exigences de votre procédé !
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :