הפחתת הצטברות אספלטנים באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה

שקיעת אספלטנים גורמת לבעיות רבות בהפקת נפט עקב הפחתת החדירות, שינוי הרטיבות של סלע המאגר, חסימת קדח הבאר וכן יצירת מפל לחץ משמעותי סביב באר ההפקה. פירוק אגלומרטים ופיזור אולטרסוניים של אספלטנים מונעים היווצרות פתיתי אספלטנים והצטברותם ומטפלים בהם לאחר היווצרותם.

הבעיה: אספלטנים בנפט גולמי

אספלטן הוא מוצק המצוי בנפט גולמי ונחשב לבעייתי משום שהוא גורם לבעיות חמורות במהלך ההפקה וההובלה של נפט גולמי מבאר הקידוח. אספלטנים הם קבוצה מורכבת מאוד של מולקולות ומופיעים במבנים מולקולריים שונים – גורם התורם לבעיה, שכן צורות שונות של אספלטן גורמות לבעיות בדרגות חומרה שונות. ריבוי המבנים השונים של אספלטן גם מקשה על שיוכו למשפחה מסוימת. לכן אספלטן מסווג בדרך כלל כקבוצת מסיסות, שכן הוא מאופיין באי־מסיסות ב-n-אלקאנים.
בעיות אופייניות הנגרמות מאספלטנים בנפט גולמי כוללות, למשל, פתיתים צפופים ומשקעים במאגר, בקדחים ובצינורות הובלה, אשר גורמים בהמשך לסיבוכים בתפעול ובהפקה ולעלייה בעלויות העיבוד.

התקבצות ופתיתה של אספלטנים כפי שהן מתוארות במודל Yen.
באדיבות O. Mullins, Schlumberger.

הפתרון: הפחתה אולטרסונית של משקעי אספלטנים

ניתן לטפל באופן אמין בחלקיקי אספלטנים ששקעו ויצרו פתיתים באמצעות סוניקציה רבת־עוצמה. סוניקציה בעלת ביצועים גבוהים מפרקת משקעי אספלטנים ופתיתים לחלקיקים קטנים. כך האספלטן מתפרק בחזרה לחלקיקים קטנים מאוד, שאינם גורמים לסתימות או מפריעים לעיבוד הנפט הגולמי. מפזרים אולטרסוניים מפזרים את החלקיקים באופן אחיד בנפט הגולמי. לעיתים קרובות מוסיפים מייצב כימי להשגת יציבות ארוכת טווח. משמעות הדבר היא שסוניקציה יכולה להפחית פתיתה של אספלטנים למבנים מקרוסקופיים, ובכך למנוע הצטברות אספלטנים על משטחים, סתימת נקבוביות במאגר, סתימת קדח הבאר והצטברויות בצינורות.

סיום ההצפה בתמלחת תחת גלים אולטרסוניים בנקודות שונות של מיקרו־מודל.
מחקר וזכויות יוצרים: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

מחקר מוכיח את יעילות ההפחתה האולטרסונית של אספלטנים

Dehshibi et al. (2018) חקרו את השפעותיה של סוניקציה בתדר נמוך ובהספק גבוה (30kHz) על שקיעה / פתיתה והצטברות של אספלטנים בתנאי בקרת טמפרטורה. הסוניקציה הפחיתה את הצטברות האספלטנים. הגלים האולטרסוניים והקוויטציה האקוסטית שנוצרה הגבירו את הפקת הנפט באמצעות מנגנון של היווצרות שכבות נפט. באמצעות טיפול בסוניקציה ניתן היה לא רק לפרק אגלומרטים של אספלטנים, אלא אף להפוך את תהליך הצטברות האספלטנים.
יתר על כן, יישום הסוניקציה אִפשר למנוע חסימת צווארי נקבוביות ונקבוביות על ידי אגלומרטים גדולים של אספלטנים. כך נמנע מפל לחץ עקב הצטברות אספלטנים, והשתפרה זרימת הנוזל בנקבוביות ובצוואריהן. באמצעות ניתוח תמונה נמצא כי כתוצאה מהפעלת אולטרסאונד רב־עוצמה, כ-80% מהאספלטנים ששקעו לא הצטברו. ״במילים אחרות, הצטברות האספלטנים פחתה ב-80%, וכתוצאה מכך ההסתברות לחסימת מיקרו־תעלות פוחתת עקב השימוש באולטרסאונד.״ (Dehshibi et al., 2018)
ממצאי המחקר של קבוצת המחקר של Deshibi הראו כי רטט אולטרסוני ורטט הנובע מקוויטציה יכולים להסיר אגרגטים גדולים יותר של אספלטנים ממשטחים ולהעבירם אל גוף הזרימה. נוסף על כך, העיבוד האולטרסוני הפחית את כמות האספלטנים שהתקבצו לאגרגטים (ראו איור להלן). על סמך ניתוח התמונה, כ-70% מהאספלטנים ששקעו לא יצטברו עקב חשיפת המערכת לסוניקציה.

סיום ההצפה בתמלחת (תמיסת מגנזיום כלוריד) תחת הקרנת גלים אולטרסוניים: (a) הפיכות הצטברות האספלטנים (b) הסרת אספלטנים.
מחקר וזכויות יוצרים: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

מכשירי אולטרסאונד בעלי ביצועים גבוהים

Hielscher Ultrasonics מתמחה בפיתוח, בבניית אבות־טיפוס, בייצור ובהפצה של מעבדים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים ליישומים תובעניים. בזכות ביצועים יוצאי דופן, עמידות לאורך זמן, חוסן ואמינות, מערכות האולטרסאונד של Hielscher מותקנות ביישומים פטרוכימיים ברחבי העולם. יישומים אופייניים כוללים הסרת גופרית בחמצון בסיוע אולטרסאונד, יצירת תחליבי נפט גולמי, פירוק אגלומרטים של אספלטנים, פיזור חומרים לוכדים והפחתת צמיגות של שמנים כבדים. המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד, הנדרשות ליישומים תובעניים. ניתן להפעיל בקלות אמפליטודות של עד 200µm ברציפות, בפעולה של 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר זמינות סונוטרודות אולטרסוניות מותאמות אישית. המערכות התעשייתיות של Hielscher מתמודדות בקלות עם צמיגויות גבוהות מאוד ודורשות תחזוקה מועטה בלבד.
צרו איתנו קשר כעת לקבלת מידע נוסף על הפחתה אולטרסונית של אספלטנים, אפשרויות התקנה ומחירים! הצוות שלנו, שעבר הכשרה יסודית ובעל ניסיון רב שנים, ישמח לדון איתכם בדרישות התהליך שלכם!
הטבלה שלהלן מציגה הערכה של כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו: