Az aszfalténlerakódás csökkentése nagy teljesítményű ultrahanggal

Az aszfaltén kicsapódása számos problémát okoz az olajkitermelésben: csökkenti az áteresztőképességet, megváltoztatja a tárolókőzet nedvesíthetőségét, eltömíti a kútfuratot, valamint jelentős nyomásesést idéz elő a termelőkút körül. Az aszfaltén ultrahangos deagglomerálása és diszpergálása megelőzi és megszünteti az aszfalténpelyhek képződését és lerakódását.

A probléma: aszfaltének a nyersolajban

Az aszfaltén a nyersolajban jelen lévő szilárd anyag, amely problémásnak tekinthető, mivel súlyos gondokat okoz a nyersolaj fúrt kútból történő kitermelése és szállítása során. Az aszfaltének a molekulák igen összetett osztályát alkotják, és különböző molekulaszerkezetekben fordulnak elő – ez hozzájárul a problémához, mivel az aszfaltén különböző formái eltérő súlyosságú problémákat okoznak. Az aszfaltén sokféle szerkezete azt is megnehezíti, hogy általánosítva egy meghatározott családba sorolják. Ezért az aszfaltént általában oldhatósági osztályként határozzák meg, mivel jellemzője, hogy n-alkánokban oldhatatlan.
A nyersolajban lévő aszfaltének által okozott tipikus problémák közé tartoznak például a tárolóban, a fúrólyukakban és a szállítóvezetékekben kialakuló tömör pelyhes csomók és lerakódások, amelyek később üzemeltetési és termelési nehézségekhez, valamint megnövekedett feldolgozási költségekhez vezetnek.

Az aszfaltén aggregációja és flokkulációja a Yen-modellben ábrázolva.
O. Mullins, Schlumberger jóvoltából.

A megoldás: az aszfalténcsapadékok ultrahangos csökkentése

A kicsapódott és flokkulált aszfalténrészecskék nagy teljesítményű ultrahangos kezeléssel megbízhatóan kezelhetők. A nagy teljesítményű ultrahangos kezelés kis részecskeméretűre bontja az aszfalténcsapadékokat és a pelyhes csomókat. Ezáltal az aszfaltén ismét igen kis részecskékre esik szét, amelyek nem okoznak eltömődést, és nem zavarják a nyersolaj feldolgozását. Az ultrahangos diszpergálók homogenizálják a részecskéket a nyersolajban. A hosszú távú stabilitás eléréséhez gyakran kémiai stabilizátort adnak hozzá. Ez azt jelenti, hogy az ultrahangos kezelés csökkentheti a makroszerkezetű aszfalténcsomók kialakulását, ami megelőzi az aszfaltén felületeken történő lerakódását, a tároló pórusainak eltömődését, a kútfurat eltömődését és a csővezetékekben kialakuló lerakódásokat.

A sóoldatos elárasztás vége ultrahanghullámok alkalmazása mellett, a mikromodell különböző pontjain.
Tanulmány és szerzői jog: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Kutatás igazolja az aszfaltén ultrahangos csökkentésének hatékonyságát

Dehshibi et al. (2018) az alacsony frekvenciájú, nagy teljesítményű ultrahangos kezelés (30kHz) aszfalténkicsapódásra / flokkulációra és lerakódásra gyakorolt hatását vizsgálták szabályozott hőmérséklet mellett. Az ultrahangos kezelés csökkentette az aszfalténlerakódást. Az ultrahanghullámok és az általuk létrehozott akusztikus kavitáció az olajrétegek képződésének mechanizmusán keresztül növelték az olajkitermelést. Az ultrahangos kezeléssel nemcsak az aszfalténagglomerátumokat lehetett felbontani, hanem még az aszfaltén lerakódását is vissza lehetett fordítani.
Ezenkívül az ultrahangos kezelés alkalmazása meg tudta akadályozni, hogy a nagy agglomerált aszfalténrészecskék eltömítsék a pórustorkokat és a pórusokat. Ezáltal elkerülhetővé vált az aszfalténlerakódás okozta nyomásesés, és javult a folyadék áramlása a pórusokban és a pórustorkokban. Képelemzéssel megállapították, hogy a nagy teljesítményű ultrahang alkalmazásának eredményeként a kicsapódott aszfaltén mintegy 80%-a nem rakódott le. „Más szóval az aszfalténlerakódás 80%-kal csökkent, és ennek következtében az ultrahang alkalmazása csökkenti a mikrocsatornák eltömődésének valószínűségét.” (Dehshibi et al., 2018)
Deshibi kutatócsoportjának vizsgálati eredményei kimutatták, hogy az ultrahangos rezgés és a kavitációs rezgés eltávolíthatja a nagyobb aszfalténaggregátumokat a felületekről, és az áramló folyadék belsejébe juttathatja őket. Ezenkívül az ultrahangos feldolgozás csökkentette az aggregálódott aszfaltén mennyiségét (lásd az alábbi ábrát). A képelemzés alapján a kicsapódott aszfaltén mintegy 70%-a nem fog lerakódni annak következtében, hogy a rendszert ultrahangos kezelésnek vetik alá.

A sóoldatos (magnézium-klorid-oldatos) elárasztás vége ultrahanghullámokkal történő besugárzás mellett: (a) az aszfalténlerakódás visszafordíthatósága (b) az aszfaltén eltávolítása.
Tanulmány és szerzői jog: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű, nagy igénybevételű alkalmazásokhoz készült ultrahangos processzorok fejlesztésére, prototípusainak készítésére, gyártására és forgalmazására szakosodott. Kivételes teljesítményük, tartósságuk, robusztusságuk és megbízhatóságuk miatt a Hielscher ultrahangos rendszereit világszerte telepítik petrolkémiai alkalmazásokhoz. A tipikus alkalmazások közé tartozik az ultrahanggal segített oxidatív kéntelenítés, a nyersolaj emulgeálása, az aszfaltén deagglomerálása, a megkötőszerek diszpergálása és a nehézolajok viszkozitásának csökkentése. A Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorai igen nagy amplitúdókat képesek biztosítani, amelyekre a nagy igénybevételű alkalmazásokhoz van szükség. Akár 200µm amplitúdóval is könnyedén, folyamatosan működtethetők 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi ultrahangos szonotróda-kialakítások is rendelkezésre állnak. A Hielscher ipari rendszerei könnyedén kezelik az igen nagy viszkozitásokat, és csak kevés karbantartást igényelnek.
Lépjen kapcsolatba velünk most, ha további információt szeretne az aszfaltén ultrahangos csökkentéséről, a telepítési lehetőségekről és az árakról! Jól képzett, sokéves tapasztalattal rendelkező munkatársaink örömmel megbeszélik Önnel az eljárásával kapcsolatos követelményeket!
Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról: