Riduzione della deposizione di asfaltene con gli ultrasuoni di potenza

La precipitazione di asfaltene provoca numerosi problemi nella produzione di petrolio attraverso la riduzione della permeabilità, la modifica della bagnabilità della roccia serbatoio, il blocco del foro e la creazione di una significativa caduta di pressione intorno al pozzo di produzione. La disagglomerazione e la dispersione ultrasonica dell'asfaltene previene e rimedia alla formazione di fiocchi di asfaltene e al loro deposito.

Il problema: gli asfalti nel petrolio greggio

L'asfaltene è un solido presente nel petrolio greggio che è considerato fastidioso poiché causa gravi problemi durante la produzione e il trasporto del greggio dal pozzo di perforazione. Gli asfalteni sono una classe di molecole molto complessa e si presentano in diverse strutture molecolari – un fattore che contribuisce al problema in quanto diverse forme di asfaltene causano problemi con diversi gradi di gravità. Le molte strutture diverse dell'asfaltene rendono anche difficile generalizzarlo in una famiglia specifica. Pertanto, l'asfaltene è generalmente classificato come una classe di solubilità, poiché è caratterizzato come insolubile in n-alcani.
I problemi tipici causati dagli asfalteni nel petrolio greggio sono, per esempio, flocculazioni dense e depositi nel serbatoio, nei pozzi e negli oleodotti di trasporto, il che porta a complicazioni operative e di produzione e a maggiori costi di lavorazione.

Aggregazione e flocculazione dell'asfaltene rappresentata nel modello Yen.
Per gentile concessione di O. Mullins, Schlumberger.

La soluzione: Riduzione a ultrasuoni dei precipitati di asfaltene

Le particelle di asfaltene precipitate e flocculate possono essere bonificate in modo affidabile mediante ultrasuoni di potenza. L'ultrasuonazione ad alta potenza rompe i preciptati di asfaltene e i flocculati fino a una piccola dimensione delle particelle. In questo modo, l'asfaltene viene dissociato di nuovo in particelle molto piccole, che non si intasano o interferiscono con la lavorazione del greggio. I disperditori a ultrasuoni omogeneizzano le particelle nel petrolio greggio. Spesso viene aggiunto uno stabilizzatore chimico per ottenere una stabilità a lungo termine. Ciò significa che gli ultrasuoni possono ridurre la flocculazione dell'asfaltene macrostrutturato, che impedisce il deposito dell'asfaltene sulle superfici, l'intasamento dei pori nel serbatoio, l'intasamento dei pozzi e gli accumuli nelle condutture.

Fine dell'inondazione di salamoia sotto onde ultrasoniche in diversi punti del micro-modello.
Studio e copyright: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

La ricerca dimostra l'efficacia della riduzione ultrasonica dell'asfaltene

Dehshibi et al. (2018) hanno studiato gli effetti degli ultrasuoni a bassa frequenza e ad alta potenza (30kHz) sulla precipitazione / flocculazione e deposizione di asfaltene sotto controllo della temperatura. L'ultrasonicazione ha ridotto la deposizione di asfaltene. Le onde ultrasoniche e la cavitazione acustica generata hanno causato un aumento della produzione di olio attraverso il meccanismo di stratificazione dell'olio. Attraverso il trattamento di sonicazione è stato possibile non solo rompere gli agglomerati di asfaltene, ma anche invertire la deposizione di asfaltene.
Inoltre, l'applicazione degli ultrasuoni potrebbe prevenire il blocco delle gole e dei pori con grandi agglomerati di asfaltene. In questo modo, è stata evitata una caduta di pressione dovuta al deposito di asfaltene e il flusso del fluido nei pori e nelle gole è stato migliorato. Usando l'analisi delle immagini, si è scoperto che, come risultato dell'applicazione degli ultrasuoni di potenza, circa l'80% dell'asfaltene precipitato non si è depositato. "In altre parole, l'80% del deposito di asfaltene si è ridotto e di conseguenza la probabilità di blocco dei microcanali si riduce grazie all'uso degli ultrasuoni." (Dehshibi et al., 2018)
I risultati dello studio del gruppo di ricerca di Deshibi hanno dimostrato che la vibrazione ultrasonica e la cavitazione possono rimuovere gli aggregati di asfaltene più grandi dalle superfici e spostarli nella massa del flusso. Inoltre, l'elaborazione a ultrasuoni ha ridotto la quantità di asfaltene aggregato (vedi figura sotto). In base all'analisi delle immagini, circa il 70% dell'asfaltene precipitato non si deposita a causa della sottoposizione del sistema alla sonicazione.

Fine dell'inondazione di salamoia (soluzione di cloruro di magnesio) sotto irradiazione di onde ultrasoniche: (a) la reversibilità del deposito di asfaltene (b) la rimozione dell'asfaltene.
Studio e copyright: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

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