Riduzione della deposizione di asfaltene con gli ultrasuoni di potenza

La precipitazione degli asfalteni causa numerosi problemi nella produzione di petrolio, riducendo la permeabilità, modificando la bagnabilità della roccia serbatoio, ostruendo il pozzo e creando una significativa caduta di pressione intorno al pozzo di produzione. La deagglomerazione e la dispersione dell'asfaltene a ultrasuoni previene e rimedia alla formazione di fiocchi di asfaltene e al loro deposito.

Il problema: gli asfalteni nel petrolio greggio

L'asfaltene è un solido presente nel petrolio greggio, considerato problematico perché 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, poiché le diverse forme di asfaltene causano problemi con diversi gradi di gravità. La molteplicità delle strutture dell'asfaltene rende inoltre difficile generalizzarlo in una famiglia specifica. Pertanto, l'asfaltene è generalmente classificato come una classe di solubilità, poiché è caratterizzato dall'insolubilità in n-alcani.
I problemi tipici causati dagli asfalteni nel petrolio greggio sono, ad esempio, dense flocculazioni e depositi nel serbatoio, nei pozzi e nelle condutture di trasporto, con conseguenti complicazioni operative e di produzione e aumento dei costi di lavorazione.

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

La soluzione: Riduzione a ultrasuoni dei precipitati di asfaltene

Le particelle di asfalto precipitate e flocculate possono essere bonificate in modo affidabile con gli ultrasuoni. Gli ultrasuoni ad alta potenza rompono i precipitati e i flocculi di asfaltene fino a ridurli a particelle di piccole dimensioni. In questo modo, l'asfaltene viene dissociato in particelle molto piccole, che non intasano o interferiscono con la lavorazione del greggio. I dispersori a ultrasuoni omogeneizzano le particelle nel greggio. Spesso viene aggiunto uno stabilizzatore chimico per ottenere una stabilità a lungo termine. In questo modo, gli ultrasuoni possono ridurre la flocculazione dell'asfaltene a macrostruttura, impedendo il deposito dell'asfaltene sulle superfici, l'ostruzione dei pori nel giacimento, l'ostruzione dei pozzi e l'accumulo nelle condutture.

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

Una ricerca dimostra l'efficacia della riduzione dell'asfaltene con gli ultrasuoni

Dehshibi et al. (2018) hanno studiato gli effetti degli ultrasuoni a bassa frequenza e alta potenza (30kHz) sulla precipitazione/flocculazione e sul deposito di asfaltene sotto controllo della temperatura. Gli ultrasuoni hanno ridotto il deposito di asfaltene. Le onde ultrasoniche e la cavitazione acustica generata hanno provocato un aumento della produzione di olio attraverso il meccanismo di stratificazione dell'olio. Il trattamento con ultrasuoni ha permesso non solo di rompere gli agglomerati di asfaltene, ma anche di invertire la deposizione di asfaltene.
Inoltre, l'applicazione degli ultrasuoni ha permesso di evitare l'ostruzione di gole e pori con grandi agglomerati di asfaltene. In questo modo, si è evitata una caduta di pressione dovuta al deposito di asfaltene e si è migliorato il flusso del fluido nei pori e nelle gole. Utilizzando l'analisi delle immagini, si è scoperto che, applicando gli 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 ostruire i microcanali si è ridotta grazie all'uso degli ultrasuoni." (Dehshibi et al., 2018)
I risultati dello studio del gruppo di ricerca di Deshibi hanno dimostrato che le vibrazioni ad ultrasuoni e la cavitazione possono rimuovere gli aggregati di asfaltene più grandi dalle superfici e spostarli nella massa del flusso. Inoltre, il trattamento 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 viene depositato a causa della sottoposizione del sistema alla sonicazione.

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

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