Asfaltēnu nogulsnēšanās samazināšana ar jaudīgu ultraskaņu

Asfaltēnu izgulsnēšanās rada daudzas problēmas naftas ieguvē, samazinot caurlaidību, mainot kolektorieža slapināmību, aizsprostojot urbuma stobru, kā arī radot ievērojamu spiediena kritumu ap ieguves urbumu. Asfaltēnu deaglomerācija un disperģēšana ar ultraskaņu novērš un mazina asfaltēnu flokulu veidošanos un nogulsnēšanos.

Problēma: asfaltēni jēlnaftā

Asfaltēns ir jēlnaftā esoša cieta viela, ko uzskata par problemātisku, jo tā rada nopietnas problēmas jēlnaftas ieguvē un transportēšanā no urbuma. Asfaltēni ir ļoti sarežģīta molekulu klase ar dažādām molekulārajām struktūrām – tas veicina problēmu, jo dažādas asfaltēnu formas rada atšķirīga smaguma problēmas. Asfaltēnu daudzās atšķirīgās struktūras arī apgrūtina to vispārīgu pieskaitīšanu konkrētai saimei. Tāpēc asfaltēnus parasti klasificē kā šķīdības klasi, jo tiem raksturīga nešķīdība n-alkānos.
Tipiskas asfaltēnu izraisītas problēmas jēlnaftā ir, piemēram, blīvi flokulu sakopojumi un nogulsnes kolektorā, urbumos un transportēšanas cauruļvados, kas savukārt rada ekspluatācijas un ieguves sarežģījumus un palielina pārstrādes izmaksas.

Asfaltēnu agregācija un flokulācija, kas attēlota Yen modelī.
Ar O. Mullins, Schlumberger, atļauju.

Risinājums: asfaltēnu izgulsnējumu samazināšana ar ultraskaņu

Izgulsnējušās un flokulējušās asfaltēnu daļiņas var droši sašķelt ar jaudīgu ultraskaņu. Augstas veiktspējas apstrāde ar ultraskaņu sašķeļ asfaltēnu izgulsnējumus un flokulas līdz mazam daļiņu izmēram. Tādējādi asfaltēni atkal tiek sadalīti ļoti mazās daļiņās, kas nerada aizsprostojumus un netraucē jēlnaftas pārstrādi. Ultraskaņas dispergatori homogenizē daļiņas jēlnaftā. Lai panāktu ilgtermiņa stabilitāti, bieži pievieno ķīmisku stabilizatoru. Tas nozīmē, ka apstrāde ar ultraskaņu var samazināt asfaltēnu flokulāciju makrostruktūrās, tādējādi novēršot asfaltēnu nogulsnēšanos uz virsmām, poru aizsprostošanos kolektorā, urbuma stobra aizsprostošanos un nogulšņu uzkrāšanos cauruļvados.

Sālsūdens iesūknēšanas beigas, ultraskaņas viļņiem iedarbojoties dažādās mikromodeļa vietās.
Pētījums un autortiesības: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Pētījums pierāda asfaltēnu samazināšanas ar ultraskaņu efektivitāti

Dehshibi et al. (2018) pētīja zemas frekvences, lielas jaudas apstrādes ar ultraskaņu (30kHz) ietekmi uz asfaltēnu izgulsnēšanos / flokulāciju un nogulsnēšanos kontrolētas temperatūras apstākļos. Apstrāde ar ultraskaņu samazināja asfaltēnu nogulsnēšanos. Ultraskaņas viļņi un radītā akustiskā kavitācija palielināja naftas ieguvi, pateicoties naftas slāņu veidošanās mehānismam. Ar ultraskaņas apstrādi bija iespējams ne tikai sašķelt asfaltēnu aglomerātus, bet pat pavērst atpakaļ asfaltēnu nogulsnēšanās procesu.
Turklāt apstrāde ar ultraskaņu varēja novērst poru sašaurinājumu un poru aizsprostošanos ar lieliem aglomerētiem asfaltēniem. Tādējādi tika novērsts asfaltēnu nogulsnēšanās izraisīts spiediena kritums un uzlabota šķidruma plūsma porās un poru sašaurinājumos. Izmantojot attēlu analīzi, tika konstatēts, ka jaudīgas ultraskaņas iedarbības rezultātā aptuveni 80% izgulsnējušos asfaltēnu nenogulsnējās. “Citiem vārdiem sakot, asfaltēnu nogulsnēšanās samazinājās par 80%, un līdz ar to ultraskaņas izmantošana samazina mikrokanālu aizsprostošanās varbūtību.” (Dehshibi et al., 2018)
Deshibi pētnieku grupas pētījuma rezultāti parādīja, ka ultraskaņas svārstības un kavitācijas svārstības var atdalīt lielākus asfaltēnu agregātus no virsmām un pārvietot tos plūsmas pamatmasā. Turklāt apstrāde ar ultraskaņu samazināja agregējušos asfaltēnu daudzumu (skatīt attēlu zemāk). Saskaņā ar attēlu analīzi aptuveni 70% izgulsnējušos asfaltēnu nenogulsnēsies, jo sistēma tiek pakļauta apstrādei ar ultraskaņu.

Sālsūdens (magnija hlorīda šķīduma) iesūknēšanas beigas ultraskaņas viļņu iedarbībā: (a) asfaltēnu nogulsnēšanās atgriezeniskums (b) asfaltēnu atdalīšana.
Pētījums un autortiesības: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas

Hielscher Ultrasonics specializējas augstas veiktspējas ultraskaņas procesoru izstrādē, prototipu veidošanā, ražošanā un izplatīšanā lietojumiem smagas slodzes apstākļos. Pateicoties izcilai veiktspējai, izturībai, robustumam un uzticamībai, Hielscher ultraskaņas sistēmas tiek uzstādītas naftas ķīmijas lietojumiem visā pasaulē. Tipiski lietojumi ietver oksidatīvu atsērošanu ar ultraskaņas palīdzību, jēlnaftas emulģēšanu, asfaltēnu deaglomerāciju, saistītājreaģentu disperģēšanu un smago naftu viskozitātes samazināšanu. Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas, kas nepieciešamas lietojumiem smagas slodzes apstākļos. Amplitūdas līdz pat 200µm var viegli uzturēt nepārtrauktā 24/7 darbībā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejamas individuāli pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Hielscher rūpnieciskās sistēmas viegli apstrādā materiālus ar ļoti augstu viskozitāti, un tām nepieciešama tikai neliela apkope.
Sazinieties ar mums jau tagad, lai iegūtu vairāk informācijas par asfaltēnu samazināšanu ar ultraskaņu, uzstādīšanas iespējām un cenām! Mūsu labi apmācītie darbinieki ar ilggadēju pieredzi labprāt pārrunās ar jums jūsu procesa prasības!
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes ražīgumu: