Verminderde afzetting van asfalt met krachtige ultrasoontechnologie
Neerslag van asfaltenen veroorzaakt talrijke problemen bij de olieproductie door vermindering van de permeabiliteit, verandering van de bevochtigbaarheid van het reservoirgesteente, verstopping van de boorput en het creëren van een aanzienlijke drukdaling rond de productieput. Ultrasone deagglomeratie en dispersie van asfalten voorkomt en verhelpt de vorming van asfalteenvlokken en de afzetting ervan.
Het probleem: asfalt in ruwe olie
Asfalt is een vaste stof in ruwe olie die als problematisch wordt beschouwd omdat het ernstige problemen veroorzaakt tijdens de productie en het transport van ruwe olie uit de boorput. Asphaltenen zijn een zeer complexe klasse moleculen en komen voor in verschillende molecuulstructuren – Een factor die bijdraagt aan het probleem, aangezien verschillende vormen van asfalteen problemen veroorzaken met verschillende gradaties van ernst. De vele verschillende structuren van asfalteen maken het ook moeilijk om het in een specifieke familie te veralgemenen. Daarom wordt asfalteen over het algemeen geclassificeerd als een oplosbaarheidsklasse, omdat het wordt gekenmerkt als onoplosbaar in n-alkanen.
Typische problemen veroorzaakt door asfalten in ruwe olie zijn bijvoorbeeld dichte vlokvorming en afzettingen in het reservoir, boorgaten en transportpijpleidingen, wat vervolgens leidt tot operationele en productiecomplicaties en hogere verwerkingskosten.
Aggregatie en uitvlokking van asfalt in het Yen-model.
De ultrasone processor UIP16000 is een hoogwaardige homogenisator voor de behandeling van ruwe olie
De oplossing: Ultrasone reductie van asfaltneerslag
Geprecipiteerde en geflocculeerde asfalteenpartikels kunnen betrouwbaar worden gereinigd door krachtige ultrasoonbehandeling. Krachtige ultrasoonbehandeling breekt de geprecipiteerde en geflocculeerde asfalteen af tot een kleine deeltjesgrootte. Hierdoor wordt het asfalteen weer opgesplitst in zeer kleine deeltjes die de ruwe verwerking niet verstoppen of hinderen. Ultrasone dispergeerders homogeniseren de deeltjes in de ruwe olie. Vaak wordt een chemische stabilisator toegevoegd om stabiliteit op lange termijn te verkrijgen. Dit betekent dat ultrasoon dispergeren de uitvlokking van asfalten met een macrostructuur kan verminderen, wat afzetting van asfalten op oppervlakken, verstopping van poriën in het reservoir, verstopping van putten en ophopingen in pijpleidingen voorkomt.
Einde van het vollopen met pekel onder ultrasone golven op verschillende plaatsen van het micromodel.
- Deeltjesgrootte reductie van asfalteen
- Afbreken van asfalteenagglomeraten
- Vlokremming
- Viscositeitsverlaging van de ruwe olie
Ultrasone installatie van 3x UIP1000hdT voor verwerking van ruwe olie
Onderzoek bewijst effectiviteit van ultrasone asfaltreductie
Dehshibi et al. (2018) bestudeerden de effecten van laagfrequente, krachtige ultrasoonbehandeling (30 kHz) op asfalteenprecipitatie/vlokvorming en -depositie onder temperatuurregeling. Ultrasoon verminderde de neerslag van asfalteen. Ultrasone golven en de opgewekte akoestische cavitatie veroorzaakten een toename van de olieproductie door het mechanisme van olielagen. Via sonicatiebehandeling was het niet alleen mogelijk om asfalteenagglomeraten op te breken, maar zelfs om de asfalteenafzetting om te keren.
Bovendien zou de toepassing van ultrasone trillingen de verstopping van kelen en poriën met groot geagglomereerd asfalteen kunnen voorkomen. Hierdoor werd een drukval als gevolg van asfalteenafzetting vermeden en werd de vloeistofstroom in de poriën en keel verbeterd. Met behulp van beeldanalyse werd vastgesteld dat als gevolg van het toepassen van ultrasoon vermogen ongeveer 80% van het neergeslagen asfalteen niet afsloeg. “Met andere woorden, 80% van de asfaltafzetting vermindert en bijgevolg neemt de kans op verstopping van microkanalen af door het gebruik van ultrasoon.” (Dehshibi et al., 2018)
De bevindingen van de studie van Deshibi's onderzoeksgroep toonden aan dat ultrasone trillingen en cavitatietrillingen grotere asfalteenaggregaten van oppervlakken kunnen verwijderen en deze in het grootste deel van de stroom kunnen verplaatsen. Bovendien verminderde de ultrasone verwerking de hoeveelheid geaggregeerd asfalteen (zie onderstaande figuur). Op basis van de beeldanalyse zal ongeveer 70% van het neergeslagen asfalteen niet worden afgezet als gevolg van de onderwerping van het systeem aan sonicatie.
Einde van het overspoelen met pekel (magnesiumchlorideoplossing) onder bestraling met ultrasone golven: (a) de omkeerbaarheid van de asfalteenafzetting (b) asfalteenverwijdering.
Ultrasone apparaten met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de ontwikkeling, prototyping, productie en distributie van hoogwaardige ultrasone processoren voor zware toepassingen. Vanwege de uitzonderlijke prestaties, duurzaamheid, robuustheid en betrouwbaarheid worden Hielscher ultrasone systemen wereldwijd geïnstalleerd voor petrochemische toepassingen. Typische toepassingen zijn onder meer ultrasonisch ondersteunde oxidatieve ontzwaveling, emulgering van ruwe olie, deagglomeratie van asfalten, dispersie van aaseters en vermindering van de viscositeit van zware oliën. Hielscher Ultrasoon’ Industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren, die nodig zijn voor zware toepassingen. Amplitudes tot 200μm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De industriële systemen van Hielscher kunnen gemakkelijk zeer hoge viscositeiten aan en vereisen slechts weinig onderhoud.
Neem nu contact met ons op voor meer informatie over ultrasone asfaltenreductie, installatiemogelijkheden en prijzen! Onze goed opgeleide en ervaren medewerkers bespreken graag uw procesvereisten met u!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op!? Vraag het ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur? Referenties
- Reza Rezaei Dehshibi, Ali Mohebbi, Masoud Riazi, Mehrdad Niakousari (2018): Experimental investigation on the effect of ultrasonic waves on reducing asphaltene deposition and improving oil recovery under temperature control. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 45, 2018. 204-212.
- Amani, Mahmood, Retnanto, Albertus, AlJuhani, Salem, Al-Jubouri, Mohammed, Shehada, Salem, Rommel Yrac (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. International Petroleum Technology Conference, Doha, Qatar, December 2015.
- Khosrow Naderi, Tayfun Babadagli (2010): Influence of intensity and frequency of ultrasonic waves on capillary interaction and oil recovery from different rock types. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 500-508.
- Goual Lamia (2012): Petroleum asphaltenes. In: Crude Oil Emulsions – Composition Stability and Characterization. InTechOpen 2012.
- Salehzadeh, M., Akherati, A., Ameli, F. and Dabir, B. (2016): Experimental study of ultrasonic radiation on growth kinetic of asphaltene aggregation and deposition. Canadian Journal of Chemical Engineering 94(11). 2202-2209.
Wetenswaardigheden
Asfalten
Asfaltenen bestaan voornamelijk uit koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof en zwavel, evenals sporen van vanadium en nikkel. De C:H-verhouding is ongeveer 1:1,2, maar varieert afhankelijk van de asfalteenbron. Asfalteen wordt gedefinieerd als “Het zwaarste bestanddeel van aardolievloeistoffen dat onoplosbaar is in lichte N-alkanen zoals n-pentaan of n-heptaan, maar wel oplosbaar in aromaten zoals tolueen” (Goual 2012)
Asfalt kan worden geïdentificeerd en geclassificeerd aan de hand van de volgende kenmerken:
- Vaste stof: Asfalt is een vaste fase die gehomogeniseerd is in de ruwe olie onder reservoiromstandigheden.
- n-Alkaan onoplosbaar: Asfalt wordt geclassificeerd als een oplosbaarheidsklasse omdat het verschillende structuren heeft en het dus uiterst moeilijk is om er een algemene structuur voor te geven. Het wordt daarom gedefinieerd als de component met het hoogste molecuulgewicht in de ruwe olie die onoplosbaar is in lichte n-alkanen zoals n-pentaan of n-heptaan en oplosbaar in aromaten zoals tolueen of xyleen.
- Zeer polair: Asfalt is een van de weinige bestanddelen van ruwe olie dat sterk polair is, in tegenstelling tot ruwe olie als geheel, dat als niet-polair wordt beschouwd.
- Heteroatomen: Asfalt is geassocieerd met heteroatomen, voornamelijk stikstof, zuurstof en zwavel.
Hielscher Ultrasonics levert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel maat.