Verminderde asfaltafzetting met ultrasoon vermogen

Neerslag van asfalt veroorzaakt talrijke problemen bij de olieproductie door vermindering van de permeabiliteit, verandering van de bevochtigbaarheid van het reservoirgesteente, verstopping van de boorput en het ontstaan van een aanzienlijke drukval rond de productieput. Ultrasone asfaltene deagglomeratie en dispersie voorkomt en verhelpt de vorming van asfaltene vlokken en hun afzetting.

Het probleem: asfaltverbindingen in ruwe olie

Asphaltenen zijn vaste stoffen in ruwe olie die als lastig worden beschouwd omdat zij ernstige problemen veroorzaken bij de productie en het vervoer van ruwe olie uit de boorput. Asphaltenen zijn een zeer complexe klasse van moleculen en komen voor in verschillende moleculaire structuren – een factor die bijdraagt tot het probleem, aangezien verschillende vormen van asfaltteen problemen veroorzaken met verschillende gradaties van ernst. De vele verschillende structuren van asfalteen maken het ook moeilijk om het in een specifieke familie onder te brengen. Daarom wordt asfalteen in het algemeen ingedeeld in een oplosbaarheidsklasse, aangezien het wordt gekenmerkt als zijnde onoplosbaar in n-alkanen.
Typische problemen veroorzaakt door asfaltenen in ruwe olie zijn bijvoorbeeld dichte vlokvorming en afzettingen in het reservoir, boorgaten en transportpijpleidingen, hetgeen vervolgens leidt tot operationele en productiecomplicaties en hogere verwerkingskosten.

Asphaltene aggregatie en flocculatie afgebeeld in het Yen-model.
Met dank aan O. Mullins, Schlumberger.

De oplossing: Ultrasone reductie van asfaltneerslag

Geprecipiteerde en geflocculeerde asfaltdeeltjes kunnen op betrouwbare wijze worden gesaneerd met krachtige ultrasoonbehandeling. Ultrasoonbehandeling met hoog vermogen breekt asfalteenneerslag en flocculatie af tot een kleine deeltjesgrootte. Daarbij wordt het asfalteen weer gedispergeerd tot zeer kleine deeltjes, die niet verstoppen en de verwerking van ruwe olie niet 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 macrogestructureerd asfaleen kan verminderen, waardoor afzetting van asfaleen op oppervlakken, verstopping van poriën in het reservoir, verstopping van de putboring en ophopingen in pijpleidingen worden voorkomen.

Einde van het overspoelen met pekel onder ultrasone golven op verschillende plaatsen van het micromodel.
Studie en auteursrecht: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Onderzoek bewijst doeltreffendheid van ultrasone asfaltreductie

Dehshibi et al. (2018) bestudeerden de effecten van laagfrequente, hoogvermogen ultrasoonbehandeling (30kHz) op asfalteenneerslag / flocculatie en depositie onder temperatuurcontrole. Ultrasoonisering verminderde de afzetting van asfalteen. Ultrasone golven en de opgewekte akoestische cavitatie veroorzaakten een verhoging van de olieproductie door het gelaagde oliemechanisme. Door sonicatie konden niet alleen asfalteenagglomeraten worden afgebroken, maar kon zelfs de asfalteenafzetting worden omgekeerd.
Bovendien kon de toepassing van ultrasoonbehandeling de verstopping van kelen en poriën met grote geagglomereerde asfaltenen voorkomen. Daardoor werd een drukdaling als gevolg van asfalteenafzetting voorkomen en de vloeistofstroming in de poriën en kelen verbeterd. Met behulp van beeldanalyse werd vastgesteld dat als gevolg van de toepassing van ultrageluid met hoog vermogen ongeveer 80% van het neergeslagen asfalteen niet neersloeg. "Met andere woorden, 80% van de asfalteenafzetting verminderde en bijgevolg de waarschijnlijkheid van verstopping van microkanalen vermindert door het gebruik van ultrasoon." (Dehshibi et al., 2018)
De bevindingen van de studie van Deshibi's onderzoeksgroep toonden aan dat ultrasone trilling en cavitatietrilling grotere asfaltaggregaten van oppervlakken kunnen verwijderen en in de bulk van de stroming kunnen brengen. Bovendien verminderde de ultrasone behandeling de hoeveelheid geaggregeerd asfaltteen (zie onderstaande figuur). Gebaseerd op de beeldanalyse zal ongeveer 70% van het neergeslagen asfaleen niet worden neergeslagen als gevolg van de onderwerping van het systeem aan sonicatie.

Einde van het overstromen van pekel (magnesiumchloride-oplossing) onder bestraling met ultrasone golven: a) de omkeerbaarheid van de asfalteenafzetting b) de verwijdering van asfalteen.
Studie en auteursrecht: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Hoogwaardige ultrasoonapparatuur met hoge prestaties

Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de ontwikkeling, prototyping, fabricage en distributie van high-performance ultrasoon processoren voor zware toepassingen. Vanwege de uitzonderlijke prestaties, duurzaamheid, robuustheid en betrouwbaarheid worden Hielscher ultrasoon systemen wereldwijd geïnstalleerd voor petrochemische toepassingen. Typische toepassingen zijn o.a. oxidatieve ontzwaveling met ultrasonische hulp, emulsificatie van ruwe olie, deagglomeratie van asfaltenen, dispersie van scavengers en viscositeitsreductie van zware oliën. Hielscher ultrasoontechniek’ Industriële ultrasoonprocessoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren, die nodig zijn voor zware toepassingen. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden uitgevoerd in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De industriële systemen van Hielscher kunnen met gemak zeer hoge viscositeiten aan en vergen slechts weinig onderhoud.
Neem nu contact met ons op voor meer informatie over ultrasone asfaltreductie, installatiemogelijkheden en prijzen! Onze goed opgeleide, lang ervaren medewerkers bespreken graag uw proceseisen met u!
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: