Minder afzetting van asfaltenen met ultrageluid met hoog vermogen

Het neerslaan van asfaltenen veroorzaakt talrijke problemen bij de oliewinning doordat het de permeabiliteit vermindert, de bevochtigbaarheid van het reservoirgesteente verandert, de boorput verstopt en een aanzienlijke drukval rond de productieput veroorzaakt. Ultrasone deagglomeratie en dispersie van asfaltenen voorkomen en verhelpen de vorming van asfalteenvlokken en hun afzetting.

Het probleem: asfaltenen in ruwe olie

Asfalteen is een vaste stof die in ruwe olie voorkomt en als problematisch wordt beschouwd, omdat deze ernstige problemen veroorzaakt tijdens de winning en het transport van ruwe olie uit de boorput. Asfaltenen vormen een zeer complexe klasse van moleculen en komen voor in verschillende moleculaire structuren – een factor die bijdraagt aan het probleem, aangezien verschillende vormen van asfalteen problemen van uiteenlopende ernst veroorzaken. De vele verschillende structuren van asfalteen maken het ook moeilijk om het in één specifieke familie onder te brengen. Daarom wordt asfalteen doorgaans ingedeeld als een oplosbaarheidsklasse, omdat het wordt gekenmerkt door onoplosbaarheid in n-alkanen.
Typische problemen die asfaltenen in ruwe olie veroorzaken, zijn bijvoorbeeld dichte vlokvorming en afzettingen in het reservoir, boorgaten en transportleidingen, die vervolgens leiden tot complicaties bij de bedrijfsvoering en productie en tot hogere verwerkingskosten.

Aggregatie en vlokvorming van asfaltenen weergegeven in het Yen-model.
Met dank aan O. Mullins, Schlumberger.

De oplossing: ultrasone reductie van asfalteenprecipitaten

Neergeslagen en uitgevlokte asfalteendeeltjes kunnen betrouwbaar worden aangepakt met ultrasone behandeling met hoog vermogen. Ultrasone behandeling met hoge prestaties verkleint asfalteenprecipitaten en vlokken tot een kleine deeltjesgrootte. Daarbij wordt het asfalteen weer opgesplitst in zeer kleine deeltjes, die geen verstoppingen veroorzaken en de verwerking van ruwe olie niet hinderen. Ultrasone dispergeerapparaten homogeniseren de deeltjes in de ruwe olie. Vaak wordt een chemische stabilisator toegevoegd om langdurige stabiliteit te verkrijgen. Dit betekent dat ultrasone behandeling de vlokvorming van asfaltenen tot macrostructuren kan verminderen, waardoor afzetting van asfaltenen op oppervlakken, verstopping van poriën in het reservoir, verstopping van de boorput en ophopingen in pijpleidingen worden voorkomen.

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

Onderzoek bewijst de effectiviteit van ultrasone reductie van asfaltenen

Dehshibi et al. (2018) onderzochten de effecten van ultrasone behandeling met lage frequentie en hoog vermogen (30kHz) op het neerslaan / de vlokvorming en de afzetting van asfaltenen onder temperatuurregeling. Ultrasone behandeling verminderde de afzetting van asfaltenen. Ultrasone golven en de opgewekte akoestische cavitatie verhoogden de olieproductie via het mechanisme van olielaagvorming. Met sonicatie was het niet alleen mogelijk om asfalteenagglomeraten uiteen te breken, maar zelfs om de afzetting van asfaltenen ongedaan te maken.
Bovendien kon de toepassing van ultrasone behandeling voorkomen dat poriehalzen en poriën door grote geagglomereerde asfaltenen werden geblokkeerd. Daardoor werd een drukval door afzetting van asfaltenen vermeden en werd de vloeistofstroming in de poriën en poriehalzen verbeterd. Met beeldanalyse werd vastgesteld dat door toepassing van ultrageluid met hoog vermogen ongeveer 80% van de neergeslagen asfaltenen zich niet afzette. “Met andere woorden, de afzetting van asfaltenen nam met 80% af en daardoor neemt de kans op blokkering van microkanalen af door het gebruik van ultrageluid.” (Dehshibi et al., 2018)
De bevindingen van het onderzoek van de onderzoeksgroep van Deshibi toonden aan dat ultrasone trillingen en cavitatietrillingen grotere asfalteenaggregaten van oppervlakken kunnen verwijderen en naar de hoofdstroom kunnen verplaatsen. Bovendien verminderde de ultrasone verwerking de hoeveelheid geaggregeerde asfaltenen (zie onderstaande afbeelding). Op basis van de beeldanalyse zal ongeveer 70% van de neergeslagen asfaltenen zich niet afzetten doordat het systeem aan sonicatie wordt onderworpen.

Einde van de doorstroming met pekel (magnesiumchlorideoplossing) onder bestraling met ultrasone golven: (a) de omkeerbaarheid van de afzetting van asfaltenen (b) verwijdering van asfaltenen.
Onderzoek en auteursrecht: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Ultrasone sonicatoren met hoge prestaties

Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de ontwikkeling, het maken van prototypes, de productie en de distributie van ultrasone processors met hoge prestaties voor zware toepassingen. Dankzij hun uitzonderlijke prestaties, uithoudingsvermogen, robuustheid en betrouwbaarheid worden de ultrasone systemen van Hielscher wereldwijd geïnstalleerd voor petrochemische toepassingen. Typische toepassingen zijn onder meer ultrasoon ondersteunde oxidatieve ontzwaveling, emulgering van ruwe olie, deagglomeratie van asfaltenen, dispersie van scavengers en verlaging van de viscositeit van zware oliën. De industriële ultrasone processors van Hielscher Ultrasonics kunnen zeer hoge amplitudes leveren, die vereist zijn voor zware toepassingen. Amplitudes tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden aangehouden bij 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De industriële systemen van Hielscher verwerken zeer hoge viscositeiten met gemak en vereisen slechts weinig onderhoud.
Neem nu contact met ons op voor meer informatie over ultrasone reductie van asfaltenen, installatiemogelijkheden en prijzen! Onze goed opgeleide medewerkers met jarenlange ervaring bespreken graag uw procesvereisten met u!
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone sonicatoren: