Zmniejszone osadzanie się asfaltenów za pomocą ultradźwięków mocy

Wytrącanie się asfaltenów inicjuje liczne problemy w produkcji ropy naftowej poprzez zmniejszenie przepuszczalności, zmianę zwilżalności skał zbiornikowych, blokowanie otworów wiertniczych, a także tworzenie znacznego spadku ciśnienia wokół odwiertu produkcyjnego. Ultradźwiękowa deaglomeracja i dyspersja asfaltenów zapobiega tworzeniu się kłaczków asfaltenów i ich osadzaniu.

Problem: asfalteny w ropie naftowej

Asfalten to ciało stałe obecne w ropie naftowej, które jest uważane za kłopotliwe, ponieważ powoduje poważne problemy podczas produkcji i transportu ropy naftowej z odwiertu. Asfalteny są bardzo złożoną klasą cząsteczek i występują w różnych strukturach molekularnych – Czynnik, który przyczynia się do problemu, ponieważ różne formy asfaltenu powodują problemy o różnym stopniu nasilenia. Wiele różnych struktur asfaltenu sprawia również, że trudno jest uogólnić go do konkretnej rodziny. Dlatego też asfalteny są ogólnie klasyfikowane jako klasa rozpuszczalności, ponieważ charakteryzują się nierozpuszczalnością w n-alkanach.
Typowe problemy powodowane przez asfalteny w ropie naftowej to np. gęste kłaczki i osady w zbiorniku, otworach wiertniczych i rurociągach transportowych, co następnie prowadzi do komplikacji operacyjnych i produkcyjnych oraz zwiększonych kosztów przetwarzania.

Agregacja i flokulacja asfaltenów przedstawiona w modelu Yen.
Dzięki uprzejmości O. Mullins, Schlumberger.

Rozwiązanie: Ultradźwiękowa redukcja osadów asfaltenów

Wytrącone i kłaczkowate cząstki asfaltenów mogą być niezawodnie usuwane za pomocą ultradźwięków. Ultradźwięki o wysokiej wydajności rozbijają precypaty asfaltenowe i flokulują do małych rozmiarów cząstek. W ten sposób asfalten jest dysocjowany z powrotem na bardzo małe cząstki, które nie zatykają się ani nie zakłócają przetwarzania ropy naftowej. Dyspergatory ultradźwiękowe homogenizują cząstki w ropie naftowej. Często dodaje się stabilizator chemiczny w celu uzyskania długoterminowej stabilności. Oznacza to, że ultradźwięki mogą zmniejszyć makrostrukturalną flokulację asfaltenów, co zapobiega osadzaniu się asfaltenów na powierzchniach, zatykaniu porów w zbiorniku, zatykaniu odwiertów i gromadzeniu się w rurociągach.

Koniec zalewania solanką pod wpływem fal ultradźwiękowych w różnych miejscach mikromodelu.
Badanie i prawa autorskie: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Badania potwierdzają skuteczność ultradźwiękowej redukcji asfaltenów

Dehshibi et al. (2018) badali wpływ ultradźwięków o niskiej częstotliwości i dużej mocy (30 kHz) na wytrącanie / flokulację i osadzanie asfaltenów pod kontrolą temperatury. Ultradźwięki zmniejszyły osadzanie się asfaltenów. Fale ultradźwiękowe i generowana kawitacja akustyczna spowodowały zwiększenie produkcji oleju poprzez mechanizm warstwowania oleju. Poprzez obróbkę ultradźwiękową możliwe było nie tylko rozbicie aglomeratów asfaltenów, ale nawet odwrócenie osadzania się asfaltenów.
Co więcej, zastosowanie ultradźwięków może zapobiec blokowaniu gardeł i porów dużymi aglomeratami asfaltenu. W ten sposób uniknięto spadku ciśnienia spowodowanego osadzaniem się asfaltenu i poprawiono przepływ płynu w porach i gardzielach. Korzystając z analizy obrazu stwierdzono, że w wyniku zastosowania ultradźwięków mocy około 80% wytrąconego asfaltenu nie osadziło się. "Innymi słowy, 80% osadzania się asfaltenu zmniejszyło się, a w konsekwencji prawdopodobieństwo zablokowania mikrokanałów zmniejsza się dzięki zastosowaniu ultradźwięków". (Dehshibi et al., 2018)
Wyniki badań grupy badawczej Deshibi wykazały, że wibracje ultradźwiękowe i kawitacyjne mogą usuwać większe agregaty asfaltenowe z powierzchni i przenosić je do większości przepływu. Ponadto obróbka ultradźwiękowa zmniejszyła ilość zagregowanego asfaltenu (patrz rysunek poniżej). Na podstawie analizy obrazu około 70% wytrąconego asfaltenu nie zostanie osadzone z powodu poddania systemu sonikacji.

Koniec zalewania solanką (roztworem chlorku magnezu) pod wpływem fal ultradźwiękowych: (a) odwracalność osadzania asfaltenów (b) usuwanie asfaltenów.
Opracowanie i prawa autorskie: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Ultrasonografy o wysokiej wydajności

Hielscher Ultrasonics specjalizuje się w opracowywaniu, prototypowaniu, produkcji i dystrybucji wysokowydajnych procesorów ultradźwiękowych do ciężkich zastosowań. Ze względu na wyjątkową wydajność, wytrzymałość, solidność i niezawodność, systemy ultradźwiękowe Hielscher są instalowane w zastosowaniach petrochemicznych na całym świecie. Typowe zastosowania obejmują wspomagane ultradźwiękami odsiarczanie oksydacyjne, emulgowanie ropy naftowej, deaglomerację asfaltenów, dyspersję zmiataczy i redukcję lepkości ciężkich olejów. Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy, które są wymagane w ciężkich zastosowaniach. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością stale uruchamiane w trybie 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe. Systemy przemysłowe Hielscher z łatwością radzą sobie z bardzo wysokimi lepkościami i wymagają jedynie niewielkiej konserwacji.
Skontaktuj się z nami już teraz, aby uzyskać więcej informacji na temat ultradźwiękowej redukcji asfaltenów, opcji instalacji i cen! Nasz dobrze wyszkolony, doświadczony personel z przyjemnością omówi z Tobą Twoje wymagania procesowe!
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: