Redukcja osadzania się asfaltenu za pomocą ultradźwięków mocy

Wytrącanie się asfaltenu powoduje liczne problemy przy wydobyciu ropy naftowej poprzez zmniejszenie przepuszczalności, zmianę zwilżalności skał zbiornikowych, blokowanie otworu wiertniczego, jak również powodowanie znacznego spadku ciśnienia wokół odwiertu wydobywczego. Ultradźwiękowa deagglomeracja i dyspersja asfaltenu zapobiega tworzeniu się kłaczków asfaltenu i ich osadzaniu się.

Problem: Asfalteny w ropie naftowej

Asfalteny to substancje stałe obecne w ropie naftowej, które są uważane za kłopotliwe, ponieważ powodują 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 powstania problemu, ponieważ różne formy asfaltenu powodują problemy o różnym stopniu nasilenia. Wiele różnych struktur asfaltenu utrudnia również uogólnienie go do konkretnej rodziny. Z tego względu asfalten jest ogólnie klasyfikowany jako klasa rozpuszczalności, ponieważ charakteryzuje się tym, że jest nierozpuszczalny w n-alkanach.
Typowymi problemami powodowanymi przez asfalteny w ropie naftowej są np. gęste kłaczki i osady w zbiorniku, odwiertach i rurociągach transportowych, co w konsekwencji prowadzi do komplikacji operacyjnych i produkcyjnych oraz wzrostu kosztów przetwarzania.

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

Rozwiązanie: Ultradźwiękowa redukcja osadów asfaltenu

Wytrącone i kłaczkowate cząstki asfaltenu mogą być skutecznie usunięte za pomocą ultradźwięków o dużej mocy. Wysokowydajne ultradźwięki rozbijają precipitaty i kłaczki asfaltenu do małych rozmiarów cząstek. W ten sposób asfalten zostaje zdysocjowany z powrotem na bardzo małe cząstki, które nie zatykają się i nie przeszkadzają w przetwarzaniu surowca. Dyspergatory ultradźwiękowe homogenizują cząsteczki w ropie naftowej. Często dodawany jest stabilizator chemiczny w celu uzyskania długotrwałej stabilności. Oznacza to, że ultradźwięki mogą zmniejszyć makrostrukturalne kłaczki asfaltenu, co zapobiega osadzaniu się asfaltenu na powierzchniach, zatykaniu porów w zbiorniku, zatykaniu otworów wiertniczych i gromadzeniu się w rurociągach.

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

Badania potwierdzają skuteczność ultradźwiękowej redukcji asfaltenu

Dehshibi et al. (2018) badali wpływ niskiej częstotliwości, wysokiej mocy ultradźwięków (30kHz) na wytrącanie asfaltenu / flokulację i osadzanie pod kontrolą temperatury. Ultrasonikacja zmniejszyła osadzanie asfaltenu. Fale ultradźwiękowe i generowana kawitacja akustyczna powodowały wzrost produkcji oleju poprzez mechanizm warstwowania oleju. Za pomocą sonikacji możliwe było nie tylko rozbicie aglomeratów asfaltenu, ale nawet odwrócenie procesu osadzania się asfaltenu.
Ponadto, zastosowanie ultradźwięków zapobiegało blokowaniu gardzieli i porów przez duże aglomeraty asfaltenu. W ten sposób uniknięto spadku ciśnienia spowodowanego osadzaniem się asfaltenu oraz poprawiono przepływ cieczy w porach i gardzielach. Stosując analizę obrazu stwierdzono, że w wyniku zastosowania ultradźwięków o dużej mocy około 80% wytrącanego asfaltenu nie osadzało się. "Innymi słowy, 80% odkładania się asfaltenu zmniejszyło się, a co za tym idzie, prawdopodobieństwo zablokowania mikrokanałów zmniejszyło się dzięki zastosowaniu ultradźwięków." (Dehshibi i in., 2018)
Wyniki badań grupy badawczej Deshibi wykazały, że wibracje ultradźwiękowe i kawitacyjne mogą usunąć większe agregaty asfaltenu z powierzchni i przenieść je do większej części przepływu. Ponadto, obróbka ultradźwiękowa zmniejszyła ilość zagregowanego asfaltenu (patrz rysunek poniżej). Na podstawie analizy obrazu można stwierdzić, że około 70% wytrącanego asfaltenu nie będzie się osadzać z powodu poddania układu sonikacji.

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

Wysokowydajne ultradźwiękowe urządzenia ultradźwiękowe

Firma Hielscher Ultrasonics specjalizuje się w rozwoju, prototypowaniu, produkcji i dystrybucji wysokowydajnych procesorów ultradźwiękowych do zastosowań w ciężkich warunkach. Dzięki wyjątkowej wydajności, wytrzymałości, solidności i niezawodności systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher są instalowane w zastosowaniach petrochemicznych na całym świecie. Typowe zastosowania obejmują wspomagane ultradźwiękami odsiarczanie oksydacyjne, emulgowanie ropy naftowej, deaglomerację asfaltenów, dyspersję pochłaniaczy i obniżanie lepkości olejów ciężkich. Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczyć bardzo wysokie amplitudy, które są wymagane w ciężkich aplikacjach. Amplitudy do 200µm mogą być z łatwością realizowane w trybie ciągłym 24/7. Dla jeszcze większych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Przemysłowe systemy firmy Hielscher bez problemu radzą sobie z bardzo wysokimi lepkościami i wymagają jedynie niewielkiej konserwacji.
Skontaktuj się z nami teraz, aby uzyskać więcej informacji na temat ultradźwiękowej redukcji asfaltenu, opcje instalacji i ceny! Nasi dobrze wyszkoleni, z wieloletnim doświadczeniem chętnie omówią z Państwem Państwa wymagania procesowe!
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: