Redução da deposição de asfaltenos com ultrassons de potência

A precipitação de asfaltenos desencadeia numerosos problemas na produção de petróleo ao reduzir a permeabilidade, alterar a molhabilidade da rocha do reservatório, obstruir o poço e criar uma queda de pressão significativa em torno do poço de produção. A desaglomeração e a dispersão ultrassónicas de asfaltenos previnem e corrigem a formação de flocos de asfaltenos e a sua deposição.

O problema: asfaltenos no petróleo bruto

O asfalteno é um sólido presente no petróleo bruto considerado problemático, pois causa problemas graves durante a produção e o transporte do petróleo bruto a partir do poço de perfuração. Os asfaltenos são uma classe muito complexa de moléculas e apresentam diferentes estruturas moleculares – um fator que contribui para o problema, uma vez que as diferentes formas de asfalteno causam problemas com diferentes graus de gravidade. As muitas estruturas diferentes do asfalteno também dificultam a sua classificação numa família específica. Por conseguinte, o asfalteno é geralmente classificado como uma classe de solubilidade, uma vez que se caracteriza por ser insolúvel em n-alcanos.
Os problemas típicos causados pelos asfaltenos no petróleo bruto incluem, por exemplo, floculações densas e depósitos no reservatório, nos poços e nas condutas de transporte, que subsequentemente provocam complicações operacionais e de produção e aumentam os custos de processamento.

Agregação e floculação de asfaltenos representadas no modelo de Yen.
Cortesia de O. Mullins, Schlumberger.

A solução: redução ultrassónica de precipitados de asfaltenos

As partículas de asfaltenos precipitadas e floculadas podem ser tratadas de forma fiável através de sonicação de potência. A sonicação de elevado desempenho fragmenta os precipitados e os flocos de asfaltenos até obter partículas de pequena dimensão. Desta forma, o asfalteno volta a dissociar-se em partículas muito pequenas, que não causam obstruções nem interferem com o processamento do petróleo bruto. Os dispersores ultrassónicos homogeneízam as partículas no petróleo bruto. Frequentemente, adiciona-se um estabilizador químico para obter estabilidade a longo prazo. Isto significa que a sonicação pode reduzir a floculação de asfaltenos em macroestruturas, o que evita a deposição de asfaltenos nas superfícies, a obstrução dos poros do reservatório, a obstrução do poço e as acumulações nas condutas.

Final da inundação com salmoura sob ondas ultrassónicas em diferentes pontos do micromodelo.
Estudo e direitos de autor: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

A investigação comprova a eficácia da redução ultrassónica de asfaltenos

Dehshibi et al. (2018) estudaram os efeitos da sonicação de baixa frequência e elevada potência (30kHz) na precipitação / floculação e deposição de asfaltenos sob controlo de temperatura. A sonicação reduziu a deposição de asfaltenos. As ondas ultrassónicas e a cavitação acústica gerada provocaram um aumento da produção de petróleo através de um mecanismo de formação de camadas de petróleo. Através do tratamento por sonicação, foi possível não só fragmentar os aglomerados de asfaltenos, mas até reverter a deposição de asfaltenos.
Além disso, a aplicação de sonicação pôde evitar a obstrução das gargantas dos poros e dos próprios poros por grandes aglomerados de asfaltenos. Desta forma, evitou-se uma queda de pressão devido à deposição de asfaltenos e melhorou-se o escoamento do fluido nos poros e nas suas gargantas. A análise de imagens revelou que, em resultado da aplicação de ultrassons de potência, cerca de 80% dos asfaltenos precipitados não se depositaram. «Por outras palavras, a deposição de asfaltenos diminuiu 80% e, consequentemente, a probabilidade de obstrução dos microcanais diminui devido à utilização de ultrassons.» (Dehshibi et al., 2018)
Os resultados do estudo do grupo de investigação de Deshibi demonstraram que a vibração ultrassónica e a vibração de cavitação podem remover agregados maiores de asfaltenos das superfícies e deslocá-los para o interior do escoamento. Além disso, o processamento ultrassónico reduziu a quantidade de asfaltenos agregados (ver figura abaixo). Com base na análise de imagens, cerca de 70% dos asfaltenos precipitados não se depositarão devido à sujeição do sistema à sonicação.

Final da inundação com salmoura (solução de cloreto de magnésio) sob irradiação de ondas ultrassónicas: (a) a reversibilidade da deposição de asfaltenos (b) remoção de asfaltenos.
Estudo e direitos de autor: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Sonicadores de elevado desempenho

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