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Deposição de asfalteno reduzida com ultrassom de potência

A precipitação de asfalteno inicia vários problemas na produção de petróleo por meio da redução da permeabilidade, alteração da moledabilidade da rocha do reservatório, bloqueio do poço e criação de uma queda de pressão significativa ao redor do poço de produção. A desaglomeração e dispersão ultrassônica de asfalteno previne e remedia a formação de flocos de asfalteno e sua deposição.

O problema: asfaltenos no petróleo bruto

O asfalteno é um sólido presente no petróleo bruto que é considerado problemático, pois causa graves problemas durante a produção e transporte de petróleo bruto do poço de perfuração. Os asfaltenos são uma classe muito complexa de moléculas e ocorrem em diferentes estruturas moleculares – um fator que contribui para o problema, pois diferentes formas de asfalteno causam problemas com diferentes graus de gravidade. As muitas estruturas diferentes do asfalteno também dificultam a generalização em uma família específica. Portanto, o asfalteno é geralmente classificado como uma classe de solubilidade, uma vez que é caracterizado como insolúvel em n-alcanos.
Problemas típicos causados por asfaltenos no petróleo bruto são, por exemplo, floculações densas e depósitos no reservatório, poços e dutos de transporte, o que subsequentemente leva a complicações operacionais e de produção e aumento dos custos de processamento.

Os asfaltenos aglomerados e floculados podem ser remediados por desaglomeração ultrassônica e redução do tamanho das partículas

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

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Ultrassônico para desaglomeração de asfalteno e redução de floculante

O processador ultrassônico UIP16000 é um homogeneizador de alto desempenho para tratamento de petróleo bruto

A solução: redução ultrassônica de precipitados de asfalteno

Partículas de asfalteno precipitadas e floculadas podem ser remediadas de forma confiável por ultrassom de potência. A ultrassonografia de alto desempenho quebra os preciptados de asfalteno e flocula até um pequeno tamanho de partícula. Assim, o asfalteno é dissociado de volta em partículas muito pequenas, que não obstruem ou interferem no processamento do petróleo bruto. Os dispersores ultrassônicos homogeneizam as partículas no petróleo bruto. Freqüentemente, um estabilizador químico é adicionado para obter estabilidade a longo prazo. Isso significa que a ultrassonografia pode reduzir a floculação macroestruturada do asfalteno, o que evita a deposição de asfalteno nas superfícies, o entupimento dos poros no reservatório, o entupimento do poço e o acúmulo de tubulações.

A desaglomeração ultrassônica reduz o tamanho das partículas de asfalteno e evita a deposição.

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

Vantagens da redução ultrassônica do tamanho do asfalteno

  • Redução do tamanho de partícula do asfalteno
  • Quebra de aglomerados de asfalteno
  • Inibição da floculação
  • Redução da viscosidade do petróleo bruto
Os dispersores ultrassônicos de alto desempenho desaglomeram floculantes de asfalteno e evitam a deposição.

Instalação ultrassônica de 3x UIP1000hdT para processamento de petróleo bruto

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Pesquisa comprova a eficácia da redução ultrassônica de asfalteno

Dehshibi et al. (2018) estudaram os efeitos da ultrassonografia de baixa frequência e alta potência (30kHz) na precipitação / floculação e deposição de asfalteno sob controle de temperatura. A ultrassonografia reduziu a deposição de asfalteno. As ondas ultrassônicas e a cavitação acústica gerada causaram o aumento da produção de óleo pelo mecanismo de estratificação de óleo. Através do tratamento de sonicação não só foi possível quebrar aglomerados de asfalteno, mas até mesmo reverter a deposição de asfalteno.
Além disso, a aplicação de ultrassom pode evitar o bloqueio de gargantas e poros com grandes aglomerados de asfalteno. Com isso, evitou-se uma queda de pressão devido à deposição de asfalteno e melhorou-se o fluxo de fluido nos poros e gargantas. Usando análise de imagem, verificou-se que, como resultado da aplicação de ultrassom de potência, cerca de 80% do asfalteno precipitado não se depositou. "Em outras palavras, 80% da deposição de asfalteno foi reduzida e, consequentemente, a probabilidade de bloqueio de microcanais diminuiu devido ao uso de ultrassom." (Dehshibi et al., 2018)
Os resultados do estudo do grupo de pesquisa de Deshibi demonstraram que a vibração ultrassônica e a vibração de cavitação podem remover agregados maiores de asfalteno das superfícies e movê-los para a maior parte do fluxo. Além disso, o processamento ultrassônico reduziu a quantidade de asfalteno agregado (veja a figura abaixo). Com base na análise das imagens, cerca de 70% do asfalteno precipitado não será depositado devido à sujeição do sistema à sonicação.

A ultrassonografia é aplicada com sucesso para reduzir agregados de asfalteno e floculados para evitar sua deposição.

Fim da salmoura (solução de cloreto de magnésio) inundada sob irradiação de ondas de ultrassom: (a) a reversibilidade da deposição de asfalteno (b) remoção de asfalteno.
Estudo e direitos autorais: DEshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Ultrassonicadores de alto desempenho

A Hielscher Ultrasonics é especializada no desenvolvimento, prototipagem, fabricação e distribuição de processadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações pesadas. Devido ao desempenho, resistência, robustez e confiabilidade excepcionais, os sistemas ultrassônicos Hielscher são instalados para aplicações petroquímicas em todo o mundo. As aplicações típicas incluem dessulfurização oxidativa assistida por ultrassom, emulsificação de petróleo bruto, desaglomeração de asfalteno, dispersão de sequestrante e redução de viscosidade de óleos pesados. Ultrassom de Hielscher’ Os processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas, necessárias para aplicações pesadas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados. Os sistemas industriais da Hielscher lidam facilmente com viscosidades muito altas e requerem apenas baixa manutenção.
Entre em contato conosco agora para obter mais informações sobre redução de asfalteno ultrassônico, opções de instalação e preços! Nosso bem treinado e experiente terá prazer em discutir seus requisitos de processo com você!
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

Volume do lote Vazão Dispositivos recomendados
1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100L/min UIP16000
n.a. maior cluster de UIP16000

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Os homogeneizadores ultrassônicos de alto cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratorial, piloto e industrial.

Literatura / Referências



Fatos, vale a pena conhecer

Asfaltenos

Os asfaltenos consistem principalmente de carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e enxofre, bem como vestígios de vanádio e níquel. A relação C:H é de aproximadamente 1:1,2, mas varia dependendo da fonte de asfalteno. O asfalteno é definido como "o componente mais pesado dos fluidos de petróleo que é insolúvel em n-alcanos leves, como n-pentano ou n-heptano, mas solúvel em aromáticos como o tolueno" (Goual 2012)

O asfalteno pode ser identificado e classificado pelas seguintes características:

  • Sólido: O asfalteno é uma fase sólida que é homogeneizada no petróleo bruto em condições de reservatório.
  • n-alcano insolúvel: O asfalteno é classificado como uma classe de solubilidade, pois possui várias estruturas e, portanto, é extremamente difícil fornecer uma estrutura generalizada para ele. É, portanto, definido como o componente de maior peso molecular no petróleo bruto que é insolúvel em n-alcanos leves, como n-pentano ou n-heptano, e solúvel em aromáticos como tolueno ou xileno.
  • Altamente polar: O asfalteno é um dos poucos componentes do petróleo bruto que é altamente polar, em contraste com o petróleo bruto como um todo, que é considerado apolar.
  • Heteroátomos: O asfalteno está associado a heteroátomos, manifestados principalmente em nitrogênio, oxigênio e enxofre.

High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

A Hielscher Ultrasonics fornece homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de labrador Para Industrial tamanho.

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