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.

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

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.

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)
- Redução do tamanho de partícula do asfalteno
- Quebra de aglomerados de asfalteno
- Inibição da floculação
- Redução da viscosidade do petróleo bruto

Instalação ultrassônica de 3x UIP1000hdT para processamento de petróleo bruto
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.

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.
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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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Literatura / Referências
- Reza Rezaei Dehshibi, Ali Mohebbi, Masoud Riazi, Mehrdad Niakousari (2018): Experimental investigation on the effect of ultrasonic waves on reducing asphaltene deposition and improving oil recovery under temperature control. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 45, 2018. 204-212.
- Amani, Mahmood, Retnanto, Albertus, AlJuhani, Salem, Al-Jubouri, Mohammed, Shehada, Salem, Rommel Yrac (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. International Petroleum Technology Conference, Doha, Qatar, December 2015.
- Khosrow Naderi, Tayfun Babadagli (2010): Influence of intensity and frequency of ultrasonic waves on capillary interaction and oil recovery from different rock types. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 500-508.
- Goual Lamia (2012): Petroleum asphaltenes. In: Crude Oil Emulsions – Composition Stability and Characterization. InTechOpen 2012.
- Salehzadeh, M., Akherati, A., Ameli, F. and Dabir, B. (2016): Experimental study of ultrasonic radiation on growth kinetic of asphaltene aggregation and deposition. Canadian Journal of Chemical Engineering 94(11). 2202-2209.
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.

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