Снижение отложения асфальтенов с помощью мощного ультразвука

Выпадение асфальтенов вызывает многочисленные проблемы при добыче нефти, снижая проницаемость, изменяя смачиваемость породы пласта, закупоривая ствол скважины, а также создавая значительный перепад давления вокруг добывающей скважины. Ультразвуковая деагломерация и диспергирование асфальтенов предотвращают и устраняют образование асфальтеновых хлопьев и их отложение.

Проблема: асфальтены в сырой нефти

Асфальтен – это присутствующее в сырой нефти твёрдое вещество, которое считается проблемным, поскольку вызывает серьёзные затруднения при добыче и транспортировке сырой нефти из буровой скважины. Асфальтены представляют собой очень сложный класс молекул и имеют различные молекулярные структуры – этот фактор усугубляет проблему, поскольку различные формы асфальтенов вызывают проблемы разной степени тяжести. Множество различных структур асфальтенов также затрудняет их отнесение к определённому семейству. Поэтому асфальтены обычно относят к классу, выделяемому по растворимости, поскольку они характеризуются нерастворимостью в н-алканах.
К типичным проблемам, вызываемым асфальтенами в сырой нефти, относятся, например, образование плотных хлопьев и отложений в пласте, скважинах и транспортных трубопроводах, что впоследствии приводит к эксплуатационным и производственным осложнениям и увеличению затрат на переработку.

Агрегация и флокуляция асфальтенов, представленные в модели Йена.
Предоставлено O. Mullins, Schlumberger.

Решение: ультразвуковое измельчение выпавших в осадок асфальтенов

Выпавшие в осадок и образовавшие хлопья частицы асфальтенов можно надёжно разрушать с помощью обработки мощным ультразвуком. Высокоэффективная обработка ультразвуком измельчает осадки и хлопья асфальтенов до частиц небольшого размера. Таким образом, асфальтены вновь распадаются на очень мелкие частицы, которые не вызывают закупоривания и не мешают переработке сырой нефти. Ультразвуковые диспергаторы обеспечивают однородное распределение частиц в сырой нефти. Для достижения долговременной стабильности часто добавляют химический стабилизатор. Это означает, что обработка ультразвуком может уменьшать образование крупных структурированных хлопьев асфальтенов, предотвращая отложение асфальтенов на поверхностях, закупоривание пор в пласте, закупоривание ствола скважины и образование отложений в трубопроводах.

Завершение заводнения солевым раствором под воздействием ультразвуковых волн в различных участках микромодели.
Исследование и авторские права: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Исследования подтверждают эффективность ультразвукового уменьшения асфальтеновых отложений

Dehshibi et al. (2018) изучили влияние низкочастотной обработки ультразвуком высокой мощности (30kHz) на выпадение / флокуляцию и отложение асфальтенов при контролируемой температуре. Обработка ультразвуком уменьшила отложение асфальтенов. Ультразвуковые волны и создаваемая ими акустическая кавитация увеличивали добычу нефти за счёт механизма образования нефтяных слоёв. Благодаря обработке ультразвуком удалось не только разрушить агломераты асфальтенов, но даже обратить процесс отложения асфальтенов.
Кроме того, применение обработки ультразвуком позволяло предотвратить закупоривание поровых горлышек и пор крупными агломератами асфальтенов. Таким образом, удалось избежать перепада давления вследствие отложения асфальтенов и улучшить течение жидкости в порах и поровых горлышках. Анализ изображений показал, что в результате применения мощного ультразвука около 80% выпавших в осадок асфальтенов не образовывали отложений. «Другими словами, отложение асфальтенов уменьшилось на 80%, и, следовательно, благодаря применению ультразвука снижается вероятность закупоривания микроканалов». (Dehshibi et al., 2018)
Результаты исследования группы Deshibi показали, что ультразвуковые и кавитационные колебания могут удалять более крупные агрегаты асфальтенов с поверхностей и перемещать их в объём потока. Кроме того, ультразвуковая обработка уменьшала количество агрегированных асфальтенов (см. рисунок ниже). Согласно анализу изображений, около 70% выпавших в осадок асфальтенов не будут образовывать отложений благодаря обработке системы ультразвуком.

Завершение заводнения солевым раствором (раствором хлорида магния) под воздействием ультразвуковых волн: (a) обратимость отложения асфальтенов (b) удаление асфальтенов.
Исследование и авторские права: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты

Hielscher Ultrasonics специализируется на разработке, создании прототипов, производстве и продаже высокопроизводительных ультразвуковых процессоров для применения в тяжёлых условиях. Благодаря исключительной производительности, долговечности, прочности и надёжности ультразвуковые системы Hielscher установлены на нефтехимических производствах по всему миру. Типичные области применения включают окислительное обессеривание с помощью ультразвука, эмульгирование сырой нефти, деагломерацию асфальтенов, диспергирование поглотителей и снижение вязкости тяжёлой нефти. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокие амплитуды, необходимые для применения в тяжёлых условиях. Непрерывная работа с амплитудами до 200µm легко обеспечивается в режиме 24/7. Для ещё более высоких амплитуд доступны ультразвуковые сонотроды, изготовленные по индивидуальному заказу. Промышленные системы Hielscher легко справляются с очень высокой вязкостью и требуют лишь небольшого объёма технического обслуживания.
Свяжитесь с нами сейчас, чтобы получить дополнительную информацию об ультразвуковом уменьшении асфальтеновых отложений, вариантах установки и ценах! Наши хорошо обученные сотрудники с многолетним опытом будут рады обсудить с вами требования к вашему процессу!
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов: