Zmanjšano odlaganje asfaltenov z visokozmogljivim ultrazvokom

Izločanje asfaltenov povzroča številne težave pri pridobivanju nafte, saj zmanjšuje prepustnost, spreminja omočljivost kamnine v ležišču, maši vrtino in povzroča znaten padec tlaka okoli proizvodne vrtine. Ultrazvočna deaglomeracija in dispergiranje asfaltenov preprečujeta in odpravljata nastajanje asfaltenskih kosmov ter njihovo odlaganje.

Težava: asfalteni v surovi nafti

Asfalten je trdna snov, prisotna v surovi nafti, ki velja za problematično, saj povzroča resne težave pri pridobivanju in transportu surove nafte iz vrtine. Asfalteni so zelo kompleksen razred molekul in se pojavljajo v različnih molekulskih strukturah – ta dejavnik prispeva k težavi, saj različne oblike asfaltenov povzročajo različno resne težave. Zaradi številnih različnih struktur je asfalten tudi težko uvrstiti v določeno družino. Zato se asfalten na splošno razvršča v razred glede na topnost, saj je zanj značilna netopnost v n-alkanih.
Značilne težave, ki jih povzročajo asfalteni v surovi nafti, so na primer gosti kosmi in obloge v ležišču, vrtinah ter transportnih cevovodih, kar posledično povzroča zaplete pri obratovanju in pridobivanju ter povečuje stroške predelave.

Agregacija in flokulacija asfaltenov, prikazani z Yenovim modelom.
Z dovoljenjem O. Mullinsa, Schlumberger.

Rešitev: ultrazvočno zmanjševanje asfaltenskih oborin

Izločene in flokulirane asfaltenske delce je mogoče zanesljivo obdelati z visokozmogljivo ultrazvočno obdelavo. Visokozmogljiva ultrazvočna obdelava razbije asfaltenske oborine in kosme na majhne delce. Tako se asfalten ponovno razdruži v zelo majhne delce, ki ne povzročajo mašenja in ne ovirajo predelave surove nafte. Ultrazvočne naprave za dispergiranje homogenizirajo delce v surovi nafti. Za doseganje dolgoročne stabilnosti se pogosto doda kemični stabilizator. To pomeni, da lahko ultrazvočna obdelava zmanjša flokulacijo asfaltenov v makrostrukture, s čimer preprečuje odlaganje asfaltenov na površinah, mašenje por v ležišču, mašenje vrtine in kopičenje oblog v cevovodih.

Konec preplavljanja s slanico pod vplivom ultrazvočnih valov na različnih mestih mikromodela.
Študija in avtorske pravice: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Raziskave dokazujejo učinkovitost ultrazvočnega zmanjševanja asfaltenov

Dehshibi et al. (2018) so preučevali učinke nizkofrekvenčne visokozmogljive ultrazvočne obdelave (30kHz) na izločanje / flokulacijo in odlaganje asfaltenov ob nadzorovani temperaturi. Ultrazvočna obdelava je zmanjšala odlaganje asfaltenov. Ultrazvočni valovi in nastala akustična kavitacija so povečali pridobivanje nafte z mehanizmom nastajanja plasti nafte. S sonikacijo ni bilo mogoče le razbiti asfaltenskih aglomeratov, temveč celo obrniti proces odlaganja asfaltenov.
Poleg tega je uporaba ultrazvočne obdelave lahko preprečila mašenje zožitev por in por z velikimi asfaltenskimi aglomerati. S tem je bil preprečen padec tlaka zaradi odlaganja asfaltenov, pretok tekočine skozi pore in njihove zožitve pa se je izboljšal. Z analizo slik so ugotovili, da se zaradi uporabe visokozmogljivega ultrazvoka približno 80% izločenih asfaltenov ni odložilo. »Z drugimi besedami, odlaganje asfaltenov se je zmanjšalo za 80%, posledično pa se zaradi uporabe ultrazvoka zmanjša verjetnost zamašitve mikrokanalov.« (Dehshibi et al., 2018)
Ugotovitve študije Deshibijeve raziskovalne skupine so pokazale, da lahko ultrazvočno nihanje in kavitacijsko nihanje odstranita večje asfaltenske agregate s površin ter jih preneseta v glavnino toka. Poleg tega je ultrazvočna obdelava zmanjšala količino agregiranih asfaltenov (glejte spodnjo sliko). Na podlagi analize slik se približno 70% izločenih asfaltenov zaradi izpostavitve sistema sonikaciji ne bo odložilo.

Konec preplavljanja s slanico (raztopino magnezijevega klorida) ob izpostavitvi ultrazvočnim valovom: (a) reverzibilnost odlaganja asfaltenov (b) odstranjevanje asfaltenov.
Študija in avtorske pravice: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Visokozmogljive ultrazvočne naprave

Hielscher Ultrasonics je specializiran za razvoj, izdelavo prototipov, proizvodnjo in distribucijo visokozmogljivih ultrazvočnih procesorjev za zahtevne aplikacije. Zaradi izjemne zmogljivosti, vzdržljivosti, robustnosti in zanesljivosti so ultrazvočni sistemi Hielscher nameščeni za petrokemične aplikacije po vsem svetu. Značilne aplikacije vključujejo ultrazvočno podprto oksidativno razžveplanje, emulgiranje surove nafte, deaglomeracijo asfaltenov, dispergiranje lovilcev in zmanjševanje viskoznosti težkih naft. Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher Ultrasonics lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude, ki so potrebne za zahtevne aplikacije. Amplitude do 200µm je mogoče brez težav neprekinjeno vzdrževati pri obratovanju 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Industrijski sistemi Hielscher brez težav obvladujejo zelo visoke viskoznosti in potrebujejo le malo vzdrževanja.
Stopite v stik z nami zdaj za več informacij o ultrazvočnem zmanjševanju asfaltenov, možnostih namestitve in cenah! Naše dobro usposobljeno osebje z dolgoletnimi izkušnjami se bo z veseljem z vami pogovorilo o zahtevah vašega procesa!
Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: