Minskad asfaltenavsättning med högeffektsultraljud

Utfällning av asfalten orsakar många problem vid oljeutvinning genom att minska permeabiliteten, förändra reservoarbergartens vätbarhet, täppa till borrhålet samt skapa ett betydande tryckfall runt produktionsbrunnen. Deagglomerering och dispergering av asfalten med ultraljud förebygger och åtgärdar bildningen av asfaltenflockar och deras avsättning.

Problemet: Asfaltener i råolja

Asfalten är ett fast ämne i råolja som betraktas som problematiskt eftersom det orsakar allvarliga problem vid utvinning och transport av råolja från borrbrunnen. Asfaltener är en mycket komplex klass av molekyler och förekommer i olika molekylstrukturer – en faktor som bidrar till problemet eftersom olika former av asfalten orsakar problem med olika svårighetsgrad. Asfaltenens många olika strukturer gör det också svårt att generellt hänföra den till en viss familj. Därför klassificeras asfalten i allmänhet som en löslighetsklass, eftersom den kännetecknas av att vara olöslig i n-alkaner.
Typiska problem som orsakas av asfaltener i råolja är exempelvis täta flockbildningar och avlagringar i reservoaren, borrhålen och transportledningarna, vilket i sin tur leder till drifts- och produktionskomplikationer samt ökade bearbetningskostnader.

Aggregering och flockning av asfalten illustrerade med Yen-modellen.
Med tillstånd av O. Mullins, Schlumberger.

Lösningen: Minskning av asfaltenutfällningar med ultraljud

Utfällda och flockade asfaltenpartiklar kan behandlas tillförlitligt med högeffektsultraljud. Högpresterande ultraljudsbehandling bryter ned asfaltenutfällningar och flockar till en liten partikelstorlek. Därigenom delas asfaltenen åter upp i mycket små partiklar, som inte orsakar igensättning eller stör bearbetningen av råolja. Ultraljudsdispergerare homogeniserar partiklarna i råoljan. Ofta tillsätts en kemisk stabilisator för att uppnå långvarig stabilitet. Detta innebär att ultraljudsbehandling kan minska makrostrukturerad asfaltenflockning, vilket förhindrar asfaltenavsättning på ytor, igensättning av porer i reservoaren, igensättning av borrhålet och ansamlingar i rörledningar.

Slutet av saltvattenflödningen under inverkan av ultraljudsvågor på olika ställen i mikromodellen.
Studie och upphovsrätt: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Forskning visar att minskning av asfalten med ultraljud är effektiv

Dehshibi et al. (2018) studerade effekterna av lågfrekvent ultraljudsbehandling med hög effekt (30kHz) på utfällning / flockning och avsättning av asfalten under temperaturkontroll. Ultraljudsbehandling minskade asfaltenavsättningen. Ultraljudsvågorna och den genererade akustiska kavitationen ökade oljeutvinningen genom en mekanism med skiktbildning av olja. Genom ultraljudsbehandling var det inte bara möjligt att bryta upp asfaltenagglomerat, utan även att reversera asfaltenavsättningen.
Dessutom kunde användningen av ultraljudsbehandling förhindra att porhalsar och porer täpptes till av stora asfaltenagglomerat. Därigenom undveks ett tryckfall till följd av asfaltenavsättning, och fluidflödet i porerna och porhalsarna förbättrades. Med bildanalys konstaterades att cirka 80% av den utfällda asfaltenen inte avsattes till följd av användningen av högeffektsultraljud. ”Med andra ord minskade asfaltenavsättningen med 80%, och följaktligen minskar sannolikheten för igensättning av mikrokanaler genom användning av ultraljud.” (Dehshibi et al., 2018)
Resultaten från Deshibis forskargrupp visade att ultraljudsvibrationer och kavitationsvibrationer kan avlägsna större asfaltenaggregat från ytor och föra ut dem i huvudflödet. Dessutom minskade ultraljudsbehandlingen mängden aggregerad asfalten (se figuren nedan). Bildanalysen visar att cirka 70% av den utfällda asfaltenen inte kommer att avsättas eftersom systemet utsätts för ultraljudsbehandling.

Slutet av saltvattenflödningen (magnesiumkloridlösning) under bestrålning med ultraljudsvågor: (a) asfaltenavsättningens reversibilitet (b) avlägsnande av asfalten.
Studie och upphovsrätt: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Högpresterande ultraljudsapparater

Hielscher Ultrasonics är specialiserat på utveckling, prototypframtagning, tillverkning och distribution av högpresterande ultraljudsprocessorer för krävande tillämpningar. Tack vare exceptionell prestanda, uthållighet, robusthet och tillförlitlighet installeras Hielschers ultraljudssystem för petrokemiska tillämpningar över hela världen. Typiska tillämpningar omfattar ultraljudsassisterad oxidativ avsvavling, emulgering av råolja, deagglomerering av asfalten, dispergering av scavenger-tillsatser och viskositetsminskning av tjockoljor. Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder, vilket krävs för krävande tillämpningar. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift dygnet runt, alla dagar i veckan. För ännu högre amplituder finns kundanpassade ultraljudssonotroder. Hielschers industriella system hanterar enkelt mycket höga viskositeter och kräver endast lite underhåll.
Kontakta oss nu för mer information om minskning av asfalten med ultraljud, installationsalternativ och priser! Vår välutbildade personal med lång erfarenhet diskuterar gärna dina processkrav med dig!
Tabellen nedan ger en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: