Minskad nedfall av asfalten med Power Ultrasonics
Asfaltenutfällning ger upphov till många problem i oljeproduktionen genom att minska permeabiliteten, ändra bevätningsbarheten i reservoarberget, blockeringen av borrhålen samt skapa ett betydande tryckfall runt produktionsbrunnen. Ultraljudsbeläggning och dispersion av asfalten förhindrar och avjämnar bildandet av asfaltenflockar och deras avsättning.
Problemet: Asfaltener i råolja
Asfalten är ett fast ämne som finns i råolja och som anses vara besvärligt eftersom det orsakar allvarliga problem under produktion och transport av råolja från borrbrunnen. Asfaltener är en mycket komplex klass av molekyler och förekommer i olika molekylstrukturer – a factor which contributes to the problem as different forms of asphaltene cause problems with different degrees of severity. Asphaltene’s many different structures also makes it hard to generalize it into a specific family. Therefore, asphaltene is generally classified as a solubility class, since it is characterized as being insoluble in n-alkanes.
Typiska problem som orsakas av asfaltener i råolja är t.ex. täta flockningar och avlagringar i reservoaren, borrhål och transportledningar, vilket i sin tur leder till drifts- och produktionskomplikationer och ökade bearbetningskostnader.

Aggregering och flockning av asfalt avbildad i Yen-modellen.
Med tillstånd av O. Mullins, Schlumberger.

Ultraljudsprocessorn UIP16000 är en högpresterande homogenisator för behandling av råolja
Lösningen: ultraljudsreduktion av asfaltenutfällningar
Utfällda och flockulerade asfaltenpartiklar kan åtgärdas på ett tillförlitligt sätt genom ultraljud. Ultraljud med hög prestanda bryter asphaltenfällningar och flockar ner till en liten partikelstorlek. På så sätt dissocieras asfalten tillbaka till mycket små partiklar, som inte täpper till eller stör den grova bearbetningen. Ultraljudsdispergeringsmedel homogeniserar partiklarna i råoljan. Ofta tillsätts en kemisk stabilisator för att få långsiktig stabilitet. Detta innebär att ultraljud kan minska makrostrukturerad asfaltenflockning, vilket förhindrar asfaltavsättning på ytor, porpluggning i behållaren, pluggning av borrhål och uppbyggnader i rörledningar.

Slut på saltvattenöversvämning under ultraljudsvågor på olika platser i mikromodellen.
Studier och upphovsrätt: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)
- Minskning av partikelstorlek av asfalten
- Nedbrytning av asfaltenagglomerat
- Hämning av flockning
- Minskning av viskositeten hos råoljan

Ultraljudsinstallation av 3x UIP1000hdT för bearbetning av råolja
Forskning visar att ultraljudsreduktion av asfalten är effektiv
Dehshibi et al. (2018) studerade effekterna av lågfrekvent, högeffekts ultraljud (30kHz) på asfaltenutfällning? flockning och deposition under temperaturkontroll. Ultraljud minskade asfaltenavlagringen. Ultraljudsvågor och den genererade akustiska kavitationen orsakade ökad oljeproduktion genom oljeskiktningsmekanism. Via ultraljudsbehandling var det inte bara möjligt att bryta upp asfaltenagglomerat, utan även att vända asfaltenavlagringen.
Moreover, the application of ultrasonication could prevent the blockage of throats and pores with large agglomerated asphaltene. Thereby, a pressure drop due to asphaltene deposition was avoided and the fluid flow in the pores and throats was improved. Using image analysis it was found that as a result of applying power ultrasound about 80% of precipitated asphaltene did not deposit. “In other words, 80% of asphaltene deposition reduced and consequently probability of blockage of micro channels reduces due to using ultrasonic.” (Dehshibi et al., 2018)
The findings of the study of Deshibi’s research group demonstrated that ultrasonic vibration and cavitation vibration can remove larger asphaltene aggregates from surfaces and move them into the bulk of flow. Furthermore, the ultrasonic processing reduced the amount of aggregated asphaltene (see figure below). Based on the image analysis, about 70% of asphaltene precipitated will not be deposited due to the subjection of the system to sonication.

Slut på saltlösning (magnesiumkloridlösning) översvämning under ultraljudsvågor bestrålning: (a) reversibiliteten av asfaltendepositionen (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, prototyper, tillverkning och distribution av högpresterande ultraljudsprocessorer för tunga applikationer. På grund av exceptionell prestanda, uthållighet, robusthet och tillförlitlighet installeras Hielscher ultraljudssystem för petrokemiska applikationer över hela världen. Typiska tillämpningar inkluderar ultraljudsassisterad oxidativ avsvavling, råoljeemulgering, asfaltendeagglomerering, scavenger-dispersion och viskositetsreduktion av tunga oljor. Hielscher Ultraljud’ industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes, which are required for heavy duty applications. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. Hielscher’s industrial systems easily handle very high viscosities and require low maintenance only.
Kontakta oss nu för att få mer information om ultraljudsasfaltenreduktion, installationsalternativ och priser! Vår välutbildade, mångåriga erfarenhet diskuterar gärna dina processkrav med dig!
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
---|---|---|
1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss!? Fråga oss!
Litteratur? Referenser
- 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.
Fakta som är värda att veta
Asfaltener
Asphaltenes consist primarily of carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and sulfur, as well as trace amounts of vanadium and nickel. The C:H ratio is approximately 1:1.2, but varies depending on the asphaltene source. Asphaltene is defined as “the heaviest component of petroleum fluids that is insoluble in light n-alkanes such as n-pentane or n-heptane, but soluble in aromatics such as toluene” (Goual 2012)
Asfalten kan identifieras och klassificeras efter följande egenskaper:
- Fast: Asfalten är en fast fas som homogeniseras i råoljan vid reservoarförhållanden.
- n-alkanolöslig: Asfalten klassificeras som en löslighetsklass eftersom den har flera strukturer, och därför är det extremt svårt att tillhandahålla en generaliserad struktur för den. Det definieras därför som den komponent i råoljan med högst molekylvikt som är olöslig i lätta n-alkaner såsom n-pentan eller n-heptan och löslig i aromater som toluen eller xylen.
- Mycket polär: Asfalten är en av mycket få komponenter i råolja som är mycket polär, i motsats till råolja som helhet, som anses vara icke-polär.
- Heteroatomer: Asfalten är förknippad med heteroatomer, främst manifesterade i kväve, syre och svavel.

Hielscher Ultrasonics levererar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.