Зменшення відкладення асфальтенів за допомогою силового ультразвуку
Опади асфальтенів ініціюють численні проблеми у видобутку нафти через зниження водопроникності, зміну вологості порід пласта, засмічення стовбура свердловини, а також створення значного перепаду тиску навколо експлуатаційної свердловини. Ультразвукова деагломерація і диспергування асфальтенів запобігає і усуває утворення асфальтенових пластівців і їх відкладення.
Проблема: асфальтени в сирій нафті
Асфальтен - це тверда речовина, присутня в сирій нафті, яка вважається неприємною, оскільки викликає серйозні проблеми під час видобутку та транспортування нафти з бурової свердловини. Асфальтени є дуже складним класом молекул і зустрічаються в різних молекулярних структурах – Фактором, який сприяє виникненню проблеми, так як різні форми асфальтенів викликають проблеми з різним ступенем вираженості. Велика кількість різних структур асфальтену також ускладнює його узагальнення в певне сімейство. Тому асфальтен прийнято відносити до класу розчинності, оскільки він характеризується як нерозчинний у н-алканах.
Типовими проблемами, спричиненими асфальтенами в сирій нафті, є, наприклад, щільні пластівці та відкладення у резервуарі, свердловинах та транспортних трубопроводах, що згодом призводить до ускладнення роботи та виробництва та збільшення витрат на переробку.
Рішення: ультразвукове відновлення асфальтенових опадів
Осаджені та розфлокульовані частинки асфальтену можуть бути надійно відновлені за допомогою енергетичного ультразвуку. Високоефективна ультразвукова обробка розбиває асфальтенові опади і флокуляції до невеликого розміру частинок. Таким чином, асфальтен дисоціює назад на дуже дрібні частинки, які не забиваються і не заважають сирій обробці. Ультразвукові диспергатори гомогенізують частинки в сирій нафті. Часто для отримання тривалої стабільності додають хімічний стабілізатор. Це означає, що ультразвук може зменшити макроструктурну флокуляцію асфальтенів, що запобігає відкладенню асфальтенів на поверхнях, закупорці пір у резервуарі, закупорці стовбура свердловини та накопиченню в трубопроводах.
- Зменшення розміру частинок асфальтену
- Розщеплення асфальтенових агломератів
- Інгібування флокуляції
- Зниження в'язкості сирої нафти
Дослідження доводять ефективність ультразвукового відновлення асфальтенів
Dehshibi et al. (2018) вивчали вплив низькочастотного ультразвуку високої потужності (30 кГц) на опади/флокуляцію асфальтенів та осадження під контролем температури. Ультразвук зменшує відкладення асфальтенів. Ультразвукові хвилі і породжена акустична кавітація викликали збільшення видобутку нафти за допомогою механізму нашарування масла. За допомогою ультразвукової обробки вдалося не тільки розщепити асфальтенові агломерати, але навіть повернути назад відкладення асфальтенів.
Крім того, застосування ультразвуку може запобігти закупорці горла та пір великим агломерованим асфальтеном. Таким чином, вдалося уникнути падіння тиску за рахунок відкладення асфальтенів і поліпшити потік рідини в порах і горлі. За допомогою аналізу зображень було встановлено, що в результаті застосування потужного ультразвуку близько 80% асфальтенів, що випали в осад, не відкладаються. «Іншими словами, на 80% зменшується осадження асфальтенів і, як наслідок, знижується ймовірність закупорки мікроканалів завдяки використанню ультразвуку». (Dehshibi та ін., 2018)
Результати дослідження дослідницької групи Дешибі продемонстрували, що ультразвукова вібрація і кавітаційна вібрація можуть видаляти більші асфальтенові агрегати з поверхонь і переміщати їх в основну масу потоку. Крім того, за допомогою ультразвукової обробки зменшилася кількість агрегованого асфальтену (див. малюнок нижче). Виходячи з аналізу зображень, близько 70% асфальтену, що випав в осад, не буде осідати через схильність системи до ультразвукового випромінювання.
Високоефективні ультразвукові апарати
Hielscher Ultrasonics спеціалізується на розробці, створенні прототипів, виробництві та розповсюдженні високопродуктивних ультразвукових процесорів для важких умов експлуатації. Завдяки винятковій продуктивності, витривалості, міцності та надійності ультразвукові системи Hielscher встановлюються для нафтохімічних застосувань у всьому світі. Типові застосування включають окислювальну десульфуризацію за допомогою ультразвуку, емульгування сирої нафти, деагломерацію асфальтенів, дисперсію поглиначів і зниження в'язкості важких масел. Ультразвук Hielscher’ Промислові ультразвукові процесори можуть видавати дуже високі амплітуди, які потрібні для важких навантажень. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Промислові системи Hielscher легко справляються з дуже високою в'язкістю і вимагають лише недостатнього обслуговування.
Зв'яжіться з нами зараз, щоб отримати більше інформації про відновлення ультразвукового асфальтену, варіанти встановлення та ціни! Наші добре навчені, досвідчені люди будуть раді обговорити з вами ваші вимоги до процесу!
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
---|---|---|
Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література / Список літератури
- 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.
Факти, які варто знати
Асфальтени
Асфальтени складаються в основному з вуглецю, водню, азоту, кисню та сірки, а також незначних кількостей ванадію та нікелю. Співвідношення C:H становить приблизно 1:1,2, але варіюється в залежності від джерела асфальтенів. Асфальтен визначається як «найважчий компонент нафтових рідин, який не розчиняється в легких n-алканах, таких як н-пентан або н-гептан, але розчинний в ароматичних речовинах, таких як толуол» (Goual 2012)
Виявити і класифікувати асфальтен можна за такими ознаками:
- Тверда речовина: асфальтен - це тверда фаза, яка гомогенізується в сирій нафті в умовах резервуара.
- n-алкан нерозчинний: Асфальтен відносять до класу розчинності, оскільки він має кілька структур, і тому для нього надзвичайно важко забезпечити узагальнену структуру. Тому він визначається як компонент з найвищою молекулярною вагою в сирій нафті, який нерозчинний у легких n-алканах, таких як н-пентан або н-гептан, і розчинний у ароматичних речовинах, таких як толуол або ксилол.
- Високополярний: асфальтен є одним з небагатьох компонентів сирої нафти, який є дуже полярним, на відміну від сирої нафти в цілому, яка вважається неполярною.
- Гетероатоми: асфальтен пов'язаний з гетероатомами, в основному проявляються в азоті, кисні та сірці.