Giảm lắng đọng asphaltene bằng siêu âm công suất cao

Sự kết tủa asphaltene gây ra nhiều vấn đề trong khai thác dầu do làm giảm độ thấm, thay đổi tính thấm ướt của đá vỉa, gây tắc nghẽn giếng cũng như tạo ra sự sụt giảm áp suất đáng kể quanh giếng khai thác. Phá kết tụ và phân tán asphaltene bằng siêu âm giúp ngăn ngừa và khắc phục sự hình thành các bông asphaltene cũng như sự lắng đọng của chúng.

Vấn đề: Asphaltene trong dầu thô

Asphaltene là chất rắn có trong dầu thô, được xem là thành phần gây phiền toái vì gây ra các vấn đề nghiêm trọng trong quá trình khai thác và vận chuyển dầu thô từ giếng khoan. Asphaltene là một nhóm phân tử rất phức tạp với nhiều cấu trúc phân tử khác nhau – yếu tố góp phần gây ra vấn đề vì các dạng asphaltene khác nhau gây ra những vấn đề với mức độ nghiêm trọng khác nhau. Sự đa dạng về cấu trúc của asphaltene cũng khiến việc quy chúng vào một họ cụ thể trở nên khó khăn. Vì vậy, asphaltene thường được phân loại thành một nhóm theo độ hòa tan, do có đặc tính không tan trong các n-alkan.
Các vấn đề điển hình do asphaltene trong dầu thô gây ra bao gồm sự tạo bông dày đặc và các lớp lắng đọng trong vỉa, lỗ khoan và đường ống vận chuyển, từ đó dẫn đến những khó khăn trong vận hành và khai thác, đồng thời làm tăng chi phí xử lý.

Sự kết tụ và tạo bông asphaltene được minh họa trong mô hình Yen.
Được cung cấp bởi O. Mullins, Schlumberger.

Giải pháp: Giảm các kết tủa asphaltene bằng siêu âm

Các hạt asphaltene đã kết tủa và tạo bông có thể được xử lý một cách đáng tin cậy bằng siêu âm công suất cao. Siêu âm hiệu năng cao phá vỡ các kết tủa và bông asphaltene thành các hạt có kích thước nhỏ. Nhờ đó, asphaltene được phân tách trở lại thành các hạt rất nhỏ, không gây tắc nghẽn hoặc cản trở quá trình xử lý dầu thô. Các thiết bị phân tán siêu âm phân bố đồng đều các hạt trong dầu thô. Chất ổn định hóa học thường được bổ sung để đạt độ ổn định lâu dài. Điều này có nghĩa là xử lý siêu âm có thể làm giảm sự tạo bông asphaltene có cấu trúc vĩ mô, qua đó ngăn ngừa asphaltene lắng đọng trên bề mặt, gây bít lỗ rỗng trong vỉa, gây tắc giếng và tích tụ trong đường ống.

Kết thúc quá trình bơm ép nước muối dưới tác động của sóng siêu âm tại các vị trí khác nhau trong mô hình vi mô.
Nghiên cứu và bản quyền: Deshibi et al.2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nghiên cứu chứng minh hiệu quả giảm asphaltene bằng siêu âm

Dehshibi et al. (2018) đã nghiên cứu tác động của siêu âm tần số thấp, công suất cao (30kHz) đối với sự kết tủa / tạo bông và lắng đọng asphaltene trong điều kiện kiểm soát nhiệt độ. Xử lý siêu âm làm giảm sự lắng đọng asphaltene. Sóng siêu âm và hiện tượng xâm thực âm được tạo ra làm tăng sản lượng dầu thông qua cơ chế phân lớp dầu. Xử lý siêu âm không chỉ có thể phá vỡ các khối kết tụ asphaltene mà thậm chí còn có thể đảo ngược sự lắng đọng asphaltene.
Hơn nữa, việc ứng dụng siêu âm có thể ngăn các khối kết tụ asphaltene lớn làm tắc cổ lỗ rỗng và lỗ rỗng. Nhờ đó, tránh được sự sụt giảm áp suất do asphaltene lắng đọng và cải thiện dòng chảy của lưu chất trong các lỗ rỗng và cổ lỗ rỗng. Phân tích hình ảnh cho thấy, nhờ ứng dụng siêu âm công suất cao, khoảng 80% asphaltene đã kết tủa không lắng đọng. “Nói cách khác, sự lắng đọng asphaltene giảm 80% và do đó xác suất tắc nghẽn các vi kênh giảm nhờ sử dụng siêu âm.” (Dehshibi et al., 2018)
Kết quả nghiên cứu của nhóm Deshibi cho thấy dao động siêu âm và dao động do xâm thực có thể loại bỏ các khối kết tụ asphaltene lớn hơn khỏi bề mặt và đưa chúng vào phần bên trong của dòng chảy. Hơn nữa, xử lý siêu âm làm giảm lượng asphaltene kết tụ (xem hình bên dưới). Dựa trên phân tích hình ảnh, khoảng 70% asphaltene đã kết tủa sẽ không lắng đọng do hệ thống được xử lý siêu âm.

Kết thúc quá trình bơm ép nước muối (dung dịch magie clorua) dưới tác động chiếu sóng siêu âm: (a) tính thuận nghịch của sự lắng đọng asphaltene (b) loại bỏ asphaltene.
Nghiên cứu và bản quyền: Deshibi et al. 2018 (CC BY-NC-ND 4.0)

Thiết bị siêu âm hiệu năng cao

Hielscher Ultrasonics chuyên phát triển, chế tạo nguyên mẫu, sản xuất và phân phối các thiết bị xử lý siêu âm hiệu năng cao cho các ứng dụng tải nặng. Nhờ hiệu năng vượt trội, độ bền, kết cấu vững chắc và độ tin cậy, các hệ thống siêu âm Hielscher được lắp đặt cho các ứng dụng hóa dầu trên toàn thế giới. Các ứng dụng điển hình bao gồm khử lưu huỳnh bằng oxy hóa có hỗ trợ siêu âm, nhũ hóa dầu thô, phá kết tụ asphaltene, phân tán chất bắt giữ và giảm độ nhớt của dầu nặng. Các thiết bị xử lý siêu âm công nghiệp của Hielscher Ultrasonics có thể cung cấp biên độ rất cao, cần thiết cho các ứng dụng tải nặng. Có thể dễ dàng duy trì liên tục biên độ lên đến 200µm khi vận hành 24/7. Đối với các biên độ cao hơn nữa, có sẵn các đầu sonotrode siêu âm được tùy chỉnh. Các hệ thống công nghiệp của Hielscher dễ dàng xử lý vật liệu có độ nhớt rất cao và chỉ cần ít bảo trì.
Liên hệ với chúng tôi ngay để biết thêm thông tin về giảm asphaltene bằng siêu âm, các phương án lắp đặt và giá cả! Đội ngũ nhân sự được đào tạo bài bản, giàu kinh nghiệm của chúng tôi sẽ rất vui được trao đổi với bạn về các yêu cầu quy trình của bạn!
Bảng dưới đây cung cấp thông tin tham khảo về năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi: