Het klinkt cliché, maar dingen worden erger voordat ze beter worden wanneer olie- en gasleidingen worden ontdaan van verontreinigingen, volgens onderzoekers van Rice University. Tot nu, niemand wist precies waarom.

Asfalten is een complex van koolwaterstofmoleculen die in ruwe olie worden aangetroffen. Het is de bron van waardevol asfalt en kan ook worden verwerkt tot waterdichtings- en dakbedekkingsmaterialen, corrosieremmers en andere producten, maar wanneer het zich ophoopt in een pijplijn, het is een probleem. Asfaltenen worden vaak het "cholesterol" van de olie-industrie genoemd, omdat bekend is dat ze coaguleren en de stroom van olie en gas in reservoirgesteente vertragen of zelfs stoppen.

Rijstingenieur Sibani Lisa Biswal en haar collega's gebruikten hun unieke microfluïdische apparaten, instrumenten die een kleine hoeveelheid vloeistof op een microchip gebruiken om een ​​test uit te voeren, vier commerciële chemische dispergeermiddelen onderzoeken die de ophoping van asfalteen in putten en pijpleidingen beperken. Met de apparaten konden ze kijken hoe de dispergeermiddelen reageren met asfaltenen.

De door Rice geleide studie verschijnt in het tijdschrift Energy and Fuels van de American Chemical Society.

Zorgen voor doorstroming door pijpleidingen is van het grootste belang bij de productie van olie en gas, dus voorschotten die helpen de lijnen duidelijk te houden, zijn belangrijk voor de industrie. Daten, chemische bedrijven hebben over het algemeen statische bulktests uitgevoerd op anti-asfalteenproducten, zei Biswal.

Het Rice-lab maakt microfluïdische apparaten met microscopisch kleine kanalen waardoor onderzoekers de dynamiek van asfalteenafzetting in realtime kunnen bekijken, met of zonder dispergeermiddelen en met verschillende stroomsnelheden.

"Alles in ons systeem is transparant, Biswal zei. "Ruwe olie is niet erg compatibel met de microfluïdische apparaten die anderen gebruiken (omdat de kanalen en pilaren te breed zijn), en het soort apparaten dat we maken was alleen mogelijk met recente materialen. We zijn een van de eerste groepen die het idee promootte dat we deze systemen kunnen gebruiken om oliestroomprocessen te visualiseren.

De apparaten laten olie rond pilaren stromen die slechts 125 micron breed zijn en laten kanalen achter die ongeveer zo groot zijn als die in oliehoudende formaties. Door een microscoop, Biswal en hoofdauteur en Rice afgestudeerde student Yu-Jiun Lin keken toe hoe asfalteen deltavormige klonten vormde voor en achter de pilaren, uiteindelijk vullen van de kanalen.

Wanneer chemische dispergeermiddelen aan de ruwe olie werden toegevoegd, zagen de onderzoekers iets wat ze niet hadden verwacht:de afzettingen verschenen nog eerder, maar begon toen af ​​te breken en weg te vallen in de stroom.

Dispergeermiddelen zijn ontworpen om asfalteendeeltjes kleiner te maken, en de experimenten hebben bewezen dat ze dat doen. "Het idee is, als je de ruwe olie nanodeeltjes kleiner maakt, het is minder waarschijnlijk dat ze zich in een pijpleiding kunnen afzetten of poreuze media kunnen verstoppen, ' zei Biswal.

"Maar tot nu toe zijn bijna alle tests op bulkschaal gedaan en heel weinig onder stromende omstandigheden. Bedrijven keken gewoon of hun chemicaliën deeltjes kleiner maken. En dat doen ze. Wat ze niet begrepen, is dat hoe kleiner het deeltje is , hoe kleiner de kans dat het de vloeistofstroom zal volgen. In aanwezigheid van dispergeermiddelen, deposito's kunnen zelfs erger worden."

De reddende genade, ze zei, is dat dispergeermiddelen asfalteen chemisch lijken te veranderen door de afstoting tussen de aggregaten te vergroten. Dat maakt het moeilijker voor deeltjes om aan elkaar te kleven. "We noemen ze zachtere asfaltenen, "Zei Biswal. "Er is niet veel kracht voor nodig om grote aggregaten te breken."

Lin said dispersant manufacturers typically use liters of crude oil in each test. "We just need a milliliter of crude, and we get better resolution than they do, " he said. "When the asphaltene content is very low, traditional methods fail to see a difference in chemicals, or even a deposit."

Co-authors of the paper are postdoctoral researcher Peng He, lecturer Mohammad Tavakkoli and Francisco Vargas, an assistant professor of chemical and biomolecular engineering, all from Rice; Nevin Thunduvila Mathew, Yap Yit Fatt and Afshin Goharzadeh of the Petroleum Institute, Abu Dhabi, United Arab Emirates; and John Chai, a professor of engineering and technology at the University of Huddersfield, United Kingdom. Biswal is an associate professor of chemical and biomolecular engineering and of materials science and nanoengineering.