Sembra un cliché, ma le cose peggiorano prima di migliorare quando le linee del petrolio e del gas vengono ripulite dai contaminanti, secondo i ricercatori della Rice University. Fino ad ora, nessuno sapeva esattamente perché.

L'asfaltene è un complesso di molecole di idrocarburi presenti nel petrolio greggio. È la fonte di asfalto pregiato e può anche essere trasformato in materiali impermeabilizzanti e di copertura, inibitori di corrosione e altri prodotti, ma quando si accumula in una conduttura, sono guai. Gli asfalteni sono spesso chiamati il ​​"colesterolo" dell'industria petrolifera poiché è noto che coagulano e rallentano o addirittura arrestano il flusso di petrolio e gas nella roccia del serbatoio.

L'ingegnere del riso Sibani Lisa Biswal e i suoi colleghi hanno utilizzato i loro dispositivi microfluidici unici, strumenti che utilizzano una piccola quantità di fluido su un microchip per eseguire un test, per esaminare quattro disperdenti chimici commerciali che riducono l'accumulo di asfaltene nei pozzi e nelle condutture. I dispositivi hanno permesso loro di osservare come i disperdenti reagiscono con gli asfalteni.

Lo studio condotto da Rice appare sulla rivista Energy and Fuels dell'American Chemical Society.

Garantire il flusso attraverso le condutture è fondamentale nella produzione di petrolio e gas, quindi i progressi che aiutano a mantenere le linee chiare sono importanti per l'industria. Ad oggi, le aziende chimiche hanno generalmente eseguito test statici di massa su prodotti antiasfaltene, disse Bisval.

Il laboratorio Rice realizza dispositivi microfluidici con canali microscopici attraverso i quali i ricercatori possono osservare in tempo reale la dinamica della deposizione di asfalteni, con o senza disperdenti e a diverse portate.

"Tutto nel nostro sistema è trasparente, " Biswal ha detto. "Il petrolio greggio non è stato molto compatibile con i dispositivi microfluidici che altri stanno usando (perché i canali e i pilastri sono troppo larghi), e il tipo di dispositivi che stiamo realizzando è stato possibile solo con materiali recenti. Siamo uno dei primi gruppi a promuovere l'idea di poter utilizzare questi sistemi per visualizzare i processi del flusso di petrolio.

I dispositivi consentono all'olio di fluire attorno a pilastri larghi solo 125 micron e lasciano canali che hanno all'incirca le dimensioni di quelli nelle formazioni petrolifere. Attraverso un microscopio, Biswal e l'autore principale e studente laureato alla Rice Yu-Jiun Lin hanno osservato mentre l'asfaltone formava grumi a forma di delta davanti e dietro i pilastri, eventualmente riempiendo i canali.

Quando i disperdenti chimici sono stati aggiunti al grezzo, i ricercatori hanno visto qualcosa che non si aspettavano:i depositi sono apparsi anche prima, ma poi ha cominciato a rompersi e cadere nel flusso.

I disperdenti sono progettati per ridurre le particelle di asfaltene, e gli esperimenti lo hanno dimostrato. "L'idea è se riduci le nanoparticelle di petrolio greggio, è meno probabile che siano in grado di depositarsi all'interno di una conduttura o di tappare mezzi porosi, " ha detto Bisval.

"Ma quasi tutti i test fino ad ora sono stati eseguiti su larga scala e pochissimi in condizioni di flusso. Le aziende stavano solo verificando se le loro sostanze chimiche rendono le particelle più piccole. E lo fanno. Quello che non hanno capito è che più piccola è la particella. , meno è probabile che segua il flusso del fluido. In presenza di disperdenti, i depositi possono effettivamente peggiorare".

La grazia salvifica, lei disse, è che i disperdenti sembrano alterare chimicamente l'asfalto aumentando la repulsione tra gli aggregati. Ciò rende più difficile l'adesione delle particelle. "Li chiamiamo asfalteni più morbidi, " Biswal ha detto. "Non ci vuole molta forza per rompere grandi aggregati".

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, Regno Unito. Biswal is an associate professor of chemical and biomolecular engineering and of materials science and nanoengineering.