Rice-onderzoekers hebben een lab op een chip gebouwd dat de ophoping van asfaltenen in oliehoudend gesteente zichtbaar maakt. Dat maakt tevens een beetje duidelijker hoe de chemische toevoegingen werken die verstopping moeten tegengaan, schrijven Sibani Lisa Biswal en collega’s in het tijdschrift Energy & Fuels.

Die asfaltenen vormen de basis van bitumen en asfalt. Maar ze staan tevens bekend als de cholesterol van de olie-industrie: de taaie mix van koolwaterstoffen verstopt eerst het poreuze gesteente waaruit aardolie en aardgas worden gewonnen, en vervolgens de leidingen waardoor die grondstoffen worden afgevoerd. Om verstopping te voorkomen voegt de olie-industrie vaak stoffen zoals alkylfenolen toe, die óf de asfalteenbrokken dispergeren tot kleinere deeltjes óf de stabliiliteit in oplossing dusdanig verhogen dat ze niet meer neerslaan.

Probleem daarbij is onder meer dat diameter van de gemiddelde leidingen vele malen groter is dan die van een porie. Toevoegingen, die verstopping in de een voorkomen, werken soms averechts in de andere. En de keuze van die toevoegingen was tot nu toe eigenlijk nattevingerwerk omdat niemand wist wat ze op microschaal precies met die asfaltenen doen - zeker niet in zo’n porie. Meten óf de deeltjes kleiner werden was zo’n beetje het enige dat men deed.

Biswal en collega’s presenteren nu een transparante chip met een woud van 125 micrometer dikke pilaartjes, als nabootsing van de condities in poreus gesteente.

Laat je hier olie doorheen stromen, dan zie je dat asfalteen zich in eerste instantie ophoopt op de plekken waar de minste stroming staat, dus vlak voor én vlak achter elk pilaartje. De ophopingen worden steeds groter totdat ze ook de ruimtes tussen de pilaartjes gaan verstoppen.

Tot zover is het niet zo’n verrassing. Maar wat je ook ziet is dat kleinere deeltjes de verstopping juist erger kunnen maken dan grotere, omdat ze minder makkelijk door de stroom worden meegenomen.

Dat de gebruikelijke dispergeermiddelen tóch werken, heeft dan ook niets te maken met het verkleinen van de deeltjes. Wel met het feit dat ze het oppervlak van die deeltjes bedekken en zorgen dat ze elkaar gaan afstoten. Zo duwen ze elkaar de stroom weer in.

Onderstaand filmpje laat het zien: bovenin is geen dispergeermiddel toegevoegd, onderin wel.

Dat niemand eerder zo’n chip heeft bedacht, komt volgens Biswal onder meer omdat het nog maar sinds kort mogelijk is om chips met dermate kleine pilaartjes te maken. Er is wel eens eerder een bitumentestchip gepresenteerd, maar die mat alleen hoeveel asfalteen er in de olie zat.

bron: Rice University