磁分离技术在油田采出水处理中的应用

姚明修，祝 威，桂召龙

(中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257026)

磁分离技术在油田采出水处理中的应用

姚明修，祝 威，桂召龙

(中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257026)

在胜利油田草西联进行了现场试验，研究表明，磁种的粒径和磁化强度对磁盘吸附分离效果有较大的影响。以粒状磁粉为磁种时，处理后水质悬浮物和油含量达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》SY/T5329-2012 4级标准；以磁性净水剂作为磁种时，处理后水质悬浮物和油含量达到3级标准。

稀土磁盘；磁处理；油田采出水

随着胜利油田注水开发的延长，采出水中悬浮颗粒呈现出逐渐变小的趋势，由于缺乏絮凝的核心，水中的小油珠和小悬浮颗粒投加净水剂后形成的絮团质量轻，沉降效果下降，在目前处理工艺条件下即使保证药剂投加量，进一步提高处理效果仍然存在一定的难度， 各采油厂的污水处理达标率较低，影响了油田的注水开发效果。

磁盘吸附分离技术源于钢铁工业废水处理，是利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离，对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术可使它们具有磁性，借助外力磁场的作用，将废水中有磁性的悬浮固体分离出来，从而达到净化水的目的。与沉降、过滤等常规方法相比较，磁力分离法具有处理能力大、效率高、能量消耗少、设备简单紧凑等一系列优点，随着磁处理技术的发展，已在钢铁、炼化、造纸、河道水等领域应用，并趋向工业化[1-4]。

针对油田采出水处理存在的问题将磁分离技术用于油田采出水处理，有研究表明磁性颗粒处理含油污水有较好的效果[6]，利用磁力解决加药后絮团质量轻，沉降效果差的问题，为此，在大量室内研究的基础上，采用磁盘吸附分离技术在胜利油田草西联合站进行了500m3/d的矿场试验。

2 磁盘吸附分离技术原理

磁分离工艺常常与化学混凝工艺结合使用，前端通过化学混凝剂和助凝剂的作用，将污水中的杂质与投加的磁种生成密实的磁性絮团，进入磁盘吸附分离设备，磁盘吸附分离设备是由稀土永磁材料做成的磁盘串装而成,磁盘间为流水通道,通过对磁盘上磁极的布置,使磁盘间形成强磁场。当水流流经磁盘间的流道时,水中所含的磁性悬浮颗粒,受到磁场的吸引力Fm的作用,同时也受到重力Fg和水流阻力Fc的作用,当Fm大于(Fg+Fc)在磁力方向上的分量时,颗粒向磁源方向移动,从流体中分离出来,吸附到磁盘上。磁盘以0.125r/min～5r/min的转速运转,让悬浮物脱去大部分水分,运转到刮渣条时,形成隔磁卸渣带,由刮渣轮刮入螺旋输送机,被输送至存储池。刮渣后的磁盘重新转入水中,形成周而复始的稀土磁盘分离净化废水过程[5]。

图1 磁盘吸附分离技术工艺原理图

3 磁盘吸附分离工艺现场应用

矿场试验以磁种分类分别考察了粒状磁种和流体磁种与磁分离工艺配套使用工艺处理效果，工艺流程见图2。

图2 磁盘吸附分离工艺流程示意图

3.1 粒状磁种应用试验

3.1.1 试验参数

试验磁种为Fe3O4颗粒，呈黑褐色，饱和磁化强度为62emu/g，磁粉粒径45μm，纯度>95%，磁种投加量：200mg/L，处理效果主要考察油和悬浮含量物两项指标。

3.1.2 试验结果分析

(1)除油效果分析

图3 除油效果

磁盘吸附分离技术的除油作用主要依靠净水剂的化学混凝作用，使原油同污水中的机杂粘附在一起形成泥渣被排除，由图3结果可以看出，来水含油量存在较大的波动，平均含油量为95.56 mg/L，出水平均含油量为4.09 mg/L，达到了碎屑岩油藏注水水质推荐指标SY/T5329-94 2级标准。

(2)悬浮物去除效果分析

图4 悬浮物去除效果

由图4结果可以看出，悬浮物去除效果受来水悬浮物浓度变化的影响不大，出水悬浮物浓度在10 mg/L以下，平均悬浮物浓度为7.08mg/L，达到了注水4级标准。

3.2 流体磁种应用试验研究

3.2.1 试验参数

试验磁种为流态化的磁性净水剂，饱和磁化强度为55.82 emu.g-1，粒径50nm，磁性净水剂投加量50mg/L，磁种投加后不再回收。

3.2.2 试验结果分析

(1)含油量检测分析

由图5结果可以看出，应用流体磁种处理后水中平均含油量为0.51mg/L，除油率达到99.43%，流体磁种的处理效果较粒状磁种更好，分析原因是磁性流体的粒径更小，分散性更好，可将污水中的原油吸附，同时加入的净水剂的混凝破乳作用进一步对原油进行去除。

图5 除油效果

(2)悬浮物检测分析

图6 悬浮物去除效果

由图 6结果可以看出，应用流体磁种后悬浮物去除效果得到进一步提升，平均悬浮物浓度达到了2.33mg/L，磁性流体替代磁粉处理后含油量和悬浮物指标均可以达到注水3级标准。

两阶段的试验可以看出，无论粒状磁种或流体磁种对含油量和悬浮物均有较好的去除效果，应用流体磁种处理效果优于粒状磁种，流体磁种磁化强度高，粒径小，与混凝作用生成的絮团结合程度强，分离效果好，也说明磁种的磁性和粒径对磁盘吸附分离工艺的影响较大，因此建议应用磁盘吸附工艺时配套磁化强度高、粒径小的磁种。

试验期间，对比磁盘吸附分离工艺与草西联混凝沉降过滤工艺处理效果，应用流体磁种处理后水质指标优于站内现有混凝沉降过滤工艺，磁种絮凝技术较好的解决了油田采出水絮体较轻、沉降效果差的问题，进一步提高了采出水处理效果。

磁盘吸附分离工艺的另外一大技术特点是在污水处理的同时实现了泥水分离，污泥连续排放，经检测排出污泥的平均含水率为96%，污泥含水率较常规排泥方式降低，从而减少了污泥的体积，方便后续进一步处理处置。

3.3 处理成本

针对草西联污水，以Fe3O4为磁种，处理成本为0.23元/m3，处理精度可达到回注水4级标准；以磁性净水剂为磁种，处理精度可达到回注水3级标准，但由于流体磁种成本较高且无法回收利用，处理成本增加到0.84元/m3。

4 结语

磁盘吸附分离技术处理油田采出水是可行的，配套磁种的不同可以实现不同的处理精度，配套流体磁种时处理精度优于混凝沉降过滤工艺，处理水质可达到回注水3级标准。

磁盘吸附分离技术相比目前油田常用的混凝沉降过滤工艺工艺流程短，占地面积小，可同步实现污水净化与污泥回收，较好的解决了油田采出水絮体质量轻，沉降效果差的问题，在油田采出水处理尤其是边远断块的小水量污水处理以及钻井作业废液等高难度废水处理具有良好的推广应用前景。

[1] 孙 巍,李 真,吴松海,等. 磁分离技术在污水处理中的应用[J].磁性材料及器件, 2006,37(4):6-10.

[2] 胡相礼.絮凝磁分离一体机在热轧废水处理中的应[J]. 轧钢,2006,23(6):72:73.

[3] 刘宏宇.稀土磁盘在轧钢废水处理中的应用[J].冶金设备,2004(1):62-64.

[4] 雷国元.磁种和磁处理技术在废水处理中的应用[J].上海环境科学, 1997,16(11):24-27.

[5] 姜湘山，李慧星. 新型内构式稀土磁盘废水处理器的研制与应用[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(5):93-94.

[6] 袁维富,刘炳泗.磁性粉末净化含油污水[J].环境化学，1991,10(4):12-18.

(本文文献格式：姚明修.磁分离技术在油田采出水处理中的应用[J].山东化工，2016，45(04)：138-140.)

新一代超微粉碎设备——MTM冲击磨

国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司研发的新一代超微粉碎设备--MTM冲击磨被科技部评为国家重点新产品。

MTM冲击磨是一种具有多种粉碎结构之间能快速切换、具有一定防爆结构的新型超微粉碎设备。专家认为，该产品原理先进，设计有五种不同结构的转子及带轮拆卸、更换、锁定装置，可根据不同物料粉碎要求选用不同的转子和转速，用同一机可进行粗碎、中碎、细碎、超微粉碎和对粘性、热敏性物料的粉碎，填补了国内多转子超微粉碎设备的空白。产品具有适用范围广、转子更换方便、细度好、维修简便和成本低等特点，技术处于国内领先，达到国际同类产品水平。产品价格仅为进口设备价的八分之一，能替代进口设备。广泛适用于干法粉碎化工、医药、食品、染料、塑料、饲料、非金属矿、填料、建筑材料等行业不同物料低到中等硬度的超微粉碎；同时为众多科研院所提供了良好的实验机型。特制机型分别可对易爆物料、高硬度物料进行超微粉碎，能满足特种粉碎要求。

经浙江省质量技术监督检测研究院检测，各项性能指标符合产品标准要求。经多家用户使用证实，质量稳定可靠，能显著提高粉体产品的品质、增加产品附加值。

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Application of Magnetic Separating Technology in Oil field Wasterwater Treatment

Yao Mingxiu ， Zhu Wei ， Gui Zhaolong

(Shengli Oilfield Shengli Engineering and Consulting Company,Dongying 257026,China)

Conducted a field test in CaoXiLian shengli oil field，the results show that，the size of magnetic seeding and magnetization have a greater impact on treatment effect。When use magnetic powder for magnetic seeding，suspended solids and oil content of effluent quality achieve 4-level standard of SY/T5329-2012，when use fluid magnetic seeding，suspended solids and oil content of Effluent quality achieve 3-level standard of SY/T5329-94.

rare-earth discs；magnetic treatment；oil field wasterwater

2016-01-18

姚明修(1983—)，山东省潍坊市人，工程师，2008年毕业于青岛理工大学环境工程专业，获硕士学位，现从事于油田采出水处理及环保方面的研究工作。

TE991.2

A

1008-021X(2016)04-0138-03