磁分離技術在油田采出水處理中的應用

姚明修，祝 威，桂召龍

(中石化石油工程設計有限公司，山東東營 257026)

磁分離技術在油田采出水處理中的應用

姚明修，祝 威，桂召龍

(中石化石油工程設計有限公司，山東東營 257026)

在勝利油田草西聯進行了現場試驗，研究表明，磁種的粒徑和磁化強度對磁盤吸附分離效果有較大的影響。以粒狀磁粉為磁種時，處理后水質懸浮物和油含量達到《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》SY/T5329-2012 4級標準；以磁性凈水劑作為磁種時，處理后水質懸浮物和油含量達到3級標準。

稀土磁盤；磁處理；油田采出水

隨著勝利油田注水開發的延長，采出水中懸浮顆粒呈現出逐漸變小的趨勢，由于缺乏絮凝的核心，水中的小油珠和小懸浮顆粒投加凈水劑后形成的絮團質量輕，沉降效果下降，在目前處理工藝條件下即使保證藥劑投加量，進一步提高處理效果仍然存在一定的難度， 各采油廠的污水處理達標率較低，影響了油田的注水開發效果。

磁盤吸附分離技術源于鋼鐵工業廢水處理，是利用廢水中雜質顆粒的磁性進行分離，對于水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁性接種技術可使它們具有磁性，借助外力磁場的作用，將廢水中有磁性的懸浮固體分離出來，從而達到凈化水的目的。與沉降、過濾等常規方法相比較，磁力分離法具有處理能力大、效率高、能量消耗少、設備簡單緊湊等一系列優點，隨著磁處理技術的發展，已在鋼鐵、煉化、造紙、河道水等領域應用，并趨向工業化[1-4]。

針對油田采出水處理存在的問題將磁分離技術用于油田采出水處理，有研究表明磁性顆粒處理含油污水有較好的效果[6]，利用磁力解決加藥后絮團質量輕，沉降效果差的問題，為此，在大量室內研究的基礎上，采用磁盤吸附分離技術在勝利油田草西聯合站進行了500m3/d的礦場試驗。

2 磁盤吸附分離技術原理

磁分離工藝常常與化學混凝工藝結合使用，前端通過化學混凝劑和助凝劑的作用，將污水中的雜質與投加的磁種生成密實的磁性絮團，進入磁盤吸附分離設備，磁盤吸附分離設備是由稀土永磁材料做成的磁盤串裝而成,磁盤間為流水通道,通過對磁盤上磁極的布置,使磁盤間形成強磁場。當水流流經磁盤間的流道時,水中所含的磁性懸浮顆粒,受到磁場的吸引力Fm的作用,同時也受到重力Fg和水流阻力Fc的作用,當Fm大于(Fg+Fc)在磁力方向上的分量時,顆粒向磁源方向移動,從流體中分離出來,吸附到磁盤上。磁盤以0.125r/min～5r/min的轉速運轉,讓懸浮物脫去大部分水分,運轉到刮渣條時,形成隔磁卸渣帶,由刮渣輪刮入螺旋輸送機,被輸送至存儲池。刮渣后的磁盤重新轉入水中,形成周而復始的稀土磁盤分離凈化廢水過程[5]。

圖1 磁盤吸附分離技術工藝原理圖

3 磁盤吸附分離工藝現場應用

礦場試驗以磁種分類分別考察了粒狀磁種和流體磁種與磁分離工藝配套使用工藝處理效果，工藝流程見圖2。

圖2 磁盤吸附分離工藝流程示意圖

3.1 粒狀磁種應用試驗

3.1.1 試驗參數

試驗磁種為Fe3O4顆粒，呈黑褐色，飽和磁化強度為62emu/g，磁粉粒徑45μm，純度>95%，磁種投加量：200mg/L，處理效果主要考察油和懸浮含量物兩項指標。

3.1.2 試驗結果分析

(1)除油效果分析

圖3 除油效果

磁盤吸附分離技術的除油作用主要依靠凈水劑的化學混凝作用，使原油同污水中的機雜粘附在一起形成泥渣被排除，由圖3結果可以看出，來水含油量存在較大的波動，平均含油量為95.56 mg/L，出水平均含油量為4.09 mg/L，達到了碎屑巖油藏注水水質推薦指標SY/T5329-94 2級標準。

(2)懸浮物去除效果分析

圖4 懸浮物去除效果

由圖4結果可以看出，懸浮物去除效果受來水懸浮物濃度變化的影響不大，出水懸浮物濃度在10 mg/L以下，平均懸浮物濃度為7.08mg/L，達到了注水4級標準。

3.2 流體磁種應用試驗研究

3.2.1 試驗參數

試驗磁種為流態化的磁性凈水劑，飽和磁化強度為55.82 emu.g-1，粒徑50nm，磁性凈水劑投加量50mg/L，磁種投加后不再回收。

3.2.2 試驗結果分析

(1)含油量檢測分析

由圖5結果可以看出，應用流體磁種處理后水中平均含油量為0.51mg/L，除油率達到99.43%，流體磁種的處理效果較粒狀磁種更好，分析原因是磁性流體的粒徑更小，分散性更好，可將污水中的原油吸附，同時加入的凈水劑的混凝破乳作用進一步對原油進行去除。

圖5 除油效果

(2)懸浮物檢測分析

圖6 懸浮物去除效果

由圖 6結果可以看出，應用流體磁種后懸浮物去除效果得到進一步提升，平均懸浮物濃度達到了2.33mg/L，磁性流體替代磁粉處理后含油量和懸浮物指標均可以達到注水3級標準。

兩階段的試驗可以看出，無論粒狀磁種或流體磁種對含油量和懸浮物均有較好的去除效果，應用流體磁種處理效果優于粒狀磁種，流體磁種磁化強度高，粒徑小，與混凝作用生成的絮團結合程度強，分離效果好，也說明磁種的磁性和粒徑對磁盤吸附分離工藝的影響較大，因此建議應用磁盤吸附工藝時配套磁化強度高、粒徑小的磁種。

試驗期間，對比磁盤吸附分離工藝與草西聯混凝沉降過濾工藝處理效果，應用流體磁種處理后水質指標優于站內現有混凝沉降過濾工藝，磁種絮凝技術較好的解決了油田采出水絮體較輕、沉降效果差的問題，進一步提高了采出水處理效果。

磁盤吸附分離工藝的另外一大技術特點是在污水處理的同時實現了泥水分離，污泥連續排放，經檢測排出污泥的平均含水率為96%，污泥含水率較常規排泥方式降低，從而減少了污泥的體積，方便后續進一步處理處置。

3.3 處理成本

針對草西聯污水，以Fe3O4為磁種，處理成本為0.23元/m3，處理精度可達到回注水4級標準；以磁性凈水劑為磁種，處理精度可達到回注水3級標準，但由于流體磁種成本較高且無法回收利用，處理成本增加到0.84元/m3。

4 結語

磁盤吸附分離技術處理油田采出水是可行的，配套磁種的不同可以實現不同的處理精度，配套流體磁種時處理精度優于混凝沉降過濾工藝，處理水質可達到回注水3級標準。

磁盤吸附分離技術相比目前油田常用的混凝沉降過濾工藝工藝流程短，占地面積小，可同步實現污水凈化與污泥回收，較好的解決了油田采出水絮體質量輕，沉降效果差的問題，在油田采出水處理尤其是邊遠斷塊的小水量污水處理以及鉆井作業廢液等高難度廢水處理具有良好的推廣應用前景。

[1] 孫 巍,李 真,吳松海,等. 磁分離技術在污水處理中的應用[J].磁性材料及器件, 2006,37(4):6-10.

[2] 胡相禮.絮凝磁分離一體機在熱軋廢水處理中的應[J]. 軋鋼,2006,23(6):72:73.

[3] 劉宏宇.稀土磁盤在軋鋼廢水處理中的應用[J].冶金設備,2004(1):62-64.

[4] 雷國元.磁種和磁處理技術在廢水處理中的應用[J].上海環境科學, 1997,16(11):24-27.

[5] 姜湘山，李慧星. 新型內構式稀土磁盤廢水處理器的研制與應用[J].環境污染治理技術與設備,2003,4(5):93-94.

[6] 袁維富,劉炳泗.磁性粉末凈化含油污水[J].環境化學，1991,10(4):12-18.

(本文文獻格式：姚明修.磁分離技術在油田采出水處理中的應用[J].山東化工，2016，45(04)：138-140.)

新一代超微粉碎設備——MTM沖擊磨

國家高新技術企業浙江豐利粉碎設備有限公司研發的新一代超微粉碎設備--MTM沖擊磨被科技部評為國家重點新產品。

MTM沖擊磨是一種具有多種粉碎結構之間能快速切換、具有一定防爆結構的新型超微粉碎設備。專家認為，該產品原理先進，設計有五種不同結構的轉子及帶輪拆卸、更換、鎖定裝置，可根據不同物料粉碎要求選用不同的轉子和轉速，用同一機可進行粗碎、中碎、細碎、超微粉碎和對粘性、熱敏性物料的粉碎，填補了國內多轉子超微粉碎設備的空白。產品具有適用范圍廣、轉子更換方便、細度好、維修簡便和成本低等特點，技術處于國內領先，達到國際同類產品水平。產品價格僅為進口設備價的八分之一，能替代進口設備。廣泛適用于干法粉碎化工、醫藥、食品、染料、塑料、飼料、非金屬礦、填料、建筑材料等行業不同物料低到中等硬度的超微粉碎；同時為眾多科研院所提供了良好的實驗機型。特制機型分別可對易爆物料、高硬度物料進行超微粉碎，能滿足特種粉碎要求。

經浙江省質量技術監督檢測研究院檢測，各項性能指標符合產品標準要求。經多家用戶使用證實，質量穩定可靠，能顯著提高粉體產品的品質、增加產品附加值。

咨詢熱線：0575-83105888、83100888、83185888、83183618 網址：www.zjfengli.com 郵箱：fengli@zjfengli.cn

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—)，山東省濰坊市人，工程師，2008年畢業于青島理工大學環境工程專業，獲碩士學位，現從事于油田采出水處理及環保方面的研究工作。

TE991.2

A

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