磁分離技術(shù)在油田采出水處理中的應(yīng)用

姚明修，祝 威，桂召龍

(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東東營(yíng) 257026)

磁分離技術(shù)在油田采出水處理中的應(yīng)用

姚明修，祝 威，桂召龍

(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東東營(yíng) 257026)

在勝利油田草西聯(lián)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究表明，磁種的粒徑和磁化強(qiáng)度對(duì)磁盤(pán)吸附分離效果有較大的影響。以粒狀磁粉為磁種時(shí)，處理后水質(zhì)懸浮物和油含量達(dá)到《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》SY/T5329-2012 4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；以磁性凈水劑作為磁種時(shí)，處理后水質(zhì)懸浮物和油含量達(dá)到3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

稀土磁盤(pán)；磁處理；油田采出水

隨著勝利油田注水開(kāi)發(fā)的延長(zhǎng)，采出水中懸浮顆粒呈現(xiàn)出逐漸變小的趨勢(shì)，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(tuán)質(zhì)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(jìn)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(dá)標(biāo)率較低，影響了油田的注水開(kāi)發(fā)效果。

磁盤(pán)吸附分離技術(shù)源于鋼鐵工業(yè)廢水處理，是利用廢水中雜質(zhì)顆粒的磁性進(jìn)行分離，對(duì)于水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁性接種技術(shù)可使它們具有磁性，借助外力磁場(chǎng)的作用，將廢水中有磁性的懸浮固體分離出來(lái)，從而達(dá)到凈化水的目的。與沉降、過(guò)濾等常規(guī)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(shè)備簡(jiǎn)單緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)，隨著磁處理技術(shù)的發(fā)展，已在鋼鐵、煉化、造紙、河道水等領(lǐng)域應(yīng)用，并趨向工業(yè)化[1-4]。

針對(duì)油田采出水處理存在的問(wèn)題將磁分離技術(shù)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(tuán)質(zhì)量輕，沉降效果差的問(wèn)題，為此，在大量室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上，采用磁盤(pán)吸附分離技術(shù)在勝利油田草西聯(lián)合站進(jìn)行了500m3/d的礦場(chǎng)試驗(yàn)。

2 磁盤(pán)吸附分離技術(shù)原理

磁分離工藝常常與化學(xué)混凝工藝結(jié)合使用，前端通過(guò)化學(xué)混凝劑和助凝劑的作用，將污水中的雜質(zhì)與投加的磁種生成密實(shí)的磁性絮團(tuán)，進(jìn)入磁盤(pán)吸附分離設(shè)備，磁盤(pán)吸附分離設(shè)備是由稀土永磁材料做成的磁盤(pán)串裝而成,磁盤(pán)間為流水通道,通過(guò)對(duì)磁盤(pán)上磁極的布置,使磁盤(pán)間形成強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)水流流經(jīng)磁盤(pán)間的流道時(shí),水中所含的磁性懸浮顆粒,受到磁場(chǎng)的吸引力Fm的作用,同時(shí)也受到重力Fg和水流阻力Fc的作用,當(dāng)Fm大于(Fg+Fc)在磁力方向上的分量時(shí),顆粒向磁源方向移動(dòng),從流體中分離出來(lái),吸附到磁盤(pán)上。磁盤(pán)以0.125r/min～5r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),讓?xiě)腋∥锩撊ゴ蟛糠炙?運(yùn)轉(zhuǎn)到刮渣條時(shí),形成隔磁卸渣帶,由刮渣輪刮入螺旋輸送機(jī),被輸送至存儲(chǔ)池。刮渣后的磁盤(pán)重新轉(zhuǎn)入水中,形成周而復(fù)始的稀土磁盤(pán)分離凈化廢水過(guò)程[5]。

圖1 磁盤(pán)吸附分離技術(shù)工藝原理圖

3 磁盤(pán)吸附分離工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

礦場(chǎng)試驗(yàn)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(jiàn)圖2。

圖2 磁盤(pán)吸附分離工藝流程示意圖

3.1 粒狀磁種應(yīng)用試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)參數(shù)

試驗(yàn)磁種為Fe3O4顆粒，呈黑褐色，飽和磁化強(qiáng)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(xiàng)指標(biāo)。

3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)除油效果分析

圖3 除油效果

磁盤(pán)吸附分離技術(shù)的除油作用主要依靠?jī)羲畡┑幕瘜W(xué)混凝作用，使原油同污水中的機(jī)雜粘附在一起形成泥渣被排除，由圖3結(jié)果可以看出，來(lái)水含油量存在較大的波動(dòng)，平均含油量為95.56 mg/L，出水平均含油量為4.09 mg/L，達(dá)到了碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)SY/T5329-94 2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)懸浮物去除效果分析

圖4 懸浮物去除效果

由圖4結(jié)果可以看出，懸浮物去除效果受來(lái)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(dá)到了注水4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 流體磁種應(yīng)用試驗(yàn)研究

3.2.1 試驗(yàn)參數(shù)

試驗(yàn)磁種為流態(tài)化的磁性凈水劑，飽和磁化強(qiáng)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(yàn)結(jié)果分析

(1)含油量檢測(cè)分析

由圖5結(jié)果可以看出，應(yīng)用流體磁種處理后水中平均含油量為0.51mg/L，除油率達(dá)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(shí)加入的凈水劑的混凝破乳作用進(jìn)一步對(duì)原油進(jìn)行去除。

圖5 除油效果

(2)懸浮物檢測(cè)分析

圖6 懸浮物去除效果

由圖 6結(jié)果可以看出，應(yīng)用流體磁種后懸浮物去除效果得到進(jìn)一步提升，平均懸浮物濃度達(dá)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(biāo)均可以達(dá)到注水3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

兩階段的試驗(yàn)可以看出，無(wú)論粒狀磁種或流體磁種對(duì)含油量和懸浮物均有較好的去除效果，應(yīng)用流體磁種處理效果優(yōu)于粒狀磁種，流體磁種磁化強(qiáng)度高，粒徑小，與混凝作用生成的絮團(tuán)結(jié)合程度強(qiáng)，分離效果好，也說(shuō)明磁種的磁性和粒徑對(duì)磁盤(pán)吸附分離工藝的影響較大，因此建議應(yīng)用磁盤(pán)吸附工藝時(shí)配套磁化強(qiáng)度高、粒徑小的磁種。

試驗(yàn)期間，對(duì)比磁盤(pán)吸附分離工藝與草西聯(lián)混凝沉降過(guò)濾工藝處理效果，應(yīng)用流體磁種處理后水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于站內(nèi)現(xiàn)有混凝沉降過(guò)濾工藝，磁種絮凝技術(shù)較好的解決了油田采出水絮體較輕、沉降效果差的問(wèn)題，進(jìn)一步提高了采出水處理效果。

磁盤(pán)吸附分離工藝的另外一大技術(shù)特點(diǎn)是在污水處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了泥水分離，污泥連續(xù)排放，經(jīng)檢測(cè)排出污泥的平均含水率為96%，污泥含水率較常規(guī)排泥方式降低，從而減少了污泥的體積，方便后續(xù)進(jìn)一步處理處置。

3.3 處理成本

針對(duì)草西聯(lián)污水，以Fe3O4為磁種，處理成本為0.23元/m3，處理精度可達(dá)到回注水4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；以磁性凈水劑為磁種，處理精度可達(dá)到回注水3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但由于流體磁種成本較高且無(wú)法回收利用，處理成本增加到0.84元/m3。

4 結(jié)語(yǔ)

磁盤(pán)吸附分離技術(shù)處理油田采出水是可行的，配套磁種的不同可以實(shí)現(xiàn)不同的處理精度，配套流體磁種時(shí)處理精度優(yōu)于混凝沉降過(guò)濾工藝，處理水質(zhì)可達(dá)到回注水3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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

[1] 孫 巍,李 真,吳松海,等. 磁分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)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(jī)在熱軋廢水處理中的應(yīng)[J]. 軋鋼,2006,23(6):72:73.

[3] 劉宏宇.稀土磁盤(pán)在軋鋼廢水處理中的應(yīng)用[J].冶金設(shè)備,2004(1):62-64.

[4] 雷國(guó)元.磁種和磁處理技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用[J].上海環(huán)境科學(xué), 1997,16(11):24-27.

[5] 姜湘山，李慧星. 新型內(nèi)構(gòu)式稀土磁盤(pán)廢水處理器的研制與應(yīng)用[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)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(huán)境化學(xué)，1991,10(4):12-18.

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

新一代超微粉碎設(shè)備——MTM沖擊磨

國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司研發(fā)的新一代超微粉碎設(shè)備--MTM沖擊磨被科技部評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品。

MTM沖擊磨是一種具有多種粉碎結(jié)構(gòu)之間能快速切換、具有一定防爆結(jié)構(gòu)的新型超微粉碎設(shè)備。專家認(rèn)為，該產(chǎn)品原理先進(jìn)，設(shè)計(jì)有五種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子及帶輪拆卸、更換、鎖定裝置，可根據(jù)不同物料粉碎要求選用不同的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速，用同一機(jī)可進(jìn)行粗碎、中碎、細(xì)碎、超微粉碎和對(duì)粘性、熱敏性物料的粉碎，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)多轉(zhuǎn)子超微粉碎設(shè)備的空白。產(chǎn)品具有適用范圍廣、轉(zhuǎn)子更換方便、細(xì)度好、維修簡(jiǎn)便和成本低等特點(diǎn)，技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平。產(chǎn)品價(jià)格僅為進(jìn)口設(shè)備價(jià)的八分之一，能替代進(jìn)口設(shè)備。廣泛適用于干法粉碎化工、醫(yī)藥、食品、染料、塑料、飼料、非金屬礦、填料、建筑材料等行業(yè)不同物料低到中等硬度的超微粉碎；同時(shí)為眾多科研院所提供了良好的實(shí)驗(yàn)機(jī)型。特制機(jī)型分別可對(duì)易爆物料、高硬度物料進(jìn)行超微粉碎，能滿足特種粉碎要求。

經(jīng)浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院檢測(cè)，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)多家用戶使用證實(shí)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，能顯著提高粉體產(chǎn)品的品質(zhì)、增加產(chǎn)品附加值。

咨詢熱線：0575-83105888、83100888、83185888、83183618 網(wǎng)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(yè)于青島理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事于油田采出水處理及環(huán)保方面的研究工作。

TE991.2

A

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