磁处理技术的研究始于20世纪60年代,苏联首先研制了一种永磁式防蜡器,并应用于什卡波夫油田,获得了很好的防蜡效果。1978年,苏联学者采用50赫兹的交变电磁场对乌辛斯克油田的原油进行了磁处理实验研究,研究发现,磁处理使得原油的流变性发生较大的改变。在20世纪90年代初,美国的艾能特(Ener-Tec)公司开始生产电磁防蜡器。
中国油田生产的原油大多数含蜡量较高,原油磁处理技术在中国油田的应用始于20世纪80年代。大庆油田1984年开始磁技术研究工作,1985年,中国石油天然气总公司与中国科学院组织中科院3个研究所与油田合作,开展“磁技术在大庆油田应用研究”,已在采油井防蜡降黏、注水井增注、防垢等方面起到了增加采油有效时率、降低能耗、减少环境污染的作用。辽河油田1985年开始磁技术研究工作,成功地研制了磁防蜡器,延长了清蜡周期。1990年又在磁防蜡器的基础上开始了磁降凝降黏技术的研究,同期磁处理降黏技术先后在华北、玉门和新疆等油田的推广应用。1988~1989年,管道科学院曾在魏荆线的23.4千米管段上迸行了外磁式磁处理试验,结果表明,对南阳原油磁处理输送3个月后,管壁上多年沉积的节蜡层开始松动、脱落,有一定的减阻和增输效果。
原油经过磁处理后,物性会发生暂态变化,含蜡原油的析蜡温度降低、黏度减小、结蜡减少且很容易被清除。磁处理只改变了原油的物理性质,而不能改变其化学性质。磁处理使蜡晶颗粒团聚并使得分子变得有序只是暂态的物理变化效应,随着时间的推移,分子热运动将破坏这种有序,磁处理效果逐渐消失。原油磁处理降黏是有时效性的,磁处理降黏效果有效保持时间大多为2~4小时。因此原油磁处理降黏技术可以有效地应用于陆上油田短距离原油集输管线,特别是在不适合设置加热炉的短距离海洋管线应用上有广阔前景。但是在长输管线上应用磁处理的最佳条件还有待进一步的深入研究。
磁处理对原油影响的机理研究仍处于探索阶段,从各种角度提出的微观模型主要有:磁致胶体效应理论模型、磁场使胶质网络解体的理论模型、磁场使分子取向排列的理论模型、磁致蜡晶解体的理论模型。这些观点都是以外磁场对分子间相互作用,分子微观结构等的影响,导致物质宏观物性的改变,说明磁场对原油产生降黏、防蜡的机理。
原油磁处理主要采用永磁铁制成的管式磁化器和脉冲磁场这两种方式。管式磁化器在中国得到了广泛应用,油田通常将管式磁化器设置在井口对油井采出液进行处理。管式磁化器(见图)在钢管外壁上敷设若干行永久磁体,每行永久磁体可以由若干节瓦块状永久磁铁组成,每一行上的每块磁铁端面相对应,两者磁极相反。瓦块状永久磁铁的磁极可沿磁处理器轴向或径向排列。选用的永久磁铁为钕铁硼、铝镍钴或钐钴等永磁合金材料。永久磁铁将管式磁化器通过法兰与输油管路连接起来,原油从中流过时,即受到磁场的作用。
管式磁化器