（1）磁场对原油粘度的影响
磁感应强度与降粘的关系：通过对比用不同磁感应强度处理的原油粘度以及未经磁场处理的原油粘度，得到了原油降粘率随磁感应强度的变化关系。实验结果表明，当磁处理温度在30～40范围时，无论是含水原油还是净化原油，其降粘率与磁感应强度的变化趋势大致相同。磁处理温度为37时磁感应强度与原油降粘率的关系曲线。原油降粘率起初随磁感应强度的增大而上升，经一峰值后，降粘率随磁感应强度的增大而下降，具体的变化关系随原油含水率的不同而异，但总的趋势是随着原油含水率的降低降粘率逐渐增大。
原油含水率与磁感应强度的关系：原油在管道内流动时是一个连续降温的过程，实验按照一定的温度把相同的两筒油样同时进行恒温后，一个经磁场处理，一个不经磁场处理，然后连续降温测定其降粘率的变化值。磁处理温度为37时，不同含水原油的降粘率随油温下降的变化关系。可以看出，磁感应强度为100～300mT，含水为84％原油的降粘率随磁感应强度的增大而减小，含水为30％原油的降粘率随磁应强度的增大而增大，对含水为47％的原油进行磁处理时，适宜的磁感应强度为200mT。含水率为90％、70％、63％和15％的原油在不同磁感应强度下的降粘率曲线。这一特征表明，随着原油含水率的降低，提高降粘率应适当增加磁感应强度。
综合上述模拟研究结果，磁降粘的适宜温度为35～40，磁感应强度随原油含水率的不同而异。当对含水大于70％的原油进行磁处理时，磁感应强度为100mT效果较好；含水率在30％～70％范围内时，适宜的磁感应强度为200mT；含水率小于30％时，磁感应强度以300mT
为宜。一般来说，原油磁处理时的降粘效果随着原油含水率的上升而减少，随磁处理后的原油温度的降低而增大。这些现象表明，磁处理能有效地降低低含水率原油在管输中的摩阻。
磁处理温度与降粘的关系：在恒定温度下，测定了磁处理前后原油的粘度变化值，并计算出原油的降粘率，得到了磁处理温度与原油降粘率的关系曲线。
降粘率＝（1－磁化原油粘度／未磁化原油粘度）×100％
实验表明，温度为35～40的含水原油和净化原油，经100～300mT
磁场处理有较明显的降粘效果，实验的最佳磁处理温度为37。
（2）磁场对原油凝固点的影响
通过对含水率不同的原油磁处理模拟实验，发现磁感应强度和梯度对原油凝固点有影响。测试结果表明，磁场处理后可以使原油的凝固点下降。
磁感应强度与降凝的关系采用磁处理油样和未经处理油样相对比的测试方法，测定了不同磁处理条件下原油的凝固点。磁处理温度为35时，含水率不同的原油降凝与磁感应强度关系曲线。可以看出，原油凝固点的降低程度与磁感应强度及原油含水率有关，起初随磁感应强度的增加原油降凝幅度增大，经一峰值后又随磁感应强度的增加降凝幅度减少。模拟实验结果表明，磁感应强度在450～650mT
范围内能取得较好的降凝效果，净化原油磁化理降凝效果比含水原油明显，最大可以使原油凝固点下降3。
磁场对原油凝固点的影响：为了研究磁场对原油凝固点的影响，通过模拟实验测试了含水率为63％的原油经非均匀磁场和均匀磁场处理后的凝固点。实验采用的两种磁场的磁感应强度峰值相等，磁处理时的温度为49。
据可以看出，原始经非均匀磁场和均匀磁场处理凝效果主要是磁感应强度的作用。
（3）磁场对原油结蜡的影响
实验采用含水率为63％的含水油样，经模拟实验装置进行磁处理防蜡效果实验，测试了在不同磁感应强度下原油的DSC
曲线，并对油样经磁处理前后的蜡晶形貌进行了显微观测。
防蜡实验方法和效果：在管道模拟装置上使原油以一定温度进行1．5h
的循环，管壁外套用低于油温2的水进行循环冷却，使管壁内外的温差保持恒定，致使原油在管壁上结蜡。对实验用的结蜡短节采用加热称重法测得结蜡量，即把结蜡短节在40的条件下恒温2h，去掉粘附在管壁上的原油，然后继续升温，烘下结在管壁上的蜡井称重。经不同磁场处理的油样和未经磁场处理的油样结蜡量与油温关系曲线。由图可见，磁处理前输油管道的结蜡程度与油温有关，油温在37附近为结蜡高峰点，油温低于37时结蜡量随着油温的上升而增加，油温超过37时结蜡量随着油温上升而减少。经不同磁感应强度磁化器处理的原油在不同温度下的结蜡量与未经磁处理的对比，发现在温度为30～59的范围内，磁感应强度峰值为150mT
的磁化器有较好的防蜡效果，在结蜡高峰点防蜡率为47％。防蜡率＝（1－磁处理后结蜡量／未磁处理结蜡量）×100％
磁感应强度峰值为250mT
的磁化器只在35～42油温之间使原油结蜡减少，而在小于35或大于42反而使管道结蜡增多；在实验温度范围内，磁感应强度峰值为390mT
的磁化器均表现为原油结蜡增加。油温分别在37、40的情况下磁化器中心的最大磁感应强度与原油结蜡量的关系。
磁感应强度与原油析蜡峰点的关系：将原油恒温在60，然后按3／min 连续降温，测量了原油的DSC
曲线。原油在降温过程中，在35～42范围内，出现一个大的放热峰，反映了随着温度的降低，原油中的石蜡按分子量由大到小依次析出和结晶，并在38附近为原油析蜡高峰点，这与原油在管道中结蜡的高峰点基本对应。用同样的方法测试了经不同磁感应强度磁场处理的原油在降温过程中的DSC曲线，得到了磁感应强度与原油析蜡峰点的关系。磁处理后使原油析蜡峰点发生了变化，其变化与磁感应强度呈非线性关系，在100～250mT
范围内，析蜡峰点下降较为明显，其最低发生在磁场强度为200mT 的条件下。
磁处理前后原油蜡晶显微观察：将原油加热至60恒温后，在磁感应强度为200mT
的条件下，分别做磁处理原油和未处理原油在连续降温过程中的显微观察和录像。当油温降至54时，未磁化油样的蜡晶开始析出，并且在油温降至50时已有蜡晶聚集。经磁处理过的油样在温度降至50时还没有蜡晶析出。观察发现油样经磁处理抑制了石蜡分子的聚集和蜡晶的析出，使原油的析蜡点至少下降了4。随着原油温度的继续降低，无论是未磁化原油还是磁化原油，其蜡晶总要析出和长大。但相比之下，磁化原油的蜡晶形态显得很细微，当油温下降至33时，蜡晶间已经形成网络。在此温度下未经磁处理的原油蜡晶既多又粗，相互间连结成的空间网络已完全把油分割包围于其中，直观看上去网络结构强。而经磁处理的原油蜡晶既少又细长，蜡晶间连结松散，网络结构也比较弱。
（4）原油磁处理效果与处理时间的关系
在磁感应强度为200mT
和磁处理温度为37的条件下，测定了含水率为63％的原油在不同磁处理时间下的粘温关系和磁处理效果保持的时间。
磁处理时间与降粘的关系：通过未经磁处理的原油与经不同磁场强度、不同时间处理的原油粘温关系对比测试，得出了磁处理时间与原油降粘率的关系。磁处理时间在l～10s
的范围内，磁处理时间越长，磁化效果越好。
磁处理效果的保持时间：把磁处理后的原油在恒温37条件下，按不同时间静置，并与相应的未磁处理原油的粘温关系进行对比，通过原油降粘率随静置时间的变化，研究磁处理效果的保持时间。含水率为63％的原油经磁处理10s
井静置不同时间后的降粘率曲线，原油磁处理后1h，平均降粘率为39％，磁处理后3h，平均降粘率为18％。含水率为63％的原油，在磁处理时间为1s
时磁降粘效果的保持时间。原油磁处理后1h，平均降粘率为33％；磁处理后3h，原油平均降粘率为13％；磁处理后4h
原油平均降粘度为5％。
原油经磁处理后，其降粘效果随时间的推移而减小，一般超过4h
便基本恢复到原油未经磁处理时的粘度。可见原油经磁处理后所产生的各种效应是有一定时间性的。
（5）原油磁化率的测定
中科院金属研究所对大庆油田3 种原油进行了磁化率测定。结果表明，3
种原油的磁化率均为负值，其磁化率均对磁场有着强烈的依赖关系。石油是一种碳氢化合物的多组分混合物，它对磁场的敏感性很弱，不同油藏的油样对磁处理的反应差异很大，有的油样经磁场处理后甚至看不到磁效应现象，有的油样则十分明显。就大庆油田而言，各个地区的油样对磁场的反映也有很大的差异。因此，该处介绍的实验结果，仅能说明对某一种原油的磁化效应，并不意味着所有的油样都会有同样的磁处理效果，请读者务必注意这一点。
二、油田注入水磁化的效应及其作用
大部分砂岩油藏的开发都采用了注水采油的生产方式，因而如何提高油田注入水的驱油效率，始终是采油工作者所关心的问题。在一定的磁场影响下，油田注人水的特性是否会有所改变。为口答这个问题，通过大量的实验，观测到了一些有趣的现象。
（1）磁场对油田注人水的宏观影响
滋场降低了水的表面张力：大庆油田勘探开发研究院流体实验室，用120～300mT
的磁场对大庆油田中七联合站的注人水进行处理，发现原油与水的界面张力降低了22．8％。这种现象的延时记忆时间长达190h
以上。表面张力与磁场强度的相关性呈一种非线性的多极值关系。
大庆采油工艺研究所磁技术实验室在实验中发现，磁处理可以改变水在煤油体系中的润湿性。实验采用蒸馏水和大庆地区的自来水，经260mT
磁场处理后，在煤油体系中做同条件对比。用CA—A
型接触角测定仪观察，发现自来水和蒸馏水的润湿性都发生了变化，其中自来水经二次磁处理后水滴的接触角改变的最大，由103°变至79．3°。蒸馏水也是经二次磁处理后变化最大，由122．25°变至98．5°。经300h
的连续观察还发现，水在煤油体系中的润湿角改变后可似保持很长的一段时间。水的表面张力变化程度不仅与磁处理次数有关，而且与水的温度密切相关。实验中发现，温度越高，磁处理对表面张力的影响越大。例如30时蒸馏水的表面张力随处理条件不同，其幅度约降低2％～6％，80时降低4％～10％。在较高温度下，有益于增加磁处理效果。流体表面张力的大小还与水中所含杂质的成分等因素有关。正构烷烃及醇经磁场处理后，表面张力也有不同幅度的降低，且醇类的效果更为明显。这一结果，无论在理论上还是在实践上均具有重要意义。
磁场使水中的腐生菌繁殖受到了抑制：大庆油田采油一厂用油田注入水做细菌繁殖实验、在同等条件下一个加入140mT
磁场，另一个不加入磁场。经数天连续观察发现，经磁场处理的水中腐生菌的个数明显减少，抑制率高达60％以上，面对硫酸盐还原菌则不起作用，实验结果见表9－6－4。
试样
|
菌类
|
未处理
|
磁处理
|
抑制率，％
|
1
|
腐生菌，个／ml
硫酸盐还原菌个／ml
|
13200
140．00
|
3480
140．00
|
73．64
0
|
2
|
腐生菌，个／ml
硫酸盐还原菌，个／ml
|
1068
140．00
|
406
140．00
|
61．99
0
|
磁场使水中的悬浮物的颗粒变小：用蒸馏水和大庆朝阳沟油田的注入水做磁处理前后的对比试验，进行显微放大观察和元素含量测定，结果是油田注入水磁处理前后悬浮物含量和粒径发生了明显的变化。显微放大观察结果，磁处理后水中悬浮颗粒明显减少，相对比的蒸馏水由于悬浮物含量本来就很低，因而看不出有明显的变化。随着时间的延长，水中悬浮物颗粒慢慢地聚集到一起，这个过程约需18d左右。同时，在悬浮物中，中、大尺寸的颗粒减少。这种变化，不仅有利于减少注水时对油藏喉道的堵塞，而且特别对低渗透和特低渗透砂岩油层十分有利。同时也表明磁处理效果可以延续20d
左右。
用原子吸收光谱测定朝阳沟油田的注入水时发现，磁处理前后的某些元素含量明显减少，其中铁元素减少了16．5％，钙元素减少了23．1％，B、Si
和K 元素含量减少了14％。
磁处理油田注入水可以起到净化水质的作用：在油田注入水中有大量的腐蚀产物，主要成分是FeS、Fe2O3、CaCO3、MgCO3和少量的油污，经在注水井口安装磁处理装置验证，有相当一部分水中所溶解的铁磁性物质被吸附在内磁场表面，从而减少了对油层的污染。
（2）磁场对油田注入水的微观影响
磁处理对水中溶盐晶体结构的影响。
a．大庆油田注入水。样品为大庆油田注入水在室温下自然蒸发后所得沉积物，经化学分析主要成分为Na2CO3。经过磁场处理和未经过磁场处理的沉积物的X—射线衍射均显示出两种晶系，未经磁场处理的两种晶系比例为53％和47％，经磁场处理后为79％和21％。这一变化应为磁场作用的结果。
b．对北京自来水的影响。样品为北京自来水煮沸后沉积的沉淀物，化学分析表明CaCO3占97％，其余为MgCO3。沉积物的X—射线衍射谱表明，未经磁场处理的，显示出正交和单斜晶系各占56％和46％，二者比例近似相等。经较高梯度的磁场处理后的沉积物，显示正交晶系下降到17％，单斜晶系为83％。磁场的影响非常明显。
c．对矿化水的影响。以MgCl2和NaHCO3用蒸馏水配制成矿化水溶液。矿化水经一定时间蒸发后沉积物主要成分为MgCO3。此沉积物由X—射线谱表明为单斜晶系和三斜晶系两种结构。经磁处理后三斜晶系明显增加，单斜晶系所占比例减少。上述实验表明，磁处理影响结晶动力学，特别是一些容易受外力影响的晶系，磁力的作用比较明显。以上几种盐代表了普通水系溶盐的主要成分。实验结果表明，磁处理对普通水系是有作用的。
磁处理对水垢沉积物形态的影响
a．对沉积物颗粒及分布的影响。将磁场处理和未经磁场处理的北京自来水和大庆油田注入水，分别滴在薄玻璃片上，自然蒸发后，在偏光显微镜和电子显微镜下观察。发现在低倍（160
倍）偏光显微镜下，未经磁处理的水滴沉积物，水滴边缘沉积的粒子较多，花纹不清晰。经磁处理后，边缘粒子数减少，有较多粒子移向水滴中心，图案清晰，粒子有团聚趋势。电子显微镜（高放大倍数）观察表明，磁处理后的沉积物颗粒变得细小而弥散，有利于油田注入。
b．对沉积盐的形态影响。将磁场处理和未经磁场处理的矿化水（高含盐水也一样），分别置于烧杯中，静置若干天后（约20d），杯底和杯壁都出现沉积，经磁处理的杯底的沉积结晶趋向于有规律的排列，而未经过磁处理的不呈任何有序排列。
c．磁处理水有明显的防垢作用。在大庆萨北油田北二东四号转油站上进行了磁法防垢试验。试验前该站的输油渗水温度为80，管线内结垢严重，平均每月的结垢厚度达0．6mm。安装了外磁式除垢器后，结垢量明显减少。经过一年零八月的连续观察，管线内壁上基本不结垢，仅有薄薄的一层砂状物，质地很松软，用手一触即掉。磁处理前后在同一处取水样进行显微观察，发现磁处理前水垢晶体为立方形，磁处理后变为圆球状，并且晶体的粒径明显减小。
磁处理对溶解热的影响：对KCl 在水中的溶解热实验表明，KCl 在经过和未经过磁场处理水中的溶解热，分别为17601±9J／mol
和17510±26J／mol，两者相差91J／mol。磁场的影响是显著的。
磁处理水的光谱变化：对于各种水，普通的情况是光吸收（或散射）强度增加。蒸馏水、自来水、油田注入水、矿化水经磁场处理的近红外光谱、紫外吸收光谱、拉曼散射光谱的实验表明，光吸收（或散射）强度发生了变化，但对峰值没有影响。一般认为这是改变了水系的吸收系数，或者说磁场对水分子的振动状态，瞬时偶极矩和电子跃迁等情况有所影响。
（3）磁处理水与岩心相互作用效应
磁处理水有抑制粘土矿物膨胀的作用：
a．刻度管法。大庆油田勘探开发研究院流体室用刻度管法测定蒙脱石粘土矿物的膨胀率变化。结果表明，含量100％的蒙脱石粘土在普通水中的膨胀率为123％，在磁水中的膨胀率为107％，磁水抑制率为16％。以含量30％蒙脱石粘±和70％石英砂的混合物，普通水的膨胀率为116％，磁水的膨胀率为111％，磁水抑制膨胀率为5％。
离心机法。采用离心机法，以2％浓度的KCl
水溶液为基样，测定油田注人水磁处理后对蒙脱石、高岭石及大庆油田表外储层泥质砂岩的相对膨胀率，结果是在45条件下，磁水对蒙脱石的抑制膨胀率为53％，常温条件下为25％，而对高岭土则不起作用，
实验结果说明，磁处理水具有一定的抑制粘土膨胀的作用，在较高温度下，磁处理水对粘土膨胀的抑制作用更大。这一点与表面张力实验结果相一致。虽然磁处理水的抑制粘土膨胀效果没有化学防膨剂强，但磁处理水的装置结构简单、技术要求低，无附加设备，也无需电源以及成本低廉等优点是其他方法所不及的。
磁化作用提高了注入水的溶解度：实验采用的是大庆萨中油田南1 检6－37井的天然岩心，研磨成粉末状，取s4g 放入容器内，用240ml
经500mT
磁场处理过的清水浸泡24h。然后取浸泡过岩心的水样用原子吸收光谱法测定试样中的部分离子含量，与空白试样进行对比。可以看出，磁处理水浸泡岩心后总的溶解量增加了，但是对Ca
离子的溶解值却相对下降了27．6％。
对氯化钠、碳酸钙和膨润±3 种物质分别进行的普通水和磁化水的溶解度测定结果，也证明了磁化水有较强的溶解性。
磁处理水对油藏组分及难溶物质表现出较强的溶解能力，这可以使得已经堵塞在油层孔隙中的堵塞物和油层中的岩石矿物质部分溶解，在一定程度上对油层孔道起到沟通作用。
磁处理水对粘土矿物状态的影响：油藏中的粘土矿物，遇水后会发生膨胀、絮散，有的运移加快，会造成油藏损害。粘土矿物的颗粒尺寸和粒度分布与上述各因素有着因果关系。经磁处理后的粘土矿物，其粒度和分布发生了显著的变化。蒙脱土和高岭土经磁处理水处理后，都显示出颗粒尺寸有所增大，细小颗粒明显减少。
磁处理水对粘土矿物结构的影响：物质在形态上的变化，是其结构特点所引起的必然结果。已观察到粘土矿物与磁处理水作用后的聚集状态、尺寸大小及粒度分布等方面都有明显的变化。蒙脱土为单斜晶系，对其施加外引力，最容易使晶面解理，而使之发生晶面缺陷，它的键角和吸收强度的变化均较为明显。
磁处理对浸润性的影响：浸润性（或称润湿性）和原油采收率及增注效果密切相关，此研究对油田开发具有实际意义。对水在硅胶上的润湿热测量表明，磁场明显地影响水在硅胶上的润湿特性，其润湿热降低5％～9％，且与磁场强度呈非线性变化。溶解一定量盐的水溶液静置杯中，观察在室温下自然结晶的情况，发现经磁处理的水在杯壁上升高、上升快，结晶多，这也表明浸润性有变化。
磁化水提高了岩心的吸水饱和度：实验采用了喇5－检151 井离台子油层的弱亲水天然岩心。从同一块岩心上取下2 块直径为25mm
、厚度9mm 的薄片做吸水量实验。在室温25的条件下，用磁场强度为170mT 的磁处理器，以1．56m／s
的流速对清水进行磁化处理，使岩心薄片饱和水的时间为10min，然后去游离水5min，结果差异是比较明显的，磁处理水要比清水的饱和度高一些，对比质量吸水百分率是1．82％，对比体积吸水百分率是0．8％。
通过上述实验可以看出，油田水经一定强度的磁场处理，所产生的磁化效应有一个共同的特性，即磁场去掉之后，磁化效应井不马上消失，而是保持了一段相当长的记忆时间，最长的可达18d
之久。这一特性的发现为磁化水的利用创造了条件。
（4）磁化水对驱油效率的影响
油田注入水经磁场处理后产生了明显的磁化效应。那么，对砂岩油藏注入磁化水能否提高油层的采收率？针对这个问题，开展了一系列的模拟实验研究。
磁化水相渗透率测定：大庆萨中油田在岩心模拟实验流程上，进行了油田注入水通过人造岩心的水相渗透率测定。实验条件如下：岩心管由Φ32×500mm
的无缝钢管制成，内部用35～100 目的石英砂和膨润土混合后制成人造岩心。实验所需要的磁场由电磁铁提供，电磁铁极间距离为10mm
，磁程长度为60mm，磁场强度在0～500mT
之间可以调整。泵出口压力：0．19MPa注入水温度：22水流经磁场时的速度：0．43m／s试验结果。可以看出随着磁场强度的增大，水样通过岩心的能力有所增加，达到一定值以后，磁场强度再提高，通过的水量不但不增加反而有较大幅度的下降。
实验还用膨润土含量5％和15％的两种人造岩心进行了通过注水量测定，两条曲线反映了相似的变化规律。大庆喇嘛甸油田用与萨中油田相似的模拟实验方法，对天然岩心通过清水和磁化水的能力进行了测定。通过这个实验可以看出，对一块相同的岩心，流过相等的注入量所需要的压力和时间有很大的差别，磁化水比清水有较高的渗透率。
磁化作用对合粘土模型驱油效率的影响：大庆油田勘探开发研究院流体室根据注入水经磁场处理后所产生的磁效应现象，系统地研究了注磁化水对驱油效率所产生的影响，流程上开展了4
种模型的驱油实验。
a．磁化作用对高含粘土模型驱油效率的影响。将30％的蒙脱石粘土、70％的石英砂混合物装入长30cm、直径4．5cm
的管状模型中，然后饱和变压器油。由于磁化水对粘土膨胀的抑制作用，注磁化水比普通水的驱油效率可提高5．6％～8．7％。当注水倍数达到0．7
倍孔隙体积以上时，磁化作用的影响开始加大，采收率比注普通水的逐渐提高。
b．磁化作用对低含粘土模型驱油效率的影响。将15％的蒙脱石粘土、85％的石英砂装入
状模型中，注普通水和磁化水的驱油实验结果，说明含15％蒙脱石模型注磁化水不能提高驱油效率。
c．磁化作用对大庆油田表外储层泥质砂岩驱油效率的影响。用大庆油田杏树岗地区5－4－33
井的表外储层岩心破碎后制成管状模型，做了注普通水和磁化水的驱油实验，实验说明磁化作用没有改变大庆油田表外储层泥质砂岩的驱油效率。
d．磁化作用对大庆油田天然岩心模型驱油效率的影响。大庆油田天然岩心粘土矿物的含量一般占10％左右，主要以非膨胀型粘土矿物高岭石为主。实验中取大庆油田南8－3
观32
井和龙虎泡油田岩心做了驱油实验。实验结论认为大庆油田砂岩注磁化水尚不能提高驱油效率，无水采收率和最终驱油效率的变化可能是由于实验用岩样的孔隙结构上的差异所致。
尽管油田水对磁场的处理结果反映不完全一致，但是总的趋势却反应了磁化水有利于提高砂岩油藏的注水开发效果，至今尚未发现注磁化水对岩心所产生的不良影响。
三、聚合物磁化效应
为了更好地促进磁处理技术在采油工程中的应用，并不断地扩大其应用领域，大庆油田开展了在三次采油中应用磁处理技术的研究。首先在磁处理聚丙烯酰胺聚合物这个课题上进行研究和实验，通过对磁处理效应的观察和磁处理参数的优选试验，探讨磁处理聚合物性质的变化及磁处理聚合物的可行性。
（1）聚合物磁效应的验证
磁处理对聚合物溶液粘度的影响：试验按现场使用条件配制聚合物溶液，浓度为（100～1000）×10－6，在
