于振宇++孫國(guó)強(qiáng)+++吳永志

1 初始形式分析

油井正常生產(chǎn)時(shí)，由于產(chǎn)出液及外部氣溫等因素，造成地面管線結(jié)蠟嚴(yán)重，縮小過流面，使回壓上升，增加地面設(shè)備負(fù)載，影響正常生產(chǎn)。

圖1 工藝流程圖

因?yàn)榫褐泻心z質(zhì)及瀝青質(zhì)，在溫度達(dá)到凝固點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生凝結(jié)造成管線的過流面減小，地面回壓上升，設(shè)備負(fù)載增加。其限制條件是產(chǎn)出液中膠質(zhì)及瀝青質(zhì)無法改變，不能通過加大摻水量來提高產(chǎn)出液溫度，目前解決方法是定期監(jiān)測(cè)，回壓上升到一定值時(shí)，用外部加壓加溫設(shè)備進(jìn)行提溫沖線。

為了分析這一問題，需要采用因果鏈分析的方法，如圖2所示。

經(jīng)上分析，產(chǎn)出液中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)無法改變，所以，可以從回油溫度下降和回油管線內(nèi)壁吸附方面進(jìn)行解決。

1.1 最終理想解

根據(jù)設(shè)計(jì)要求得出系統(tǒng)的最終目標(biāo)是油井回壓不上升，但是溫度低、產(chǎn)出液中含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、伴熱摻水有限，考慮到環(huán)境溫度、壓力、伴熱、產(chǎn)出液成分、管線內(nèi)壁等資源進(jìn)行下一步的分析。

1.2 資源分析

F1：產(chǎn)出液：不含有可凝結(jié)成分或溫度較高（40度以上）；

F2：回油管線：管線內(nèi)壁不結(jié)蠟，回油管線溫度高不結(jié)蠟；

F3：伴熱摻水：伴熱不受限制，溫度和壓力較高；

F4：外部環(huán)境：外部溫度較高，使回油管線不結(jié)蠟。

1）可利用物質(zhì)資源：產(chǎn)出液、摻水伴熱（流量、溫度）。

2）可利用能量資源：熱場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)。

3）可利用信息資源：產(chǎn)出液（膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的凝固點(diǎn)）、摻水的溫度和流量、管線直徑的大小。

4）可利用空間資源：摻水伴熱流程。

5）可利用時(shí)間資源：在產(chǎn)出液中加化學(xué)藥劑，提高膠質(zhì)及瀝青質(zhì)凝點(diǎn) 。

6）可利用功能資源：利用摻水伴熱流程達(dá)到保溫。

7）可利用結(jié)構(gòu)資源：利用摻水伴熱流程，對(duì)回油管線伴熱。

提出技術(shù)方案：因?yàn)樘岣咄獠繙囟龋訌?qiáng)回油管線保溫（伴熱），這要更改管線流程，引起矛盾。

2 技術(shù)矛盾與物理矛盾

2.1 技術(shù)矛盾

得出改善參數(shù)：增加溫度；惡化的參數(shù)：成本。將問題模型標(biāo)準(zhǔn)化為對(duì)應(yīng)的39個(gè)通用工程參數(shù)：26物資的量，改善的參數(shù)17號(hào)，惡化的參數(shù)23號(hào)。查找矛盾矩陣表可得其解決方案模型：21快速法，29壓力法，31空化法，36相變法。

為提高外部溫度，加強(qiáng)回油管線保溫（伴熱），更改流程；降低回油管線結(jié)蠟量，使用玻璃襯里油管或涂料油管，成本增加；在產(chǎn)出液中加入化學(xué)藥劑（無害），使膠質(zhì)和瀝青質(zhì)不凝結(jié)，增加成本。

2.2 物理矛盾

1）把技術(shù)矛盾轉(zhuǎn)化為物理矛盾：為控制回壓上升，要增加摻水伴熱量，但這樣所需熱能增加、成本增加。

物理矛盾為：為了控制回壓上升，應(yīng)該增加摻水伴熱量（熱量）；為了控制生產(chǎn)成本，應(yīng)該減小摻水伴熱量（熱量）；所以摻水的伴熱量既要大又要小。

根據(jù)矛盾分析得出，可采用空間分離原理，提高回油管線本身的溫度，來達(dá)到控制回壓上升，而不用考慮伴熱的摻水量（流量、溫度）；也可采用整體與部分分離；利用對(duì)摻水流程的改制，對(duì)回油管線外部進(jìn)行伴熱和保溫，達(dá)到控制回壓上升的目的。

3 物場(chǎng)分析

考慮到產(chǎn)出液流量、溫度、壓力的因素，以及產(chǎn)出液中含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)多少等因素，建立系統(tǒng)的物場(chǎng)模型如下所示。

圖5 物場(chǎng)模型1 圖6 物場(chǎng)模型2

圖7 物場(chǎng)模型3 圖8 物場(chǎng)模型4

提出技術(shù)方案：

1.增加伴熱摻水溫度、壓力，減小膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的凝結(jié)，達(dá)到控制回壓上升的目的；

2.可以加入藥劑，防止膠質(zhì)、瀝青質(zhì)凝結(jié)產(chǎn)生蠟，達(dá)到控制回壓上升的目的；

3.采油玻璃襯管線或涂料管線，減小膠質(zhì)、瀝青質(zhì)吸附力，達(dá)到控制回壓上升的目的；

圖9 方案3示意圖

4.對(duì)易結(jié)蠟部位進(jìn)行外部進(jìn)行加熱、保溫，達(dá)到控制回壓上升的目的。

圖10 方案4示意圖

4 解決方案

根據(jù)以上所提的四個(gè)解案，其具體解決方案示意圖如圖11所示。

這四種方案各具特點(diǎn)，其中方案1是通過加大回油管線內(nèi)部溫度，來實(shí)現(xiàn)防止結(jié)蠟的目的，但這樣會(huì)增加成本；方案2是通過化學(xué)藥劑對(duì)產(chǎn)出液的成分進(jìn)行改變，使其中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)不產(chǎn)生凝結(jié)，但這樣同樣會(huì)使成本增加，同時(shí)藥劑也會(huì)對(duì)操作者產(chǎn)生相當(dāng)大危害；方案3是改變了產(chǎn)出液中，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)對(duì)管壁的吸附能力，使蠟不能凝結(jié)，但這樣成本會(huì)增加很大；方案4是改變了原來的摻水伴熱流程，對(duì)易結(jié)蠟部位進(jìn)行外部加熱和保溫， 會(huì)適當(dāng)增加成本；經(jīng)上述分析：4號(hào)方案相對(duì)可行性高一些。 責(zé)編/劉紅偉