文/本刊記者 馬思遙

河北賽區(qū)

中國(guó)石油天然氣股份有限公司華北油田分公司

2022年11月6日至18日，《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第二十七次締約方大會(huì)（COP27）在埃及舉辦，中國(guó)生態(tài)環(huán)境部相關(guān)負(fù)責(zé)人在中國(guó)角“減污降碳協(xié)同增效：實(shí)現(xiàn)環(huán)境、氣候、經(jīng)濟(jì)效益多贏”主題邊會(huì)表示，中國(guó)式現(xiàn)代化的一個(gè)重要特征就是人與自然的和諧共生，中國(guó)政府將會(huì)統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、污染治理、生態(tài)保護(hù)、應(yīng)對(duì)氣候變化，協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長(zhǎng)，以減污降碳協(xié)同增效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

中國(guó)氣候變化談判代表團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)境部副部長(zhǎng)趙英民在出席邊會(huì)時(shí)表示，“為落實(shí)‘雙碳’目標(biāo)，中國(guó)全面加速落實(shí)行動(dòng)”。他介紹，中國(guó)已制定出臺(tái)了包括能源、工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)戎攸c(diǎn)領(lǐng)域，煤炭、石油天然氣、鋼鐵等重點(diǎn)行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案，以及科技、財(cái)政、綠色金融、減污降碳、人才培養(yǎng)等方面的支撐保障方案。

近年來(lái)，放眼世界，人類(lèi)文明的發(fā)展史和能源的利用息息相關(guān)。能源企業(yè)過(guò)去一直都是“產(chǎn)污排碳”的大戶(hù)，以化石能源為主的傳統(tǒng)供應(yīng)結(jié)構(gòu)與“雙碳”目標(biāo)、低碳高質(zhì)量發(fā)展的要求逐漸偏離，為此，以中國(guó)石油天然氣股份有限公司為代表的我國(guó)能源企業(yè)積極探索、勇于開(kāi)拓，加快實(shí)施綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)提升能源利用率，爭(zhēng)當(dāng)清潔能源低碳轉(zhuǎn)型的推動(dòng)者，最大限度內(nèi)減少污染物和溫室氣體的排放，為全社會(huì)提供清潔優(yōu)質(zhì)的能源，展現(xiàn)出非凡的企業(yè)擔(dān)當(dāng)和社會(huì)責(zé)任。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司華北油田分公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“華北油田分公司”）將創(chuàng)新方法引入公司研發(fā)中，讓減污降碳擁抱創(chuàng)新方法，形成了諸多行之有效成績(jī)非凡的成果，其中由華北油田分公司青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“解決油井井下作業(yè)綠色環(huán)保問(wèn)題關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”科研成果榮獲2022年中國(guó)創(chuàng)新方法大賽總決賽一等獎(jiǎng)。

馬偉娜是華北油田分公司青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的團(tuán)隊(duì)骨干，她介紹說(shuō)：“其實(shí)從我們團(tuán)隊(duì)的名字中就可以看出來(lái)，我們是一支朝氣蓬勃的年輕團(tuán)隊(duì)，平均年齡只有37歲。團(tuán)隊(duì)成員竇勤光、張峰具備較高材料組織能力，創(chuàng)新思路開(kāi)闊、創(chuàng)新理念超前，團(tuán)隊(duì)成員在參賽期間各取所長(zhǎng)、通力合作，再加上創(chuàng)新方法的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，取得了‘2+1’遠(yuǎn)大于‘3’的效果?！?/p>

目前，我國(guó)油井生產(chǎn)的主要手段為泵排采油，其中管式泵占比約95%。當(dāng)油井井筒出現(xiàn)故障時(shí)，則需要進(jìn)行井下作業(yè)。油井井下作業(yè)，是油田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中保證油井正常生產(chǎn)的技術(shù)手段。主要有油井維修、油井大修、油層改造和試油。在進(jìn)行油井維修、大修作業(yè)時(shí)需要將管柱起出地面，同時(shí)管桿會(huì)將油污攜帶外泄，存在極大的環(huán)保隱患。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，各大油田每年井下作業(yè)平均達(dá)到2000多次，但是解決油井井下作業(yè)環(huán)保問(wèn)題的措施卻十分有限，目前僅有作業(yè)前反洗井和利用憋壓式泄油器泄油后再進(jìn)行洗井。油井井下作業(yè)環(huán)保問(wèn)題導(dǎo)致井場(chǎng)地面滲漏、桿管蒸汽清洗、污染處理費(fèi)用很高、安全隱患增加、油井減產(chǎn)等問(wèn)題，嚴(yán)重制約石油工業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成破壞。在此背景下，馬偉娜團(tuán)隊(duì)將創(chuàng)新方法引入到了研發(fā)工作中，開(kāi)始了“如何實(shí)現(xiàn)油井井下綠色環(huán)保作業(yè)”的課題研究。

馬偉娜團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用TRIZ理論，建立了系統(tǒng)功能模型，然后使用因果分析法，得到了初步行之有效的方案——加入清蠟劑、降粘劑，并找到了產(chǎn)生問(wèn)題的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。之后又使用資源分析法得到了三個(gè)可行方案。

比如為了解決抽油桿偏磨問(wèn)題，馬偉娜團(tuán)隊(duì)使用了技術(shù)沖突、物理沖突、物質(zhì)-場(chǎng)、小人法四套工具，得出“加入扶正器以減緩抽油桿磨損速度”的結(jié)論。然而這樣新的問(wèn)題又出現(xiàn)了，該方法會(huì)導(dǎo)致油流通道變小。馬偉娜團(tuán)隊(duì)再次利用TRIZ工具，找到了利用柔性殼體或薄膜原理等方式，提高金屬表面的耐磨性來(lái)解決新的問(wèn)題。

馬偉娜（左二）和同事利用創(chuàng)新方法探索解決方式

油井施工現(xiàn)場(chǎng)

隨著研究的進(jìn)行，新的創(chuàng)新方法不斷涌現(xiàn)，然而各種新的問(wèn)題也接踵而來(lái)，馬偉娜團(tuán)隊(duì)雖然選用了成本低、易操作、施工周期短的抽油桿旋轉(zhuǎn)保護(hù)器改變抽油桿的單一上下運(yùn)動(dòng)延緩桿管磨損速度，但是在實(shí)際應(yīng)用中二者仍然是傳統(tǒng)的剛性接觸，偏磨現(xiàn)象依舊會(huì)出現(xiàn)。

為了抵消偏磨，馬偉娜團(tuán)隊(duì)再次利用物質(zhì)-場(chǎng)進(jìn)行分析，得出“使用超高分子包覆內(nèi)襯油管，使油管內(nèi)部抽油桿變?yōu)槿嵝越佑|，抵消偏磨”的方案。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)小角度定向井的內(nèi)襯管偏磨抵消，但是對(duì)于大斜度井，偏磨問(wèn)題依然存在。為此，馬偉娜團(tuán)隊(duì)再次用TRIZ工具，使用物質(zhì)-場(chǎng)進(jìn)一步完善方案，突破性地以柔性接觸代替了剛性接觸，提出了點(diǎn)面磨損轉(zhuǎn)換的新思路。最后再使用小人法分析桿柱受力情況，得出方案“在桿柱不受力時(shí)，實(shí)施桿柱加重，解決桿柱失穩(wěn)造成的偏磨問(wèn)題”。

“通過(guò)使用TRIZ理論，我們突破常規(guī)轉(zhuǎn)變思路，以治理抽油桿偏磨腐蝕結(jié)垢為切入點(diǎn)，從根源上創(chuàng)造井筒內(nèi)泄油通道；首創(chuàng)管式泵泄油器組合工藝，實(shí)現(xiàn)井筒泄油‘雙保險(xiǎn)’。通過(guò)舉一反三對(duì)解決螺桿泵井下作業(yè)問(wèn)題也有了突破，首創(chuàng)螺桿泵抽油管柱提開(kāi)式泄油工藝，開(kāi)創(chuàng)螺桿泵井井下作業(yè)源頭控污的先河，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平?！瘪R偉娜進(jìn)一步介紹。

雖然TRIZ工具和理論提供了諸多行之有效的方法，但是研發(fā)的過(guò)程絕不是一帆風(fēng)順的，在整個(gè)課題的研發(fā)期間，馬偉娜團(tuán)隊(duì)經(jīng)常遇到各種各樣的挫折和意想之外的困難。

“我覺(jué)得在成果開(kāi)發(fā)和研究過(guò)程中，最大的困難就是拘泥于有限的知識(shí)領(lǐng)域，習(xí)慣于用領(lǐng)域內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，不能跳出領(lǐng)域知識(shí)之外進(jìn)行思考，不善于也無(wú)法使用其他行業(yè)的知識(shí)和方法來(lái)解決自己行業(yè)的問(wèn)題，缺乏跨行業(yè)、跨領(lǐng)域知識(shí)之間的相互借鑒?！瘪R偉娜說(shuō)，“通過(guò)創(chuàng)新方法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，不僅開(kāi)拓了我們的思維，而且讓我們找到了克服慣性思維的方法、將本領(lǐng)域與跨領(lǐng)域連接的橋梁，更使我們的知識(shí)多元化。讓我們從多維度、多角度考慮問(wèn)題，這樣才能找到更新穎的創(chuàng)意?！?/p>

雖然困難重重，但是強(qiáng)大的TRIZ理論有一套自己獨(dú)有的解題框架，馬偉娜團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用相關(guān)工具，首先將特定問(wèn)題轉(zhuǎn)換成TRIZ的一般問(wèn)題；其次通過(guò)發(fā)明原理、分離原理、76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解等多種解題工具對(duì)TRIZ的一般問(wèn)題進(jìn)行求解；然后以學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)建立可行的構(gòu)想，得到需要的特定解；最后通過(guò)評(píng)價(jià)確定最終的解決方案。雖然研發(fā)中困難和阻礙一直存在，但是根據(jù)這個(gè)清晰的解題框架，他們少走了很多彎路。

目前，馬偉娜團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新技術(shù)在華北油田7個(gè)采油單位應(yīng)用，近二年共計(jì)發(fā)生油井井下作業(yè)4924井次；避免了油井井下作業(yè)造成的大面積地面環(huán)境污染；有效縮短井下作業(yè)占井周期，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；脑驮霎a(chǎn)。

該項(xiàng)目從源頭上解決了油井井下作業(yè)造成的地面環(huán)境污染，推進(jìn)綠色礦山建設(shè)，對(duì)加快生態(tài)文明建設(shè)提供有力的技術(shù)支撐；同時(shí)，創(chuàng)新使用新工藝，全面提高工作效率、生產(chǎn)運(yùn)行安全性，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度。