于振宇++孫國強(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?,要加?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