性價比原則在篩選鉆井液助劑中的應用

邢希金 ，馮桓榰 ，耿亞楠 ，劉書杰

（1.中海石油（中國）有限公司北京研究中心，北京 100028；2.海洋石油高效開發國家重點實驗室，北京 100028）

1 鉆井液助劑篩選的誤區

我國石油鉆井以水基鉆井液為主，隨技術的進步發展出大量的鉆井液助劑，同類助劑之間性能指標上往往相差甚遠，在眾多的鉆井液助劑中選擇所需要助劑逐漸成為研究內容中不可或缺的部分。鉆井液助劑的篩選實驗通常只注重產品性能指標，優選目的也只是選擇出在性能方面最優助劑產品，并不關注產品的價格，此類學術研究結果常常與實際生產需求相矛盾，在實際生產實踐中因經濟性因素導致研究成果不能很好的應用。導致這種結果的原因固然與學術論文創新性要求有關，但科學研究最終目的是要服務于生產，成本因素永遠是讀者要面對的問題。鑒于此，本文提出在面對大量助劑篩選過程中，將性能與價格同時作為衡量標準，使選擇出的鉆井液助劑更接近實際生產需要。

2 性價比原則與技術思路

性價比概念來源于商業領域，是商品的性能值與價格值的比值，是反映物品的可買程度的一種量化的計量方式，其全稱是性能價格比，是一個性能與價格之間的比例關系，具體可用公式性價比=性能/價格來表示。在鉆井液處理劑的篩選過程中，無論是油田管理者還是服務方都期待所選處理劑產品既性能滿足要求又價格低廉，并將此作為降低鉆井液成本和提高利潤空間的手段，這就需要引入性價比原則。由性價比公式可知，性價比只與性能、價格有關，因此，利用性價比原則的思路就應該首先考察待選處理劑性能，通過實驗篩選出性能符合要求的處理劑，去除性能指標差的處理劑，該步驟的重點是在篩選過程中制定出性能衡量指標或標準，對于鉆井液處理劑而言，衡量指標可以是行業、企業標準或規范，也可以是業內習慣性作法。其次對篩選出的滿足要求的處理劑進行價格排序，由于各鉆井液處理劑有效濃度存在差異，同一單位數量鉆井液體系中加量不同，因此該步驟的重點是核算總用量的價格，而非處理劑本身的單位價格。通過上述兩步即可篩選出低成本鉆井液材料，如各低成本鉆井液材料相互之間兼容性好，便可構建出低成本鉆井液配方，本文對性價比原則在渤海油田鉆井液材料篩選中應用進行了探索，構建了渤海低成本鉆井液配方。

3 抑制劑篩選實例

選取7種市售鉆井液抑制劑進行篩選評價，7種抑制劑的類型、廠家推薦加量、形態及廠家指導價（見表1）。所選的抑制類型多樣，最佳加量分布范圍廣，在0.5%～3%，市售價格差異大，從10 000元/噸到47 800元/噸均包含。

表1 待選抑制劑樣品

3.1 性能評價

抑制性的評價有多種方法，王俊祥[1]、羅云鳳等[2]使用了頁巖膨脹儀測量高度表征抑制性，牛曉等[3]除線性膨脹法還使用了滾動回收率和流變性能對抑制性進行了表征。為考察待選抑制劑的性能指標是否滿足要求，對市售7種抑制劑進行了離心法和表觀黏度法評價。參考0.5 g鈉土在清水中的膨脹體積，離心法的評價標準為膨脹體積小于2 mL；參考20 g鈉土在400 mL清水中熱滾前后黏度，表觀黏度法的評價標準為600 r/min讀數小于10，300 r/min讀數小于6。

3.1.1 離心法 實驗儀器：80-1型沉淀器；實驗流程：（1）清水配制推薦濃度的抑制劑溶液，高攪30 min，充分溶解；（2）取 10 mL 離心管，洗凈吹干，貼標簽；（3）稱0.5 g鈉土，加入抑制劑溶液至離心管10 mL，搖勻放置2 h；（4）1 500 r/min 離心 15 min，取上部清液測量體積；（5）清凈離心管加清水至10 mL，全部倒出測量體積，校準離心管；（6）計算鈉土膨脹體積，并與煤油、清水樣對比。

根據確定的衡量標準，實驗結果（見表2，圖1），離心法實驗篩選的抑制劑依次為有機胺2、有機胺1和鋁基聚合物。

表2 離心法實驗結果

圖1 離心法實驗照片

3.1.2 表觀黏度法 實驗儀器：六轉黏度計；實驗流程：（1）高攪杯貼標簽，400 mL清水配制抑制劑溶液，高攪30 min，充分溶解；（2）加 20 g 鈉土，高攪 20 min；（3）測量 600 r/min、300 r/min讀數；（4）裝老化罐，100 ℃熱滾16 h；（5）冷卻開罐，室溫測 600 r/min、300 r/min 讀數；（6）計算表觀黏度，并與清水樣對比。

根據制定的表觀黏度法評價標準，實驗結果（見表3），效果優異的抑制劑依次為鋁基聚合物、聚胺、有機胺1和有機胺2。

本次評價的7種抑制劑有兩種具有較明顯的增黏效果，分別是3%植物膠和3%甲甙；綜合離心法和表觀黏度測量法，本次評價的7種樣品中性能優異依次為0.5%有機胺1、0.5%有機胺2、1%鋁基聚合物和0.5%聚胺。

表3 表觀黏度法實驗結果

3.2 價格對比

對性能優異的4種抑制劑進行總加入量價格核算并排序（見表4），由表4計算結果可知，總價最低為0.5%有機胺2，加量價格為5 000元，最高為0.5%聚胺，加量價格為23 900元，兩者之間相差4.8倍。利用性價比原則，綜合性能與價格優勢優選出最佳抑制劑為有機胺2，其次為鋁基聚合物。

表4 備選材料的性價比排序結果

3.3 低成本鉆井液配方與性能

上述詳細說明了性價比原則在抑制劑篩選中的應用，基于性價比原則同樣篩選了包被劑、降濾失劑、潤滑劑等，并構建了低成本配方為3%預水化膨潤土漿+0.3%PAM+0.5%PANS+0.5%CMS+2%SMP-1+0.5%有機胺2+0.5%石墨粉，低成本鉆井液在流變性、抑制性能上與目標區在用鉆井液相當（見表5），對該配方成本進行核算，與同一區塊在用鉆井液相比，單方成本下降50%以上，實驗證實了利用性價比原則能夠有效降低鉆井液成本。

表5 低成本鉆井液流變性能參數

4 結論與認識

（1）目前鉆井液助劑篩選只關注性能指標優劣，忽視了價格因素的影響，評價結果對實際生產作業指導性與借鑒性差，建議在篩選鉆井液助劑過程中應充分利用性價比原則。

（2）考慮性價比原則篩選抑制劑實例說明性能指標最優的助劑不一定是最適合的，通過增加價格因素可以篩選出性能優異、價格低廉的產品，該方法對實際生產更具指導意義。