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(fā)國家重點實驗室，北京 100028）

1 鉆井液助劑篩選的誤區(qū)

我國石油鉆井以水基鉆井液為主，隨技術的進步發(fā)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(nèi)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(chǎn)品性能指標，優(yōu)選目的也只是選擇出在性能方面最優(yōu)助劑產(chǎn)品，并不關注產(chǎn)品的價格，此類學術研究結(jié)果常常與實際生產(chǎn)需求相矛盾，在實際生產(chǎn)實踐中因經(jīng)濟性因素導致研究成果不能很好的應用。導致這種結(jié)果的原因固然與學術論文創(chuàng)新性要求有關，但科學研究最終目的是要服務于生產(chǎn)，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(chǎn)需要。

2 性價比原則與技術思路

性價比概念來源于商業(yè)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(chǎn)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(yè)、企業(yè)標準或規(guī)范，也可以是業(yè)內(nèi)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(shù)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(gòu)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(gòu)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(tài)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(shù)小于10，300 r/min讀數(shù)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(jù)確定的衡量標準，實驗結(jié)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(jié)果

圖1 離心法實驗照片

3.1.2 表觀黏度法 實驗儀器：六轉(zhuǎn)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(shù)；（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(shù)；（6）計算表觀黏度，并與清水樣對比。

根據(jù)制定的表觀黏度法評價標準，實驗結(jié)果（見表3），效果優(yōu)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(yōu)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(jié)果

3.2 價格對比

對性能優(yōu)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(jié)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(yōu)勢優(yōu)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(jié)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(gòu)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(qū)在用鉆井液相當（見表5），對該配方成本進行核算，與同一區(qū)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(shù)

4 結(jié)論與認識

（1）目前鉆井液助劑篩選只關注性能指標優(yōu)劣，忽視了價格因素的影響，評價結(jié)果對實際生產(chǎn)作業(yè)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(yōu)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(yōu)異、價格低廉的產(chǎn)品，該方法對實際生產(chǎn)更具指導意義。