性價(jià)比原則在篩選鉆井液助劑中的應(yīng)用

邢希金 ，馮桓榰 ，耿亞楠 ，劉書杰

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司北京研究中心，北京 100028；2.海洋石油高效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028）

1 鉆井液助劑篩選的誤區(qū)

我國(guó)石油鉆井以水基鉆井液為主，隨技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展出大量的鉆井液助劑，同類助劑之間性能指標(biāo)上往往相差甚遠(yuǎn)，在眾多的鉆井液助劑中選擇所需要助劑逐漸成為研究?jī)?nèi)容中不可或缺的部分。鉆井液助劑的篩選實(shí)驗(yàn)通常只注重產(chǎn)品性能指標(biāo)，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(guān)注產(chǎn)品的價(jià)格，此類學(xué)術(shù)研究結(jié)果常常與實(shí)際生產(chǎn)需求相矛盾，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中因經(jīng)濟(jì)性因素導(dǎo)致研究成果不能很好的應(yīng)用。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因固然與學(xué)術(shù)論文創(chuàng)新性要求有關(guān)，但科學(xué)研究最終目的是要服務(wù)于生產(chǎn)，成本因素永遠(yuǎn)是讀者要面對(duì)的問題。鑒于此，本文提出在面對(duì)大量助劑篩選過程中，將性能與價(jià)格同時(shí)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，使選擇出的鉆井液助劑更接近實(shí)際生產(chǎn)需要。

2 性價(jià)比原則與技術(shù)思路

性價(jià)比概念來源于商業(yè)領(lǐng)域，是商品的性能值與價(jià)格值的比值，是反映物品的可買程度的一種量化的計(jì)量方式，其全稱是性能價(jià)格比，是一個(gè)性能與價(jià)格之間的比例關(guān)系，具體可用公式性價(jià)比=性能/價(jià)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(wù)方都期待所選處理劑產(chǎn)品既性能滿足要求又價(jià)格低廉，并將此作為降低鉆井液成本和提高利潤(rùn)空間的手段，這就需要引入性價(jià)比原則。由性價(jià)比公式可知，性價(jià)比只與性能、價(jià)格有關(guān)，因此，利用性價(jià)比原則的思路就應(yīng)該首先考察待選處理劑性能，通過實(shí)驗(yàn)篩選出性能符合要求的處理劑，去除性能指標(biāo)差的處理劑，該步驟的重點(diǎn)是在篩選過程中制定出性能衡量指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于鉆井液處理劑而言，衡量指標(biāo)可以是行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，也可以是業(yè)內(nèi)習(xí)慣性作法。其次對(duì)篩選出的滿足要求的處理劑進(jìn)行價(jià)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(diǎn)是核算總用量的價(jià)格，而非處理劑本身的單位價(jià)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(duì)性價(jià)比原則在渤海油田鉆井液材料篩選中應(yīng)用進(jìn)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(shí)例

選取7種市售鉆井液抑制劑進(jìn)行篩選評(píng)價(jià)，7種抑制劑的類型、廠家推薦加量、形態(tài)及廠家指導(dǎo)價(jià)（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(jià)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(píng)價(jià)

抑制性的評(píng)價(jià)有多種方法，王俊祥[1]、羅云鳳等[2]使用了頁巖膨脹儀測(cè)量高度表征抑制性，牛曉等[3]除線性膨脹法還使用了滾動(dòng)回收率和流變性能對(duì)抑制性進(jìn)行了表征。為考察待選抑制劑的性能指標(biāo)是否滿足要求，對(duì)市售7種抑制劑進(jìn)行了離心法和表觀黏度法評(píng)價(jià)。參考0.5 g鈉土在清水中的膨脹體積，離心法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)儀器：80-1型沉淀器；實(shí)驗(yàn)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(biāo)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(cè)量體積；（5）清凈離心管加清水至10 mL，全部倒出測(cè)量體積，校準(zhǔn)離心管；（6）計(jì)算鈉土膨脹體積，并與煤油、清水樣對(duì)比。

根據(jù)確定的衡量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2，圖1），離心法實(shí)驗(yàn)篩選的抑制劑依次為有機(jī)胺2、有機(jī)胺1和鋁基聚合物。

表2 離心法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 離心法實(shí)驗(yàn)照片

3.1.2 表觀黏度法 實(shí)驗(yàn)儀器：六轉(zhuǎn)黏度計(jì)；實(shí)驗(yàn)流程：（1）高攪杯貼標(biāo)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(cè)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(cè) 600 r/min、300 r/min 讀數(shù)；（6）計(jì)算表觀黏度，并與清水樣對(duì)比。

根據(jù)制定的表觀黏度法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)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(jī)胺1和有機(jī)胺2。

本次評(píng)價(jià)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(cè)量法，本次評(píng)價(jià)的7種樣品中性能優(yōu)異依次為0.5%有機(jī)胺1、0.5%有機(jī)胺2、1%鋁基聚合物和0.5%聚胺。

表3 表觀黏度法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2 價(jià)格對(duì)比

對(duì)性能優(yōu)異的4種抑制劑進(jìn)行總加入量?jī)r(jià)格核算并排序（見表4），由表4計(jì)算結(jié)果可知，總價(jià)最低為0.5%有機(jī)胺2，加量?jī)r(jià)格為5 000元，最高為0.5%聚胺，加量?jī)r(jià)格為23 900元，兩者之間相差4.8倍。利用性價(jià)比原則，綜合性能與價(jià)格優(yōu)勢(shì)優(yōu)選出最佳抑制劑為有機(jī)胺2，其次為鋁基聚合物。

表4 備選材料的性價(jià)比排序結(jié)果

3.3 低成本鉆井液配方與性能

上述詳細(xì)說明了性價(jià)比原則在抑制劑篩選中的應(yīng)用，基于性價(jià)比原則同樣篩選了包被劑、降濾失劑、潤(rùn)滑劑等，并構(gòu)建了低成本配方為3%預(yù)水化膨潤(rùn)土漿+0.3%PAM+0.5%PANS+0.5%CMS+2%SMP-1+0.5%有機(jī)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(biāo)區(qū)在用鉆井液相當(dāng)（見表5），對(duì)該配方成本進(jìn)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(shí)驗(yàn)證實(shí)了利用性價(jià)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(rèn)識(shí)

（1）目前鉆井液助劑篩選只關(guān)注性能指標(biāo)優(yōu)劣，忽視了價(jià)格因素的影響，評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)性與借鑒性差，建議在篩選鉆井液助劑過程中應(yīng)充分利用性價(jià)比原則。

（2）考慮性價(jià)比原則篩選抑制劑實(shí)例說明性能指標(biāo)最優(yōu)的助劑不一定是最適合的，通過增加價(jià)格因素可以篩選出性能優(yōu)異、價(jià)格低廉的產(chǎn)品，該方法對(duì)實(shí)際生產(chǎn)更具指導(dǎo)意義。