性价比原则在筛选钻井液助剂中的应用

邢希金 ，冯桓榰 ，耿亚楠 ，刘书杰

（1.中海石油（中国）有限公司北京研究中心，北京 100028；2.海洋石油高效开发国家重点实验室，北京 100028）

1 钻井液助剂筛选的误区

我国石油钻井以水基钻井液为主，随技术的进步发展出大量的钻井液助剂，同类助剂之间性能指标上往往相差甚远，在众多的钻井液助剂中选择所需要助剂逐渐成为研究内容中不可或缺的部分。钻井液助剂的筛选实验通常只注重产品性能指标，优选目的也只是选择出在性能方面最优助剂产品，并不关注产品的价格，此类学术研究结果常常与实际生产需求相矛盾，在实际生产实践中因经济性因素导致研究成果不能很好的应用。导致这种结果的原因固然与学术论文创新性要求有关，但科学研究最终目的是要服务于生产，成本因素永远是读者要面对的问题。鉴于此，本文提出在面对大量助剂筛选过程中，将性能与价格同时作为衡量标准，使选择出的钻井液助剂更接近实际生产需要。

2 性价比原则与技术思路

性价比概念来源于商业领域，是商品的性能值与价格值的比值，是反映物品的可买程度的一种量化的计量方式，其全称是性能价格比，是一个性能与价格之间的比例关系，具体可用公式性价比=性能/价格来表示。在钻井液处理剂的筛选过程中，无论是油田管理者还是服务方都期待所选处理剂产品既性能满足要求又价格低廉，并将此作为降低钻井液成本和提高利润空间的手段，这就需要引入性价比原则。由性价比公式可知，性价比只与性能、价格有关，因此，利用性价比原则的思路就应该首先考察待选处理剂性能，通过实验筛选出性能符合要求的处理剂，去除性能指标差的处理剂，该步骤的重点是在筛选过程中制定出性能衡量指标或标准，对于钻井液处理剂而言，衡量指标可以是行业、企业标准或规范，也可以是业内习惯性作法。其次对筛选出的满足要求的处理剂进行价格排序，由于各钻井液处理剂有效浓度存在差异，同一单位数量钻井液体系中加量不同，因此该步骤的重点是核算总用量的价格，而非处理剂本身的单位价格。通过上述两步即可筛选出低成本钻井液材料，如各低成本钻井液材料相互之间兼容性好，便可构建出低成本钻井液配方，本文对性价比原则在渤海油田钻井液材料筛选中应用进行了探索，构建了渤海低成本钻井液配方。

3 抑制剂筛选实例

选取7种市售钻井液抑制剂进行筛选评价，7种抑制剂的类型、厂家推荐加量、形态及厂家指导价（见表1）。所选的抑制类型多样，最佳加量分布范围广，在0.5%～3%，市售价格差异大，从10 000元/吨到47 800元/吨均包含。

表1 待选抑制剂样品

3.1 性能评价

抑制性的评价有多种方法，王俊祥[1]、罗云凤等[2]使用了页岩膨胀仪测量高度表征抑制性，牛晓等[3]除线性膨胀法还使用了滚动回收率和流变性能对抑制性进行了表征。为考察待选抑制剂的性能指标是否满足要求，对市售7种抑制剂进行了离心法和表观黏度法评价。参考0.5 g钠土在清水中的膨胀体积，离心法的评价标准为膨胀体积小于2 mL；参考20 g钠土在400 mL清水中热滚前后黏度，表观黏度法的评价标准为600 r/min读数小于10，300 r/min读数小于6。

3.1.1 离心法 实验仪器：80-1型沉淀器；实验流程：（1）清水配制推荐浓度的抑制剂溶液，高搅30 min，充分溶解；（2）取 10 mL 离心管，洗净吹干，贴标签；（3）称0.5 g钠土，加入抑制剂溶液至离心管10 mL，摇匀放置2 h；（4）1 500 r/min 离心 15 min，取上部清液测量体积；（5）清净离心管加清水至10 mL，全部倒出测量体积，校准离心管；（6）计算钠土膨胀体积，并与煤油、清水样对比。

根据确定的衡量标准，实验结果（见表2，图1），离心法实验筛选的抑制剂依次为有机胺2、有机胺1和铝基聚合物。

表2 离心法实验结果

图1 离心法实验照片

3.1.2 表观黏度法 实验仪器：六转黏度计；实验流程：（1）高搅杯贴标签，400 mL清水配制抑制剂溶液，高搅30 min，充分溶解；（2）加 20 g 钠土，高搅 20 min；（3）测量 600 r/min、300 r/min读数；（4）装老化罐，100 ℃热滚16 h；（5）冷却开罐，室温测 600 r/min、300 r/min 读数；（6）计算表观黏度，并与清水样对比。

根据制定的表观黏度法评价标准，实验结果（见表3），效果优异的抑制剂依次为铝基聚合物、聚胺、有机胺1和有机胺2。

本次评价的7种抑制剂有两种具有较明显的增黏效果，分别是3%植物胶和3%甲甙；综合离心法和表观黏度测量法，本次评价的7种样品中性能优异依次为0.5%有机胺1、0.5%有机胺2、1%铝基聚合物和0.5%聚胺。

表3 表观黏度法实验结果

3.2 价格对比

对性能优异的4种抑制剂进行总加入量价格核算并排序（见表4），由表4计算结果可知，总价最低为0.5%有机胺2，加量价格为5 000元，最高为0.5%聚胺，加量价格为23 900元，两者之间相差4.8倍。利用性价比原则，综合性能与价格优势优选出最佳抑制剂为有机胺2，其次为铝基聚合物。

表4 备选材料的性价比排序结果

3.3 低成本钻井液配方与性能

上述详细说明了性价比原则在抑制剂筛选中的应用，基于性价比原则同样筛选了包被剂、降滤失剂、润滑剂等，并构建了低成本配方为3%预水化膨润土浆+0.3%PAM+0.5%PANS+0.5%CMS+2%SMP-1+0.5%有机胺2+0.5%石墨粉，低成本钻井液在流变性、抑制性能上与目标区在用钻井液相当（见表5），对该配方成本进行核算，与同一区块在用钻井液相比，单方成本下降50%以上，实验证实了利用性价比原则能够有效降低钻井液成本。

表5 低成本钻井液流变性能参数

4 结论与认识

（1）目前钻井液助剂筛选只关注性能指标优劣，忽视了价格因素的影响，评价结果对实际生产作业指导性与借鉴性差，建议在筛选钻井液助剂过程中应充分利用性价比原则。

（2）考虑性价比原则筛选抑制剂实例说明性能指标最优的助剂不一定是最适合的，通过增加价格因素可以筛选出性能优异、价格低廉的产品，该方法对实际生产更具指导意义。