瓜尔豆胶在石油开采中的应用及成本分析

范翠杰，刘来源

（新疆油田公司物资管理部，新疆 克拉玛依 834000）

瓜尔豆胶在石油开采中的应用及成本分析

范翠杰，刘来源

（新疆油田公司物资管理部，新疆 克拉玛依 834000）

瓜尔豆胶英文名为“guargum”，在石油开采中广泛用于石油压裂、钻井等增稠目的，本文基于瓜尔豆胶在石油开采中的重要性及成本情况的特性进行阐述，为瓜尔豆胶进一步开发研究、瓜尔胶豆的种植提供参考。

瓜尔胶；裂缝渗透

1 瓜尔豆胶的性能与特点

瓜尔豆胶是由甘露一种糖和半乳糖组成长链，由从一种豆科植物瓜尔豆种子去皮去胚芽后的胚乳部分，干燥粉碎后加水，进行加压水解后用20%的乙醇沉淀，离心分离后干燥粉碎而得。瓜尔豆胶主要产地是巴基斯坦和印度的干燥地带或美国的东南部。由于其独特的分子结构特点及天然性，使其迅速成为性能优越的新型环保造纸助剂，同时它还被广泛应用于食品、石油、医药等领域。主要成分是半乳甘露聚糖，即由半乳糖和甘露糖（1∶2）组成的高分子量水解胶体多糖类。瓜尔豆胶是白色至淡黄褐色粉末。

瓜尔豆胶能分散在热或冷水中形成粘稠液。瓜尔豆胶是目前国际上最为廉价而又广泛应用的亲水胶体之一[1]。在食品工业中的应用：在挂面生产中，瓜尔豆胶可以说是最理想的粘结剂，制面过程中添加瓜尔豆胶，可使面条表面光滑，不易断，增加面的弹性，在面条干燥过程中，瓜尔豆胶防止粘连，减少烘干时间，口感好，制成的面条耐煮。在方便面生产中，添加豆胶，一方面使面团柔韧，切割成面条时不易断裂，成型时也不易起毛边；另一方面，在油炸时阻止食油渗入，节省食油，加工后的面爽滑而不油腻，增加面条韧性，水煮不混汤；肉制品中，瓜尔豆胶在灌装肉制品中可以降低肉及其他辅料在烹煮过程中的暴沸，控制液相黏度；在香肠及填陷类肉制品中加入瓜胶，制肉糜时可迅速结合游离水分，改善肠衣的充填性，消除烹煮、烟熏和储藏期间脂肪和游离水的分离与移动，改善冷却后产品的坚实度；调味品中，在调味汁和色拉调味品中，利用了瓜尔豆胶在低浓度下产生高黏度这一基本性质，使得这些产品的质构和流变等感官品质更加优质；罐头食品中，其特征是尽可能不含流动态的水，瓜尔豆胶则可用于稠化产品中的水分，并使肉菜固体部分表面包一层稠厚的肉汁。特殊的、缓慢溶胀的瓜尔豆胶有时还可以用于限制装罐时的黏度；冰淇淋、冰乳、冰果腩、果汁冻、乳酸奶等当中，使用瓜尔豆胶，可以使凝浮粘连，抑制冰晶生成，保证结构平滑、使成品形成均匀的浮液组织，起增稠、乳化作用，改善口感，同时，在冷冻时保持稳定，瓜尔豆胶还可以防止快速融化，延长保持期。另外一个好处是瓜尔豆胶使产品缓慢熔化，并提高产品抗骤热的性能。用瓜尔豆胶稳定的冰淇淋可以避免由于冰晶生成而引起颗粒的存在。由此可见，瓜尔胶在我们的生活当中用途很广泛。

2 瓜尔豆胶在石油开采中的应用与成本分析

瓜尔豆胶在石油开采中的应用主要是压裂液采油和注气井钻井。近年来，随着低渗透和非常规油气藏在能源结构中占据愈来愈重要位置，中国低渗油气资源十分丰富，到目前为止，陆上已开发地质储量中低渗透油气储量仅占17.5%，在已探明未动用储量中低渗透储量占60.8%。目前，新增的油气储量中，低渗透储量的比例更大，虽然历年探明储量幅度较大，但低渗透、特低渗透比例也很大。因此，对已开发的低渗透油气田如何进一步提高开发效益，对未动用的低渗透油气储量如何尽快有效地投入开发，对保持中国石油工业持续稳定发展有着十分重要的意义。储层改造技术作为经济有效动用此类资源的核心技术日益受到重视。随着油气资源劣质化程度的加剧，对储层改造的需求度不断增加，压裂主要用来对付低渗透层，高粘液体以远超过地层吸收能力的排量压入井里，压裂后在井底附近地层形成一条或数条高渗透裂缝通道，裂缝渗透率随支撑剂直径平方增加而增大，那么携砂液将在裂缝里填充，关井后，在井底附近地层形成高导流能力的填砂裂缝，使油井达到增产增注目的。携砂液是用瓜尔胶混合支撑剂，既是携带密度很高的支撑剂，在裂缝中将支撑剂填在裂缝内预定位置上，携砂液在压裂液中，这部分比例很大，压裂液的滤失性、悬砂能力摩阻低，都取决于粘度，那么瓜尔胶至关重要，它可以使含砂比由15%～30%提高到40%～50%。前置液中常加入细颗粒来控制流体滤失，这种颗粒填充或桥塞酸蚀洞和天然裂缝，提高流体效率。前置液常用凝胶制备，制备凝胶的方法：每3.785 m3水中加入4.8～4.9 kg/m3瓜胶，然后加入其他交联剂。前置液的作用产生裂缝而降低裂缝周围的温度，将地层盐水推入地层，防止它们与土酸混合并反应形成沉淀，如果地层含有超过1%～2%的碳酸盐，必须采用前置液溶解碳酸盐，以防止土酸浪费并防止形成不可溶合的沉淀物，前置液还将用来驱替和隔离不配伍的地层液体（盐水/原油）。酸化中希望降低酸岩反应速度，增大活性酸的有效作用距离，因此需要在酸液中加入增粘剂，如瓜胶，一般能在150℃内使盐酸增粘几个mpa·s至十几个mpa·s，长时间内保持良好的粘湿性能。

石油开采中对压裂措施项目投资决策评价主要依据以下指标：（1）贴现率表示资金的时间价值，它用来权衡相对于投资风险的项目投资回报率。（2）现值表示在一定的贴现率下相对于目前时间的未来现金流量的总和（收入与支出）。现值的另一种说法是指当前的钱，与将来价值多少无关。（3）净现值（NPV）反映的是项目未来现金流量现值与投资现值的差值。（4）投资回报率（DROI）是指项目的净现值与在一定的贴现率下总投资的现值之比，DROI是投资项目有效性的一个重要衡量指标。简言之，它表示每投资一块钱期望获得的回报值。（5）投资回报（ROI）指项目在不贴现条件下的现金流量与不贴现条件下投资总额的比值，它没有考虑资金的时间价值。（6）回收期是项目累计现金流量等于零的时间，回收期没有考虑资金的时间价值和项目达到回收期后的现金流量的重新回收。但它提供了一项指标说明投资方冒风险的时间以及一个项目开始获益的时间范围。（7）收益率和利益率指数是一种考虑了贴现影响的净现金流量的现值等于零时的复合利率，它类似于在当前情况下投资被当成现金来回收。

显然，应使每一个压裂施工措施的NPV最大。上述每一个指标应当在当前经济条件下重新审定以确保能达到商业上的目标，例如，如果商业目标是使利润最大化，那有必要认识具有有助于投资方的经济环境，并且压裂施工不受限制。另一方面，如果经济环境如此以致投资方与增产作业都受到限制，显然，应使每一个压裂施工的NPV最大化。压裂设计结果应当以一个较小的规模和投资使DROI最大化。

通过压裂措施，油井产量增加，那么成本也是我们必须考虑的因素。近年瓜尔胶用量、单价、金额都呈直线上升趋势，在2011年至2012年，瓜尔胶价格一度飙升，压裂成本增加了上亿元。对瓜尔胶的需求呈现爆发式增长，需求增长导致瓜尔豆及衍生物瓜尔胶片价格大幅增长。2011年3月瓜尔胶片价格CIF中国1 950美元/t左右，2012年2月瓜尔胶片价格CIF中国10 300美元/t左右，2012年4月瓜尔胶片价格CIF中国20 000美元/t左右，2年间涨幅达到913%。价格的上涨，导致供应商大量囤积，印度出口商履约情况普遍较差，导致供应问题层出不穷。国内这方面资源少，国内供应商生产库存少，使油田生产受到影响，生产成本攀升。近两年通过加大管理力度，有的放矢地采取各项管理措施，使供需矛盾、成本矛盾有所缓解。但追根溯源，建议在国内，尤其新疆开辟田菁及瓜尔豆等相关植物的培育、生产，进行原料储备，稳定原材料资源，加大战略供应商的培育才能防微杜渐，使矛盾中的突出问题得以根本解决。

[1]黎丽华.瓜尔胶的改性、共混及其应用研究[D].武汉大学

2015—03—13