瓜爾豆膠在石油開采中的應用及成本分析

范翠杰，劉來源

（新疆油田公司物資管理部，新疆 克拉瑪依 834000）

瓜爾豆膠在石油開采中的應用及成本分析

范翠杰，劉來源

（新疆油田公司物資管理部，新疆 克拉瑪依 834000）

瓜爾豆膠英文名為“guargum”，在石油開采中廣泛用于石油壓裂、鉆井等增稠目的，本文基于瓜爾豆膠在石油開采中的重要性及成本情況的特性進行闡述，為瓜爾豆膠進一步開發研究、瓜爾膠豆的種植提供參考。

瓜爾膠；裂縫滲透

1 瓜爾豆膠的性能與特點

瓜爾豆膠是由甘露一種糖和半乳糖組成長鏈，由從一種豆科植物瓜爾豆種子去皮去胚芽后的胚乳部分，干燥粉碎后加水，進行加壓水解后用20%的乙醇沉淀，離心分離后干燥粉碎而得。瓜爾豆膠主要產地是巴基斯坦和印度的干燥地帶或美國的東南部。由于其獨特的分子結構特點及天然性，使其迅速成為性能優越的新型環保造紙助劑，同時它還被廣泛應用于食品、石油、醫藥等領域。主要成分是半乳甘露聚糖，即由半乳糖和甘露糖（1∶2）組成的高分子量水解膠體多糖類。瓜爾豆膠是白色至淡黃褐色粉末。

瓜爾豆膠能分散在熱或冷水中形成粘稠液。瓜爾豆膠是目前國際上最為廉價而又廣泛應用的親水膠體之一[1]。在食品工業中的應用：在掛面生產中，瓜爾豆膠可以說是最理想的粘結劑，制面過程中添加瓜爾豆膠，可使面條表面光滑，不易斷，增加面的彈性，在面條干燥過程中，瓜爾豆膠防止粘連，減少烘干時間，口感好，制成的面條耐煮。在方便面生產中，添加豆膠，一方面使面團柔韌，切割成面條時不易斷裂，成型時也不易起毛邊；另一方面，在油炸時阻止食油滲入，節省食油，加工后的面爽滑而不油膩，增加面條韌性，水煮不混湯；肉制品中，瓜爾豆膠在灌裝肉制品中可以降低肉及其他輔料在烹煮過程中的暴沸，控制液相黏度；在香腸及填陷類肉制品中加入瓜膠，制肉糜時可迅速結合游離水分，改善腸衣的充填性，消除烹煮、煙熏和儲藏期間脂肪和游離水的分離與移動，改善冷卻后產品的堅實度；調味品中，在調味汁和色拉調味品中，利用了瓜爾豆膠在低濃度下產生高黏度這一基本性質，使得這些產品的質構和流變等感官品質更加優質；罐頭食品中，其特征是盡可能不含流動態的水，瓜爾豆膠則可用于稠化產品中的水分，并使肉菜固體部分表面包一層稠厚的肉汁。特殊的、緩慢溶脹的瓜爾豆膠有時還可以用于限制裝罐時的黏度；冰淇淋、冰乳、冰果腩、果汁凍、乳酸奶等當中，使用瓜爾豆膠，可以使凝浮粘連，抑制冰晶生成，保證結構平滑、使成品形成均勻的浮液組織，起增稠、乳化作用，改善口感，同時，在冷凍時保持穩定，瓜爾豆膠還可以防止快速融化，延長保持期。另外一個好處是瓜爾豆膠使產品緩慢熔化，并提高產品抗驟熱的性能。用瓜爾豆膠穩定的冰淇淋可以避免由于冰晶生成而引起顆粒的存在。由此可見，瓜爾膠在我們的生活當中用途很廣泛。

2 瓜爾豆膠在石油開采中的應用與成本分析

瓜爾豆膠在石油開采中的應用主要是壓裂液采油和注氣井鉆井。近年來，隨著低滲透和非常規油氣藏在能源結構中占據愈來愈重要位置，中國低滲油氣資源十分豐富，到目前為止，陸上已開發地質儲量中低滲透油氣儲量僅占17.5%，在已探明未動用儲量中低滲透儲量占60.8%。目前，新增的油氣儲量中，低滲透儲量的比例更大，雖然歷年探明儲量幅度較大，但低滲透、特低滲透比例也很大。因此，對已開發的低滲透油氣田如何進一步提高開發效益，對未動用的低滲透油氣儲量如何盡快有效地投入開發，對保持中國石油工業持續穩定發展有著十分重要的意義。儲層改造技術作為經濟有效動用此類資源的核心技術日益受到重視。隨著油氣資源劣質化程度的加劇，對儲層改造的需求度不斷增加，壓裂主要用來對付低滲透層，高粘液體以遠超過地層吸收能力的排量壓入井里，壓裂后在井底附近地層形成一條或數條高滲透裂縫通道，裂縫滲透率隨支撐劑直徑平方增加而增大，那么攜砂液將在裂縫里填充，關井后，在井底附近地層形成高導流能力的填砂裂縫，使油井達到增產增注目的。攜砂液是用瓜爾膠混合支撐劑，既是攜帶密度很高的支撐劑，在裂縫中將支撐劑填在裂縫內預定位置上，攜砂液在壓裂液中，這部分比例很大，壓裂液的濾失性、懸砂能力摩阻低，都取決于粘度，那么瓜爾膠至關重要，它可以使含砂比由15%～30%提高到40%～50%。前置液中常加入細顆粒來控制流體濾失，這種顆粒填充或橋塞酸蝕洞和天然裂縫，提高流體效率。前置液常用凝膠制備，制備凝膠的方法：每3.785 m3水中加入4.8～4.9 kg/m3瓜膠，然后加入其他交聯劑。前置液的作用產生裂縫而降低裂縫周圍的溫度，將地層鹽水推入地層，防止它們與土酸混合并反應形成沉淀，如果地層含有超過1%～2%的碳酸鹽，必須采用前置液溶解碳酸鹽，以防止土酸浪費并防止形成不可溶合的沉淀物，前置液還將用來驅替和隔離不配伍的地層液體（鹽水/原油）。酸化中希望降低酸巖反應速度，增大活性酸的有效作用距離，因此需要在酸液中加入增粘劑，如瓜膠，一般能在150℃內使鹽酸增粘幾個mpa·s至十幾個mpa·s，長時間內保持良好的粘濕性能。

石油開采中對壓裂措施項目投資決策評價主要依據以下指標：（1）貼現率表示資金的時間價值，它用來權衡相對于投資風險的項目投資回報率。（2）現值表示在一定的貼現率下相對于目前時間的未來現金流量的總和（收入與支出）。現值的另一種說法是指當前的錢，與將來價值多少無關。（3）凈現值（NPV）反映的是項目未來現金流量現值與投資現值的差值。（4）投資回報率（DROI）是指項目的凈現值與在一定的貼現率下總投資的現值之比，DROI是投資項目有效性的一個重要衡量指標。簡言之，它表示每投資一塊錢期望獲得的回報值。（5）投資回報（ROI）指項目在不貼現條件下的現金流量與不貼現條件下投資總額的比值，它沒有考慮資金的時間價值。（6）回收期是項目累計現金流量等于零的時間，回收期沒有考慮資金的時間價值和項目達到回收期后的現金流量的重新回收。但它提供了一項指標說明投資方冒風險的時間以及一個項目開始獲益的時間范圍。（7）收益率和利益率指數是一種考慮了貼現影響的凈現金流量的現值等于零時的復合利率，它類似于在當前情況下投資被當成現金來回收。

顯然，應使每一個壓裂施工措施的NPV最大。上述每一個指標應當在當前經濟條件下重新審定以確保能達到商業上的目標，例如，如果商業目標是使利潤最大化，那有必要認識具有有助于投資方的經濟環境，并且壓裂施工不受限制。另一方面，如果經濟環境如此以致投資方與增產作業都受到限制，顯然，應使每一個壓裂施工的NPV最大化。壓裂設計結果應當以一個較小的規模和投資使DROI最大化。

通過壓裂措施，油井產量增加，那么成本也是我們必須考慮的因素。近年瓜爾膠用量、單價、金額都呈直線上升趨勢，在2011年至2012年，瓜爾膠價格一度飆升，壓裂成本增加了上億元。對瓜爾膠的需求呈現爆發式增長，需求增長導致瓜爾豆及衍生物瓜爾膠片價格大幅增長。2011年3月瓜爾膠片價格CIF中國1 950美元/t左右，2012年2月瓜爾膠片價格CIF中國10 300美元/t左右，2012年4月瓜爾膠片價格CIF中國20 000美元/t左右，2年間漲幅達到913%。價格的上漲，導致供應商大量囤積，印度出口商履約情況普遍較差，導致供應問題層出不窮。國內這方面資源少，國內供應商生產庫存少，使油田生產受到影響，生產成本攀升。近兩年通過加大管理力度，有的放矢地采取各項管理措施，使供需矛盾、成本矛盾有所緩解。但追根溯源，建議在國內，尤其新疆開辟田菁及瓜爾豆等相關植物的培育、生產，進行原料儲備，穩定原材料資源，加大戰略供應商的培育才能防微杜漸，使矛盾中的突出問題得以根本解決。

[1]黎麗華.瓜爾膠的改性、共混及其應用研究[D].武漢大學

2015—03—13