瓜爾豆膠在石油開采中的應(yīng)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(yīng)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(jìn)行闡述，為瓜爾豆膠進(jìn)一步開發(fā)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(diǎn)

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(jìn)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(chǎn)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(dú)特的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及天然性，使其迅速成為性能優(yōu)越的新型環(huán)保造紙助劑，同時(shí)它還被廣泛應(yīng)用于食品、石油、醫(yī)藥等領(lǐng)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(jià)而又廣泛應(yīng)用的親水膠體之一[1]。在食品工業(yè)中的應(yīng)用：在掛面生產(chǎn)中，瓜爾豆膠可以說是最理想的粘結(jié)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(shí)間，口感好，制成的面條耐煮。在方便面生產(chǎn)中，添加豆膠，一方面使面團(tuán)柔韌，切割成面條時(shí)不易斷裂，成型時(shí)也不易起毛邊；另一方面，在油炸時(shí)阻止食油滲入，節(jié)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(shí)可迅速結(jié)合游離水分，改善腸衣的充填性，消除烹煮、煙熏和儲(chǔ)藏期間脂肪和游離水的分離與移動(dòng)，改善冷卻后產(chǎn)品的堅(jiān)實(shí)度；調(diào)味品中，在調(diào)味汁和色拉調(diào)味品中，利用了瓜爾豆膠在低濃度下產(chǎn)生高黏度這一基本性質(zhì)，使得這些產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和流變等感官品質(zhì)更加優(yōu)質(zhì)；罐頭食品中，其特征是盡可能不含流動(dòng)態(tài)的水，瓜爾豆膠則可用于稠化產(chǎn)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(shí)還可以用于限制裝罐時(shí)的黏度；冰淇淋、冰乳、冰果腩、果汁凍、乳酸奶等當(dāng)中，使用瓜爾豆膠，可以使凝浮粘連，抑制冰晶生成，保證結(jié)構(gòu)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(shí)，在冷凍時(shí)保持穩(wěn)定，瓜爾豆膠還可以防止快速融化，延長保持期。另外一個(gè)好處是瓜爾豆膠使產(chǎn)品緩慢熔化，并提高產(chǎn)品抗驟熱的性能。用瓜爾豆膠穩(wěn)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(dāng)中用途很廣泛。

2 瓜爾豆膠在石油開采中的應(yīng)用與成本分析

瓜爾豆膠在石油開采中的應(yīng)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(guī)油氣藏在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)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(fā)地質(zhì)儲(chǔ)量中低滲透油氣儲(chǔ)量僅占17.5%，在已探明未動(dòng)用儲(chǔ)量中低滲透儲(chǔ)量占60.8%。目前，新增的油氣儲(chǔ)量中，低滲透儲(chǔ)量的比例更大，雖然歷年探明儲(chǔ)量幅度較大，但低滲透、特低滲透比例也很大。因此，對(duì)已開發(fā)的低滲透油氣田如何進(jìn)一步提高開發(fā)效益，對(duì)未動(dòng)用的低滲透油氣儲(chǔ)量如何盡快有效地投入開發(fā)，對(duì)保持中國石油工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展有著十分重要的意義。儲(chǔ)層改造技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用此類資源的核心技術(shù)日益受到重視。隨著油氣資源劣質(zhì)化程度的加劇，對(duì)儲(chǔ)層改造的需求度不斷增加，壓裂主要用來對(duì)付低滲透層，高粘液體以遠(yuǎn)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(shù)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(guān)井后，在井底附近地層形成高導(dǎo)流能力的填砂裂縫，使油井達(dá)到增產(chǎn)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(nèi)預(yù)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(guān)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(xì)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(lián)劑。前置液的作用產(chǎn)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(yīng)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(fèi)并防止形成不可溶合的沉淀物，前置液還將用來驅(qū)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(yīng)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(nèi)使鹽酸增粘幾個(gè)mpa·s至十幾個(gè)mpa·s，長時(shí)間內(nèi)保持良好的粘濕性能。

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

顯然，應(yīng)使每一個(gè)壓裂施工措施的NPV最大。上述每一個(gè)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)條件下重新審定以確保能達(dá)到商業(yè)上的目標(biāo)，例如，如果商業(yè)目標(biāo)是使利潤最大化，那有必要認(rèn)識(shí)具有有助于投資方的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，并且壓裂施工不受限制。另一方面，如果經(jīng)濟(jì)環(huán)境如此以致投資方與增產(chǎn)作業(yè)都受到限制，顯然，應(yīng)使每一個(gè)壓裂施工的NPV最大化。壓裂設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)當(dāng)以一個(gè)較小的規(guī)模和投資使DROI最大化。

通過壓裂措施，油井產(chǎn)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(jià)、金額都呈直線上升趨勢，在2011年至2012年，瓜爾膠價(jià)格一度飆升，壓裂成本增加了上億元。對(duì)瓜爾膠的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，需求增長導(dǎo)致瓜爾豆及衍生物瓜爾膠片價(jià)格大幅增長。2011年3月瓜爾膠片價(jià)格CIF中國1 950美元/t左右，2012年2月瓜爾膠片價(jià)格CIF中國10 300美元/t左右，2012年4月瓜爾膠片價(jià)格CIF中國20 000美元/t左右，2年間漲幅達(dá)到913%。價(jià)格的上漲，導(dǎo)致供應(yīng)商大量囤積，印度出口商履約情況普遍較差，導(dǎo)致供應(yīng)問題層出不窮。國內(nèi)這方面資源少，國內(nèi)供應(yīng)商生產(chǎn)庫存少，使油田生產(chǎn)受到影響，生產(chǎn)成本攀升。近兩年通過加大管理力度，有的放矢地采取各項(xiàng)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(nèi)，尤其新疆開辟田菁及瓜爾豆等相關(guān)植物的培育、生產(chǎn)，進(jìn)行原料儲(chǔ)備，穩(wěn)定原材料資源，加大戰(zhàn)略供應(yīng)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(yīng)用研究[D].武漢大學(xué)

2015—03—13