瓜尔胶也称胍胶，是由瓜尔豆种子的胚乳经千燥、磨粉 而得。瓜尔（Guar)是一种生长在印巴次大陆干旱及半干旱 地区的一年生草本植物，主要产区在印度的西北部及巴基斯 坦的东部，其名称由梵语GAUAAHAR演变而来，意为牛饲 料或牲畜饲料。在印度，瓜尔豆的产量主要受到气候尤其是 季风降南的影响，其中70%的产量来自于沙漠之邦拉贾斯坦 (Rajasthan )〇

 

全球每年瓜尔胶消耗量约150万~200万t，欧美、中国 的大型瓜尔胶生产厂家通常在印度建合资工厂，或者寻找合 作伙伴，保证原料质量稳定。

 

印度产品具有原料好、技术高的优势，能够供应特殊工 业级原粉，粘度髙、水不溶物低、适合进行化学改性，可应 用于石油、造纸、涂料等高端行业，是欧美、中国高端客户 特别青睐的原料产品。巴基斯坦原料不适合进行化学改性， 只适合食品、建筑、选矿、冶金等普通行业直接使用原粉。

 

瓜尔豆是农产品，价格波动较大，平均每1042年构成 一个轮回。与印度相比，巴基斯坦和中国关系更密切，关税 更加优惠。

 

生产瓜尔胶的提取技术于1953年在美国商业化，约10年后 在印度被广泛使用。目前印度瓜尔胶年产量占世界总产量的 80%，巴基斯坦占15%,其他如苏丹、澳洲、巴西、美国等 总计约占5%。

 

他们通常从印度购进高质量的瓜fei家品种粘度/mPa*s水不溶令(O.b^j^fann-SSdOOrpm，干基）

 

中国瓜尔胶CG彡140矣16羟丙基瓜尔胶HPG>105务8羧甲基羟丙基瓜尔胶CMHPG彡130笑4超级瓜尔胶SHPG彡130彡3欧美瓜尔胶GG5=140矣14羟丙基瓜尔胶HPG>130矣6羧甲基羟丙基瓜尔胶CMHPG身130矣4尔胶原粉，生产表面处理原粉和化学改性粉，包括羟丙基瓜 尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶、阳离子瓜尔胶以及特殊行业用 胶。上述各家的产品由于售价高达50-120元/kg，所以在国 内市场占有率很少。即使有，也是国际大公司通过其全球采 购供应其下属中国公司，与中国本土市场关系不大。

 

(1)技术路线中国和印度、巴基斯坦的瓜尔胶原粉基 本相同，都采用水合-增粘-粉碎-筛分-均质的工艺流程，但 是印度和巴基斯坦技术和设备更为成熟，规模更大，成本更 低。印度、巴基斯坦基本不生产化学改性粉，中国和欧美的 化学改性粉基本相同。化学改性粉的生产目前分为湿法和半 干法两种工艺，湿法以原粉为原料，乙醇为分散剂；半干法 以胚乳片为原料，水为分散剂。

 

(2)中国生产厂家包括中石油物资昆山公司（昆山京 昆油田化学科技开发公司）、北京矿冶研究总院以及各个油田 的5产企业和为数众多的民企。中石油物资昆山公司和北京 矿冶研究总院同为国企，前者为中石油下属公司，后者为国 资委直属央企，年产销量均为万吨瓜尔胶原粉和改性粉，形 成了较好的竞争和合作关系。

 

指标国内外石油行业瓜尔胶技术指标见表1。

 

表1国内外石油行业瓜尔胶技术指标通过表1的比较可以看出，中国和欧美的瓜尔胶、羧甲 基羟丙基瓜尔胶的指标接近，但是中国油田使用量最大的稠 化剂羟丙基瓜尔胶，其粘度指标中国与欧美还是有较大的差 距。这不是技术上的原因，而是油田采购价格的原因。

 

国内多数植物胶厂家都能够生产瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶， 但是羧甲基羟丙基瓜尔胶和超级瓜尔胶目前还只有中石油物 资昆山公司、北京矿冶研究总院等极少数厂家能够生产。

 

m *…全球瓜尔胶每年用量150万~200万t左右，其中石油行 业用量占1/4~1/3,主要市场包括北美、东南亚、俄罗斯、中 东、中国等。中国瓜尔胶每年用量4万-5万t左右，其中石 油行业用董占1/4-1/3,也是最大的行业市场。

 

中国石油天然气行业标准SYyT5764-2007《压裂用植物 胶通用技术要求》在2008年上半年开始执行。各油田主要使 用羟丙基瓜尔胶，其中一级粉由于价格太高，处于有价无市 的局面，油田普遍采购二级粉，目的是控制成本。大庆油田 和延长油矿使用企标，也是出于这个考虑。

 

中国各油田瓜尔胶用M和等级见表2。

 

表2中国各油田瓜尔胶用量和等级油田用 M/(t/a)品种产品等级大庆2000-2500羟丙基瓜尔胶 少量羧甲基羟丙基瓜尔胶 少量瓜尔胶企标吉林1800-2000羟丙基瓜尔胶二级粉长庆1500-2000羟丙基瓜尔胶二级粉新疆1000-1200羟丙基瓜尔胶 少量羧甲基羟丙基瓜尔胶二级粉辽河800-1000羟丙基瓜尔胶二级粉四川500-800羟丙基瓜尔胶 少量羧甲基羟丙基瓜尔胶一级粉延长800-1000瓜尔胶 羟丙基瓜尔胶企标其他1500-2000羟丙基瓜尔胶二级粉应用—(1)靖耦剂压裂丁艺是油气井增产的一项主要措施， 目前国内外使用的水基压裂液主要是以瓜尔胶及其衍生物羟 丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶、延迟水合羟丙基瓜尔胶 为基础的增稠剂。一般常用浓度为0.2%~0.6%，即可使水稠 化而获得较髙的粘度，将高浓度的支撑剂携带到新的裂缝， 具有悬砂能力强、低摩阻、胶体稳定性好等优点。瓜尔胶与 多价金属离子络合可形成高粘弹性的冻胶。常用的交联剂 有：硼、锑、钛、锆、铬等金属盐类。在碱性条件下，硼原 子等在瓜尔胶大分子链间建立交联键，形成网状结构的水基 冻胶PI。

 

(2>降滤失*1在压裂酸化施工中要造成长而宽的裂 缝，需减小液体漏人地层的速度，因而应加人降滤失剂。降 滤失剂由两部分组成：一是能进人地层孔隙并在裂缝壁面形 成桥塞的惰性固体颗粒；二是用来填塞固体颗粒之间孔隙的 聚合物。为了对地层不产生伤害，降滤失剂应当能在处理液 中或生产出来的油或水中降解或缓慢溶解。硅粉是常用的惰 性固体粉末，水溶性聚合物通常用瓜尔胶、纤维素衍生物或 聚丙烯酰胺，以这些物质胶结固相颗粒，也可以是惰性固体 表面包一层瓜胶类的物质，它能遇酸变软，兼有固体和胶体 两重特性。

 

(3>稠化酸稠化酸又称胶凝酸，是指通过加人稠化剂 提高粘度的酸。由于其粘度高，滤失性低，以及稠化剂在岩石 表面的吸附降低了 H+向岩面的扩散速度，起到缓速作用。稠化 酸酸化能节省郜分缓蚀剂，降低泵送摩阻，减轻地层伤害，因 而自20世纪70年代研制并施X以来受到国内外重视。研制和 应用稠化酸的关键是稠化剂的研制和应用。稠化剂应具备耐 酸、耐高温、耐剪切并与相应的酸液添加剂及地层离子有良好 的配伍性。多糖类聚合物瓜尔胶、羟内'基瓜尔胶等天然聚合物 都能用作稠化剂，其特点是增粘效果好，但使用温度较低，一 般在40^以下，或用于稠化有机酸、潜在酸等，如果复配适当 热稳定剂（如低分子醇），使用温度能得到提高。

 

用交联聚合物作为稠化剂可以得到高粘度的稠化酸，这类酸 也称为交联酸。该体系包括水溶性聚合物瓜尔胶或者纤维素衍生 物、交联剂、酸、水、必要的添加剂和破胶剂。破胶剂要根据施 工时间延迟破胶，在破胶剂外面包裹一层聚合物，该聚合物在高 温下缓慢溶化，释放出破胶剂。经交联后的稠化酸耐热性、耐剪 切性好，可用于髙温弁（9(冗以上）施丁-。交联酸中聚合物浓度 低，粘度高，悬浮能力强，滤失低，能减少地层伤害，能抑制地 层中油水乳状液的形成并减小酸液对设备和管道的腐蚀。

 

(4)封堵剂钻孔时经常需要临时封闭或堵塞某一渗透 层，而对另一欠渗透的地层进行施T。过去也用过许多其他 物质进行此种施T，如纤维性材料干草、海绵等。但在有裂 缝或小洞的这类地层中却很难成功。而水泥纣料既需要较多 的时间，又价格昂贵，还易于伤害需要渗透的地层。近年来， 用半乳甘露聚糖交联形成的凝胶材料作为临时封堵剂，事实 证明比以上两类材料都好。使用时将瓜尔胶、悬浮剂、缓冲 剂和降解剂混人一定量的水中，再加入交联剂，将此封闭液 泵入需要封闭的地层中即形成凝胶，凝胶在预定时间自动破 胶。封闭的时间视需要可通过调节溶液的浓度和降解剂浓度 的大小来实现，可以是2~20天。

 

(5)堵水作业确切地说应该是控制水油比或控制产 水。其实质是改变水在地层中的流动特性，即改变水在地层中的渗流规律，提高油层的产油量。半乳甘餺聚糖植物胶属 于非选择性堵剂中的冻胶型堵剂，通常使用羧甲基羟丙基瓜 尔胶、羟丙基瓜尔胶、羟乙基瓜尔胶等，交联剂多为由髙价 金属离子所形成的多核羟桥络离子，此外还有醛类或醛与其 他低分子物质缩聚得到的低聚合度的树脂。这类堵剂包括铝 冻胶、铬冻胶、锆冻胶、钛冻胶、醛冻胶等。

 

配液瓜尔胶具有良好水溶性，同时也具有独特的水溶机理， 掌握不好会导致溶解速度慢，粘度释放不充分，出现大量胶 团即“鱼眼”，“鱼眼”一旦形成很难打破，阻碍了粉体的进 一步溶解，不仅造成原料浪费和粘度降低，还会形成实际意 义上的不溶物，最终进人地层形成伤害。

 

欧美通常采取的改进措施主要是对瓜尔胶进行表面处 理，极大改善了干粉流动性和在溶液中的分散性，同时辅助 以均匀给料、精密计量、有效混合、髙速搅拌，这样配制得 到的溶液基本没有“鱼眼”。

 

国内通常采取的改进措施主要是采用高效快速混配设备， 主体设备混合系统包括高效混合装置、释放装置、静态分散 装置、高速增粘装置；辅助设备粉料系统包括混合系统、固 添系统、液添系统、发液系统、控制系统等。

 

未来发展植物胶及相关设备未来发展方向：①瓜尔胶是以高粘度、 低水不溶物为发展方向；②瓜尔胶改性粉是以复合改性为发 展方向，满足酸碱两性交联，目前印度、欧美和中国的生产 厂家正在为此而努力；③相关设备是以实用、高效、快速、 自动化的配液设备为发展方向。以上高端产品正是以哈里伯 顿、斯伦贝谢为主导的石油服务市场所迫切需要的。

 

同时，在这里呼吁国家和行业内有识之士，在上世纪70 年代到80年代种桢栽培瓜尔豆的基础上，在与印度、巴基斯 坦最为相近的新疆地区重新幵展这项工作，使瓜尔胶这种工 业王牌胶能真正成为国产胶，摆脱原料受制于人的困境，为 可持续性发展创造良好的条件。

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