Попробуйте приготовить кетчуп в домашних условиях — какой бы рецепт вы ни выбрали, без специальных добавок-загустителей соус растечется по тарелке словно кефир. Другое дело кетчуп, купленный в магазине: его можно выдавить из тюбика горочкой на тарелку благодаря одному важному ингредиенту — гуаровой камеди. Она входит в состав многих соусов, мороженого и косметических кремов. С помощью гуара сегодня добывают «трудную» нефть, запасы которой еще 40 лет назад считались нерентабельными.
Гуаровая камедь – это порошок, внешне напоминающий пшеничную муку и относящийся к полисахаридам — самым распространенным загустителям в пищевой промышленности. Среди них — различные камеди, крахмалы и пектины. С точки зрения химии полисахариды — это углеводы, состоящие из сотен тысяч звеньев, соединенных атомом кислорода. Звеньями выступают молекулы глюкозы, фруктозы и других моносахаридов.
В сухом виде длинные молекулы гуаровой камеди свернуты в «клубочки». В воде при интенсивном перемешивании они разворачиваются, из-за чего движение слоев воды относительно друг друга затрудняется, и получается вязкий полимерный раствор.
Гуаровую камедь (она же пищевая добавка Е412) извлекают из высушенных и измельченных бобов культуры гуар.
В энергетике гуаровую камедь применяют при гидроразрыве пласта (ГРП) — методе, который помогает добывать нефть и газ из микроскопических пор сверхтвердых пород, похожих на мрамор. Происходит это так: на глубине нескольких километров в пласт с углеводородами под высоким давлением закачивают специальную смесь, чтобы создать в породе сеть трещин. По ним нефть и газ смогут добраться до пробуренной к ним скважины. Таким способом нефтяники получают доступ к запасам углеводородов, об эффективной добыче которых раньше не могли и мечтать.
Для добычи углеводородов недостаточно просто создать в породе трещины, их нужно «зафиксировать» в раскрытом состоянии, иначе под действием огромного давления горных пород они схлопнутся – и канал пласт-трещина-скважина исчезнет. Поэтому в составе закачиваемой смеси есть керамические гранулы (пропант) или песок. Твердые частички заполняют трещины и не дают им закрыться, по ним углеводороды текут к скважине. При чем тут гуаровая камедь? Песок до места создания трещины ГРП нужно как-то доставить. Без высоковязкого геля, в котором пропант «плавает» как космонавт в невесомости, твердые частицы могут застрять. Вязкий раствор гуаровой камеди, похожий на густое желе, обволакивает их и доводит до места формирования трещины ГРП.
Когда частички песка оказываются в трещине, и нефтесодержащая жидкость начинает просачиваться к скважине, загуститель растворяется. Сегодня сравнительно недорогая и экологичная гуаровая камедь применяется на большинстве месторождений, где нефть и газ добывают с помощью гидроразрыва пласта (а таких месторождений в нашей стране почти 70%).
Технологию ГРП применяют десятки лет и продолжают улучшать: появляются новые химические продукты, проводятся лабораторные испытания, а с помощью цифровых симуляторов оценивается эффект от применения тех или иных жидкостей и их влияние на параметры ГРП.
«Рецептуру гуаровой жидкости для гидроразрыва пластов инженеры-проектировщики ГРП подбирают для пласта каждого месторождения индивидуально, — поясняет эксперт. — Компьютерные алгоритмы помогают рассчитать параметры рабочей жидкости и необходимый объем, в зависимости от характеристик горной породы, физико-химических свойств содержащей нефть жидкости и других параметров».
В теории для интенсификации добычи нефти можно использовать другие камеди, но конкуренции ни одна не выдерживает. Так, камедь рожкового дерева растворяется только в горячей воде, а ксантановая камедь может терять свойства при механическом воздействии, например, непосредственно во время закачки в скважину при движении по системе труб.