世界石油工業(yè)100多年的發(fā)展史，可以說是一部技術(shù)發(fā)展史，不同時(shí)期的技 術(shù)進(jìn)步推動(dòng)著油氣田開發(fā)邁上一個(gè)新的臺(tái)階，特別是近20年隨著現(xiàn)代科技發(fā)展 的突飛猛進(jìn)，多學(xué)科的協(xié)同與集成推動(dòng)著油氣田開發(fā)水平正在向新的髙度進(jìn)展。 然而目前油氣田開發(fā)領(lǐng)域仍面臨著一系列新的形勢(shì)和前所未有的困難。從資源角 度看，今后的較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，油氣開發(fā)主要集中在老油田、低滲透油藏、重油 及油砂油藏、深水油藏、天然氣藏非常規(guī)油氣藏（煤氣油、油頁(yè)巖、天然氣水合 物等）六大領(lǐng)域。
(1)壓裂采油技術(shù)
特別低滲透油氣藏在探明儲(chǔ)量中的比例越來越高，開發(fā)、開采難度越來越大。 從世界油氣資源分布來看，成一個(gè)三角形態(tài)，即品味高、易開采的油氣資源進(jìn)展 很小的比例，而滲透油氣藏、致密氣藏是接替高品位常規(guī)油田資源的必然趨勢(shì)。 據(jù)報(bào)道，俄羅斯各油氣區(qū)中難以開采的石油儲(chǔ)量占剩余可開采儲(chǔ)量的40%以上， 滲透率低于〇.〇5@2的低滲透儲(chǔ)集層中的儲(chǔ)量約有15〇xl〇8t，其中65%分布在西 伯利亞。目前全俄羅斯從低滲透油藏中采出的石油約占全部產(chǎn)儲(chǔ)量的25%。在美 國(guó)200年致密氣藏的產(chǎn)量約占全國(guó)天然氣總產(chǎn)量的15%，儲(chǔ)量占22%。而在剩余 探明儲(chǔ)量中致密氣的比例將占25%。我國(guó)每年探明儲(chǔ)量中低滲透原油儲(chǔ)量的比例 也越來越高，以中國(guó)石油為例，從“八五”的59%增長(zhǎng)到“九五”的67%，“十五”期 間則占到了 70%左右E14]。如何有效的開發(fā)低滲透油氣藏已成為世界共同關(guān)注的難 題。
區(qū)域整體壓裂改造技術(shù)是低滲透油田高效開發(fā)的有效方法"從1948年用于 油井增產(chǎn)以來，壓裂技術(shù)有令人滿意的歷史[15】。壓裂改造提高油井的產(chǎn)量的機(jī)理 是通過人工往地下油層注入液體，使油層在壓力作用下裂縫增大或暢通，改善地 層的滲透能力，提高油氣田的倒流能力，從而使原油有利于向地面流動(dòng)，達(dá)到提 高采油產(chǎn)量的目的。壓裂液是壓裂施工中的介質(zhì)，為水力壓裂施工作業(yè)提供了手 段岡。
(2)EOR技術(shù)與聚合物驅(qū)油
油田采油大致分三個(gè)階段:直接抽油、注水采油和注驅(qū)油劑采油。在原油的 開采過程，初次采油一般依靠地底壓力讓原油自噴而出。而后由于地下壓力減小， 不得不往地下注水將油驅(qū)除，稱為二次采油。經(jīng)過上述兩次采油，我國(guó)的綜合原 油采出率僅有40%?50%多一些，也就是說，還有50%多的原油留在地下無法采 出。因此，進(jìn)行三次采油（Tertiary Oil Recovery)即強(qiáng)化采油(Enhancedoil recovery，簡(jiǎn)稱EOR)，提高原油采出率，是緩解我國(guó)多數(shù)油田衰老速度，維持我 國(guó)原油穩(wěn)產(chǎn)、減少我國(guó)對(duì)國(guó)外原油依賴程度的戰(zhàn)略要求[17]。
目前我國(guó)大慶、勝利、中原、華北、大港等大型油田均己進(jìn)入開采中后期， 采出油含水率高達(dá)90%。因此，采用EOR技術(shù)提高采收率已成為我國(guó)石油工業(yè)的重 要戰(zhàn)略措施。采用EOR可是采油率提高到80-85%，在世界范圍內(nèi)EOR的產(chǎn)油量 已經(jīng)達(dá)到世界產(chǎn)油量的5%。美國(guó)石油總產(chǎn)量的37%來自一次采油，而51%的最大 份額則是由注水、注氣等二次采油貢獻(xiàn)的，約12%的石油產(chǎn)量來自三次采油，即 EOR。上述產(chǎn)量比例在美國(guó)至少保持了 15年之久。
目前，EORX藝主要包括熱采工藝，混氣驅(qū)和非混氣驅(qū)技術(shù)，微生物驅(qū)油技 術(shù)和化學(xué)驅(qū)工藝等[18]。盡管化學(xué)驅(qū)油在美國(guó)所受到的關(guān)注和推廣長(zhǎng)達(dá)二十多年， 其成效卻一直不理想，但化學(xué)驅(qū)油技術(shù)在中國(guó)卻得到了成功應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外科研及 車產(chǎn)實(shí)踐表明，聚合物驅(qū)油是一種提高石油采收率行之有效的方法。
1.1.3.2黃原膠在石油開采中應(yīng)用
鉆井液是鉆井過程中使用的作業(yè)流體，在鉆井過程中使用的作業(yè)流體，在 鉆井過程中，鉆井液起著重要的作用，人們常常把鉆井液比喻為“鉆井的血液”， 其功能是：懸浮和攜帶巖屑，清洗井底；潤(rùn)滑冷卻鉆頭，提高鉆頭進(jìn)尺，通過鉆 頭水眼沖擊地層，有利于破碎巖石；形成泥餅，增加井壁的穩(wěn)定性；建立能平衡 地層壓力的液柱壓力，以防止發(fā)生卡、塌、漏、噴等復(fù)雜事故；使用渦輪鉆具時(shí)， 可作傳遞動(dòng)力的液體。鉆井液增粘劑是其主要成分之一，其功能是增加黏度和切 力，提高鉆井液懸浮能力，這是鉆井液行使功能必可缺少的[191。
在提髙采收率的各種方法中，聚合物驅(qū)油占有重要地位。聚合物的作用是調(diào) 節(jié)注水的流變性，增加驅(qū)動(dòng)液的黏度，改善水驅(qū)波及效率。降低地層水相滲透率，使 水與油能勻速的向前流動(dòng)。這類聚合物在油藏條件下，必需具有優(yōu)良的增黏性能， 而且在溫度、壓力及鹽的作用下要有高的黏度保持率^
我國(guó)油田用化學(xué)品主要是聚丙烯醜胺、CMC、變性淀粉等，造成打井成本
高、出油率低。黃原膠在增黏、增稠、抗鹽、抗污染能力等方面遠(yuǎn)比其他聚合物 強(qiáng)，尤其在海洋、海灘、高鹵層和永凍土層鉆井中用于泥漿處理、鉆井液和完井 等方面效果顯著，對(duì)加快鉆井速度、防止油井坍塌、保護(hù)油氣田、防止井噴和大 幅度提髙采油率等方面都有明顯的作用[2'當(dāng)黃原膠與磷酸酯化度在0.03?0.5 的刺槐豆膠混合使用時(shí)可以取得更好的效果。
由于黃原膠溶液具有良好的增粘性、流變性、水溶性、化學(xué)穩(wěn)定性，并具有 較強(qiáng)的機(jī)械抗降解能力，因此可作為油田開采的驅(qū)替劑。由于該產(chǎn)品與一般的水 解聚丙烯酰胺相比，其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、加工工藝簡(jiǎn)單、驅(qū)油效果好、制造成 本低，又由于其具有良好的抗剪切降解能力，在地層中能選擇性流動(dòng)，具有更好 的驅(qū)油效果[21]，己逐漸作為提高油田采收率的驅(qū)替劑或改善開采效果的化學(xué)調(diào)剖 劑應(yīng)用到油田開采中。物理模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明黃原膠具有提高石油采收率的作 用，是一種性能優(yōu)良的油田開采驅(qū)替劑[22]。
此外，黃原膠在壓裂液也有所應(yīng)用，主要用于水基壓裂液的稠化劑，兼有減 少摩阻的功能[23]。
瓜爾膠在石油開采中應(yīng)用
在壓裂施工過程中，向井內(nèi)擠入的全部液體稱為壓裂液。在水力壓裂改造油 氣藏過程中，壓裂液的作用是在壓裂過程中傳遞壓力，使儲(chǔ)層產(chǎn)生人工水力裂縫， 并使之向深處延伸拓展；同時(shí)沿著人工水力裂縫輸送并鋪置支撐劑，形成具有導(dǎo) 流能力的支撐（有效）縫隙，提高產(chǎn)能。
壓裂液必須具備一定的物理化學(xué)特性才能滿足壓裂工作要求，主要包括(1) 壓裂液應(yīng)與地層物質(zhì)和流體相配伍。如果壓裂液的化學(xué)性質(zhì)引起地層中粘土膨 脹，就會(huì)堵塞孔隙通道，將會(huì)造成施工失效[24];如果壓裂液產(chǎn)生原油的乳化物或 沉淀物等，將引起堵塞而不能達(dá)到增產(chǎn)目的[25]。壓裂液應(yīng)有足夠的粘性能輸送支 撐劑進(jìn)入管道，穿過炮眼，深入裂縫[26]。（3)理想的壓裂液應(yīng)有適當(dāng)?shù)男?，?部分液體應(yīng)留在裂縫中而不是濾失到地層里。液體的利用率一般由高黏度與濾失 添加劑結(jié)合起來獲得[27]。（4)壓裂液另一個(gè)重要特性是當(dāng)它存留于地層時(shí)，有從 髙黏度回復(fù)到低黏度的能力，以使處理液易于從地層清除[28]。另外，壓裂液應(yīng)該
既顧及到高黏度又具有減阻特性。
許多種液體都可用作水力壓裂的壓裂液。對(duì)一口具體的井選擇出適宜的壓裂 液，就必須了解各種壓裂液的性能要求，以及如何使其改性來達(dá)到各種預(yù)期的效 果。壓裂液的性能對(duì)壓裂后的增產(chǎn)效果起著非常關(guān)鍵的作用。壓裂液在壓開裂縫 后必須能夠?qū)⒅蝿y帶并充填于裂縫中，一旦壓力解除后，裂縫仍處于開啟狀 態(tài)，從而形成一個(gè)超過地層傳導(dǎo)率的裂縫傳導(dǎo)率。一般認(rèn)為，壓裂后的增產(chǎn)主要 取決于裂縫的導(dǎo)流能力和支撐裂縫的幾何形狀。裂縫的導(dǎo)流能力在很大程度上依 賴于支撐劑的粒度、形狀和強(qiáng)度。此外，還與支撐劑分布和濃度有關(guān)。而壓裂液 的黏度直接影響裂縫的幾何形狀(及裂縫的長(zhǎng)度、寬變和深度)。高黏度的壓裂液 幾乎在整個(gè)傳輸過程中使髙濃度、大顆粒支撐劑處于懸浮狀態(tài)并將其輸送到遠(yuǎn)距 離；高黏度的壓裂液也增大了裂縫的面積。這樣，可以獲得較大的裂縫導(dǎo)流能力。 高黏度的壓裂液還能夠減少濾失率和提高其攜帶支撐劑的能力。因此，壓裂液的 粘性是其一個(gè)重要指標(biāo)。
在壓裂作業(yè)過程中為保證壓裂液的性能施工工藝要求，需要添加適當(dāng)?shù)膲毫?化學(xué)劑，這些化學(xué)劑就叫壓裂用化學(xué)品。壓裂用化學(xué)品主要有稠化劑（增稠劑)、 交聯(lián)劑、pH值控制劑、破膠劑、粘土穩(wěn)定劑、殺菌劑、溫度穩(wěn)定劑、破乳劑、 乳化劑、消泡劑降濾失劑、助排劑、潤(rùn)濕劑減阻劑和支撐劑等。其中稠化劑是壓 裂液的核心，其主要作用是增粘，并于交聯(lián)劑反應(yīng)形成凍膠，大幅度提高壓裂液 的黏度，同時(shí)還有降濾失降摩阻的功能[29]。
目前國(guó)內(nèi)外主要采用瓜爾膠及其衍生物作為稠化劑，包括未改性的瓜爾膠 (GG)，改性后的瓜爾膠衍生物羥丙基肌膠(HPG)，羧甲基羥丙基瓜爾膠(CMHPG)， 羧甲基羥乙基瓜爾膠，羧甲基瓜爾膠等等。據(jù)統(tǒng)計(jì)在稠化劑中，未改性的天然瓜 爾膠占20%，而羥丙基瓜爾膠約占2/3,兩者的用量約占總量的90%。