世界石油工業100多年的發展史，可以說是一部技術發展史，不同時期的技 術進步推動著油氣田開發邁上一個新的臺階，特別是近20年隨著現代科技發展 的突飛猛進，多學科的協同與集成推動著油氣田開發水平正在向新的髙度進展。 然而目前油氣田開發領域仍面臨著一系列新的形勢和前所未有的困難。從資源角 度看，今后的較長一段時間內，油氣開發主要集中在老油田、低滲透油藏、重油 及油砂油藏、深水油藏、天然氣藏非常規油氣藏（煤氣油、油頁巖、天然氣水合 物等）六大領域。
(1)壓裂采油技術
特別低滲透油氣藏在探明儲量中的比例越來越高，開發、開采難度越來越大。 從世界油氣資源分布來看，成一個三角形態，即品味高、易開采的油氣資源進展 很小的比例，而滲透油氣藏、致密氣藏是接替高品位常規油田資源的必然趨勢。 據報道，俄羅斯各油氣區中難以開采的石油儲量占剩余可開采儲量的40%以上， 滲透率低于〇.〇5@2的低滲透儲集層中的儲量約有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儲量的25%。在美 國200年致密氣藏的產量約占全國天然氣總產量的15%，儲量占22%。而在剩余 探明儲量中致密氣的比例將占25%。我國每年探明儲量中低滲透原油儲量的比例 也越來越高，以中國石油為例，從“八五”的59%增長到“九五”的67%，“十五”期 間則占到了 70%左右E14]。如何有效的開發低滲透油氣藏已成為世界共同關注的難 題。
區域整體壓裂改造技術是低滲透油田高效開發的有效方法"從1948年用于 油井增產以來，壓裂技術有令人滿意的歷史[15】。壓裂改造提高油井的產量的機理 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，達到提 高采油產量的目的。壓裂液是壓裂施工中的介質，為水力壓裂施工作業提供了手 段岡。
(2)EOR技術與聚合物驅油
油田采油大致分三個階段:直接抽油、注水采油和注驅油劑采油。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除，稱為二次采油。經過上述兩次采油，我國的綜合原 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，進行三次采油（Tertiary Oil Recovery)即強化采油(Enhancedoil recovery，簡稱EOR)，提高原油采出率，是緩解我國多數油田衰老速度，維持我 國原油穩產、減少我國對國外原油依賴程度的戰略要求[17]。
目前我國大慶、勝利、中原、華北、大港等大型油田均己進入開采中后期， 采出油含水率高達90%。因此，采用EOR技術提高采收率已成為我國石油工業的重 要戰略措施。采用EOR可是采油率提高到80-85%，在世界范圍內EOR的產油量 已經達到世界產油量的5%。美國石油總產量的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的，約12%的石油產量來自三次采油，即 EOR。上述產量比例在美國至少保持了 15年之久。
目前，EORX藝主要包括熱采工藝，混氣驅和非混氣驅技術，微生物驅油技 術和化學驅工藝等[18]。盡管化學驅油在美國所受到的關注和推廣長達二十多年， 其成效卻一直不理想，但化學驅油技術在中國卻得到了成功應用。國內外科研及 車產實踐表明，聚合物驅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用
鉆井液是鉆井過程中使用的作業流體，在鉆井過程中使用的作業流體，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；潤滑冷卻鉆頭，提高鉆頭進尺，通過鉆 頭水眼沖擊地層，有利于破碎巖石；形成泥餅，增加井壁的穩定性；建立能平衡 地層壓力的液柱壓力，以防止發生卡、塌、漏、噴等復雜事故；使用渦輪鉆具時， 可作傳遞動力的液體。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，聚合物驅油占有重要地位。聚合物的作用是調 節注水的流變性，增加驅動液的黏度，改善水驅波及效率。降低地層水相滲透率，使 水與油能勻速的向前流動。這類聚合物在油藏條件下，必需具有優良的增黏性能， 而且在溫度、壓力及鹽的作用下要有高的黏度保持率^
我國油田用化學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比其他聚合物 強，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，對加快鉆井速度、防止油井坍塌、保護油氣田、防止井噴和大 幅度提髙采油率等方面都有明顯的作用[2'當黃原膠與磷酸酯化度在0.03?0.5 的刺槐豆膠混合使用時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、化學穩定性，并具有 較強的機械抗降解能力，因此可作為油田開采的驅替劑。由于該產品與一般的水 解聚丙烯酰胺相比，其物理化學性質穩定、加工工藝簡單、驅油效果好、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，具有更好 的驅油效果[21]，己逐漸作為提高油田采收率的驅替劑或改善開采效果的化學調剖 劑應用到油田開采中。物理模擬實驗進一步說明黃原膠具有提高石油采收率的作 用，是一種性能優良的油田開采驅替劑[22]。
此外，黃原膠在壓裂液也有所應用，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用
在壓裂施工過程中，向井內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，使儲層產生人工水力裂縫， 并使之向深處延伸拓展；同時沿著人工水力裂縫輸送并鋪置支撐劑，形成具有導 流能力的支撐（有效）縫隙，提高產能。
壓裂液必須具備一定的物理化學特性才能滿足壓裂工作要求，主要包括(1) 壓裂液應與地層物質和流體相配伍。如果壓裂液的化學性質引起地層中粘土膨 脹，就會堵塞孔隙通道，將會造成施工失效[24];如果壓裂液產生原油的乳化物或 沉淀物等，將引起堵塞而不能達到增產目的[25]。壓裂液應有足夠的粘性能輸送支 撐劑進入管道，穿過炮眼，深入裂縫[26]。（3)理想的壓裂液應有適當的效率，大 部分液體應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 添加劑結合起來獲得[27]。（4)壓裂液另一個重要特性是當它存留于地層時，有從 髙黏度回復到低黏度的能力，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到各種預期的效 果。壓裂液的性能對壓裂后的增產效果起著非常關鍵的作用。壓裂液在壓開裂縫 后必須能夠將支撐劑攜帶并充填于裂縫中，一旦壓力解除后，裂縫仍處于開啟狀 態，從而形成一個超過地層傳導率的裂縫傳導率。一般認為，壓裂后的增產主要 取決于裂縫的導流能力和支撐裂縫的幾何形狀。裂縫的導流能力在很大程度上依 賴于支撐劑的粒度、形狀和強度。此外，還與支撐劑分布和濃度有關。而壓裂液 的黏度直接影響裂縫的幾何形狀(及裂縫的長度、寬變和深度)。高黏度的壓裂液 幾乎在整個傳輸過程中使髙濃度、大顆粒支撐劑處于懸浮狀態并將其輸送到遠距 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 粘性是其一個重要指標。
在壓裂作業過程中為保證壓裂液的性能施工工藝要求，需要添加適當的壓裂 化學劑，這些化學劑就叫壓裂用化學品。壓裂用化學品主要有稠化劑（增稠劑)、 交聯劑、pH值控制劑、破膠劑、粘土穩定劑、殺菌劑、溫度穩定劑、破乳劑、 乳化劑、消泡劑降濾失劑、助排劑、潤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，并于交聯劑反應形成凍膠，大幅度提高壓裂液 的黏度，同時還有降濾失降摩阻的功能[29]。
目前國內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。據統計在稠化劑中，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%。