据预测，国内石油行业仅油气田钻井和三次采 油年需求黄原胶将多达10x104t/a以上，占国内黄 原胶年需求总量的40%以上。国内的华北油田、大 港油田、辽河油田、胜利油田、中原油田、渤海油田和 塔里木油田[1]~[6]等单位，前期推广应用黄原胶成 效明显，以至于成为中国石油长城公司在卡塔尔油 气田钻井中的技术支撑。

一、黄原胶的特性和功能

黄原胶的多种特性和功能，相继引起众多的专 业人员的重视[7] ~[19]，全面的认识不断深化，展现出 雄厚的技术实力和水平。黄原胶（XC)是天然的微 生物聚合物，俗称为汉生胶、黄胞胶、黄单多胞糖和 微生物胞外多糖聚合物等。黄原胶是微生物在培养 基中分泌出来的天然胶状物，菌种一般用野油菜黄 单胞菌（甘蓝黑腐病黄单胞菌）、菜豆黄单胞菌、锦 葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌。培养基中的碳源为 葡萄糖、蔗糖或淀粉等，培养基中的氮源为蛋白质、 鱼粉、豆粉或硝酸盐，培养基中的无机盐和微量元素 为 KH2 PO4、M gSO4、C E2 CO3、Fe2+、M n2+ 和 Zn2+ 等， 培养基中的生成促进剂为谷氨酸和柠檬酸等，培养基的IH值为7 0温度为31°C~ 33°C。生产提取出 来的黄原胶呈浓缩状胶块，黏度可高达105mPa> s 在特殊条件下才能被粉碎，呈浅黄色、白色粉末状， 稍有臭味，且无毒，干燥的黄原胶粉末能抗微生物。石油工程技术推广应用黄原胶的新进展及再创新选向， 黄原胶的分子结构很复杂，也独具特色，主链类似纤 维素，而多支侧链则均由三个单糖连接而成，主链与 侧链通过氢键连接，分子结构中存在着大量的醇羟 基。其分子有三级结构存在:一级结构是侧链，侧链 中的甘露糖和葡萄糖醛酸是交替连接成的;二级结 构是螺旋，由分子间氢键作用形成;三级结构是双螺 旋。由此形成三维网络结构，分子结构中有多种官 能团。分子链在强外应力作用时，呈现蜷曲趋势，也 是储能量的过程;而在外应力松驰时，则呈现伸展趋 势，这是释放弹性形变能量的过程。黄原胶分子由 五糖（葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸） 组成，分子量为2 x 106〜5 x 107道尔顿，分子摩尔比 为28: 3: 2: 1 7: 0 51~ 0 63具有分子链长、分 子量很大的特点。黄原胶粉末易于在冷水或热水中 扩散，分散性强，呈现液晶状多聚阴离子存在。即使 低浓度黄原胶水溶液，其黏度也相当于明胶黏度的 100倍左右。黄原胶的滤饼不抗微生物，能被微生

物作用所去除。黄原胶有耐酸、碱、盐的性能，也有 抗冷、抗热的性能。黄原胶有増稠降滤失的功能，与 三价铬离子溶液交联范围广，适应pH值的范围也 较大（IH值为3~ 12)，具有假塑性特征。只是在 jH大于10 5时不抗Ca2+离子，引起降黏。黄原胶 水溶液对温度的依赖性不强，在255°C时才开始降 解。不同温度条件下剪切降黏，并不是降解所引起 的，而是由于非共价键遭受到了 一定程度破坏所致。 在0~ 100 s-1剪切速率条件下，黏度急剧下降;而大 于100 s-1时，黏度下降却十分缓慢。在0°C~ 149°C 条件下黄原胶冻胶仍较稳定，己成功地用于177°C 深井施工作业。黄原胶冻胶有抗剪切的特性和自然 恢复配制黏度的特有功能，能恢复其悬浮性能。因 而有较好的携砂能力、防砂卡能力。黄原胶有自润 滑的功能，有效降摩阻系数，取代了常规的润滑剂。 黄原胶有抑制黏土膨胀的能力，远远超过氯化钾，可 取代氯化钾作防膨剂使用。还有降低界面张力的功 能，发挥表面活性剂的作用。黄原胶有吸附、聚集和 固定地层微粒的功能，降低速敏影响的程度，其胶液 的流变性又是能够人为控制的。黄原胶有良好的分 散性和兼容性，配制工作液无固相残渣，且乳化悬浮 性能好，溶液均匀；能与多种物质（酸、碱、盐、表面 活性剂和其他生物胶等）配伍，适用广泛。黄原胶 分子链上的活泼基团还有能接枝共聚的功能，目前 己实现与丙烯酰胺等乙烯基单体接枝共聚（XCC)， 从而改变了原有的分子结构，较原有的XC普遍提 高了性能，尤其是提高了抗温性能。黄原胶推广应 用最大的特点是无害化，它本身无毒，黄原胶液又能 被微生物降解、吸附、吸收，并成为微生物体内能量 的来源，由此开辟了残液有效处理技术又一新途径。

二、石油工程技术前期实践

1钻井和完井范例

辽河石油勘探局钻井二公司，在辽河油田使用 XC生物聚合物钻井液，己钻成功4 口水平井™，其 中的高3- 6- 111水平井很有示范作用。高3- 6 -111井原井深为1 612 m，采用0117 8套管射孔 完井。投产后因井下落物故障出现，于1990年4月 停产。1995年6月27日采用套管开窗侧钻水平井 复产。锻铣井段为1 332~ 1 360m，经过封固后斜 钻（小斜~大斜）至井深1 700 m处入靶。水平钻进 165 m，达井深1 781 m完钻。XC生物聚合物钻井 液性能，满足了小环空间隙携带岩屑的技术需求，使 疏松地层井眼稳定。在水平井段环空间隙仅只有 眼完井施工作业。

中国石油长城公司在国际市场上成功地使用 XC生物聚合物钻井液钻井作业。卡达尔DK- 598 水平井[21]~[22]，井深为3 229. 6 m，垂深为2 025 8 叫水平井段长为1 000 7m。在水平井段施工前下 入0177 8的套管，套管鞋位于井深2 229 m处。水 平井段钻进中采用XC生物聚合物钻井液钻进，未 混入别的润滑剂，而钻具上提时的摩阻小于10 t水 平井段平均机械钻速为12 8 m/h创水平井段进尺 305 m/d的新纪录;整个施工作业阶段井眼较清洁， 固控设备使用正常，钻井液密度始终维持在102~ 1 04 g/cm3之间；石油工程技术推广应用黄原胶的新进展及再创新选向，该井投产后一直维持自喷高产 状态。

2注水井调剖范例

XC生物聚合物是国内采用的四大堵水剂系列 (选择性堵剂、沉淀型堵剂、泡沫型堵剂和微生物聚 合物堵剂）中的重要种类;也是国内适用的七大注 水井调剖剂（TP-91aHN-TP- 0么 TP- 915MS-

882调剖剂;高温调剖剂、无机盐调剖剂和黄原胶调 剂）中的重要种类。

大港枣园油田[23]'[24]岩性油气藏，地层纵向和 横向上的非均质性都较为严重，油气藏有高凝中低 渗、高凝中渗、和高凝低渗3种类型。开采十多年 来，单井原油产量悬殊较大，油田采出程度仅只有 10 5%，而综合含水量却达到62%;注水井调剖虽 进行了多种试验，在效果均不理想的条件下，用XC 生物聚合物先导对比调剖试验3 口井（每种类型油 气藏各试一口井），均见到了明显效果。高渗层的 吸水百分数得到了一定控制，中~低渗层的吸水百 分数处于上升趋势，原不吸水层开始启动吸水，层间 吸水不均衡状况有所缓解。进而扩大注水井调剖试 验12 口井（13井次），从单井调剖发展到整体区块 调剖，从单井多层混合施工作业发展到用封隔器选 择性施工作业，处理效果更明显。枣117井调剖处 理后，无效注水量有所减少，改善了吸水剖面，使下 部三个较高渗的吸水层段大幅度降低吸水指数，特 别是使上部原不吸水的较低渗层段，吸水百分数高 达34 5%c，较好地发挥出注水増能驱油的作用。该 注水井原来地层连通3 口采油井，尤其是枣1270- 19井综合含水下降17%，原油产量上升10 5 t/d 最高原油产量达到34 t/d生产4个月仍保持原油 产量为16~ 18 t/d测算阶段净増原油1 216 t其 中区块调剖6口井，高渗层段为67_7叫吸水百分 数下降51 9%;低渗吸水层段3Q 9 m，吸水百分数 

3 2mm的条件下，确保藝4金属棉腦麵，u下降16. 2%;启动吸水新层段为73 5贝约占吸水 

第32卷第5期钻 采工艺

Vol 32 No 5DR JLLI NG & PRODL CT JON TECHNOLOGY• 

总量的20%。相连通油井16口，其中见效显著有 7 口井，原油产量増加为39. 9 t/d综合含水下降为 11. 5%，枣园油田阶段净増产原油8 800 t经济效

益较好。

3油气藏驱油范例

胜利油田孤东油田7区块，1995年12月~ 1997年9月，于国内先导性油气藏注XC生物聚合 物驱油试验[25]，积累了宝贵的实践经验。用XC生 物聚合物对4 口井先导性驱油试验，注入压力达 9 0MPa(原注水压力为1 3~ 4 0MPa)。其中有2 口井平均日注入压力达8 9MPa(原来注水压力为 2 1MPa)，尤其是26- 386井日注入压力上升6 9 MPa(原注杀菌剂时的压力仅只有1 7 MPa)。另 外，27- 366井注入压力5 2 ~ 8 2MPa注入压力 缓慢上升后则趋于平稳。余下的25- 366井注入压 力由7 1 MPa上升至9 3MPa后，因与26- 375井 大孔道连通，迫使注入压力下降4 1MPa 4口井注 XC生物聚合物驱油试验结果:平均启动压力上升 1 1 MPa平均吸收指数下降10 5 m3/(MPa* d)。 转为正式注入约11个月期间，平均产液量下降 264 8m3/d平均产油量増加23 3 t/d综合含水下 降5. 1%; 4口井注XC生物聚合物驱油7个月后开 始见效，周围9口采油井均不同程度受益，阶段净増 产原油8 764(净増油法）~ 15 532 t(递减法），达到 了两年来的预期效果，66%采油井见效明显或较明 显，表明増能驱油有助于采油井稳油控水。

三、推广应用新选向提示

XC生物聚合物在石油工程技术中推广应用成 为热门，材料种类増多，应用领域和范围不断扩大， 并成功地进入工程技术服务国际市场，成效和经济 效益明显。目前，推广应用的重点是技术自主再创 新和技术配套，加强专业学术交流，有助于提升技术 水平。

(1)钻井应用新选向。XC生物聚合物无固相 钻井液，将用于钻多种类型水平井，尤其是钻超长水 平井、分支水平井和鱼骨水平井，也可用于套管直井 内加深钻小井眼直井，要探讨适应的最大钻井垂直 深度，尝试欠平衡钻井，研究页岩气藏和页岩油藏钻 井适应性，满足水平井高难度技术需求。

(2)修井和完井应用新选向。尝试多种裸眼完 井工程技术的适应条件，石油工程技术推广应用黄原胶的新进展及再创新选向，尤其是要满足下入裸眼封 隔器的地质要求，要将水平井裸眼完井技术推广到 裸眼直井完井技术中。研究无损害射孔压井液和修

(3)调剖应用新选向。旨在提高对高渗层段封 堵的强度和有效期，探讨适应地层孔渗限度。也应 研究用永久式封隔器封堵井底高渗吸水层段，大幅 度提高注水效率。尝试用水平井注水，尤其是新启 动的低渗吸水层。一井多层段精细注水，关键在于 科学配注。产油潜力较大层段，配注量増加，但也要 防止在裂缝内超前舌进，扩大波及范围，注采平衡是 有效的举措。

(4)驱油应用新选向，选套管外无窜槽的井注 驱油剂，应避免注入层内的大裂缝，防止驱油剂超前 突进，达到均匀推进的目的。低渗和低压油层可在 开采中超前注驱油剂。油藏产水期间，应确定有较 多剩余可采储量的层段和方位，提高驱、采的针对 性。科学布置注入井间距，防止采油井产量明显波 动，实现驱、采平衡。对于高含水的油层，可尝试气 相驱，或气相与XC生物聚合物交替驱油。还可尝 试用水平井注驱油剂，避免高剪切的影响。

(5)压裂酸化和固井应用新选向。尝试用XC 聚合物配制压裂液和携砂液，配制交联酸和交联酸 携砂液。尤其是满足连续油管加砂压裂降低管柱摩 阻的特殊需求。用XC生物聚合物液配制乳化炸 药，尝试油藏层内燃爆压裂。也可用XC生物聚合 物配制水力喷砂射孔工作液。可用XC生物聚合物 配制固井水泥浆，满足水平井固井的特殊需要。也 可与泡沫水泥浆协同应用，降低泵注摩阻，有助于降 低滤失和保护油气层，尤其是满足页岩气藏和煤层 气藏固井地质需求。

(6)加强基础研究评价。XC生物聚合物推广 应用新选向，有待广泛开展基础研究评价，要针对新 选向工程技术的特点进行，特别是XC生物聚合物 水溶液交联的条件范围和高效的破胶技术途径。抗 酸性能评价至今仍是信息交流中的空白，应自主进 行。连续剪切评价流变性是关键，应综合进行。不 同浓度抗剪切、抗温性能综合评价，其中的耐时性应 以实际施工要求进行。连续评价中应有多个时段评 价监测点。降摩阻和防黏土膨胀性能评价，应该对 比进行。XCC接枝聚合物只有抗盐性能较差，可评 价出适应地层条件。XC固井水泥浆性能评价，同样 应依据专业工程技术的要求，应全面进行基础评价。

(7)加强学术交流与战略结盟。石油工程技术 服务企业旨在应用技术再创新，石油工程技术推广应用黄原胶的新进展及再创新选向，而XC生物聚合物 生产企业则旨在满足材料供给，两者加强学术交流 利于战略结盟，相互増进了解和所需。目前，XC生 物聚合物生产企业，关键在于研究更佳的培养基配  

的质量和产量。培育和筛选优良的菌种，旨在提高 发酵率和生物胶转化率，提高经济效益，増强国际市 场竞争实力。

四、结论

(1)黄原胶是石油工程技术中推广应用的重要 高科技材料，分子结构和组成展示出多种特性和功 能。

(2)油气田钻井、完井、调剖和驱油工程技术前 期推广应用黄原胶成效较为显著，积累了丰富的实 践经验。

(3)本文中的推广应用新选向提示，有助于提 升工程技术水平，强化技术配套;利于油气田压裂、 酸化和固井专业技术创新，应用高科技创效益，提升 国内外市场竞争技术实力。