Ксантан (ксантановая камедь / смола) наиболее известный микробный полисахарид. Он культивируется в среде на основе мелассы. Ксантан характеризуют как внеклеточный микробный экзополисахарид, синтезируемый бактериями Xanthomonas campestris, образующийся в виде покрытия на каждой бактерии. Метод получения ксантановой смолы был разработан в 1961 году в США и уже с середины 60-х годов его начали применять в качестве компонента буровых растворов [13] Данный биополимер выпускается под различными фирменными названиями: келцан, Кеm-XD, ХС-биополимер, Barazan D, Flo-Vis в виде порошка [14]. Стоимость биополимера в зависимости от степени очистки товарного продукта может достигатъ нескольких десятков тысяч долларов за тонну.

Молекулярная масса ксантана может составлять от 5 до 20 млн [15].

Ксантан валяется кислым гетерополисахаридом. В состав ксантана входят остатки D-глюкозы, D-глюкуроновой кислоты, D-маннозы в соотношении 2,8:2,0:2,0 соответственно. Кроме того, он содержит около 4,7% О-ацетильных групп и около 3% остатков пировиноградной кислоты, связанных с остатками глюкозы в боковых цепях в виде циклического кеталя [16].

Наиболее важное качество камеди ксантана – это высокая прочность на разрыв одновременно с большой растяжимостью. Кроме того, камедь легко смешивается и поглощается другими веществами, образуя стабильные суспензии и термообратимые мягкие эластичные гели, например, с камедью рожкового дерева. Растворы камеди ксантана высоко псевдопластичны. При увеличении сдвигового усилия резко понижается вязкость. После снятия усилия начальная вязкость восстанавливается почти мгновенно.

Ксантановая камедь используется для приготовления буровых растворов в качестве структурообразователя. Биополимер эффективно работает во всех буровых растворах на водной основе – от сильно утяжеленных до систем с низким содержанием твердой фазы, включая пресную, морскую воду, системы на основе соленой воды и плотные рассолы; обеспечивает реологический профиль повышенной вязкости при низких скоростях сдвига и понижает сдвиговые характеристики при высоких скоростях сдвига. Эти характеристики часто приводят к образованию жидкостей, где предельное напряжение сдвига выше, чем пластическая вязкость.

Водные растворы его имеют способность макроструктурироватъся в результате образования надмолекулярных пространственных сеток, состоящих из спиральных структурных единиц, соединяющихся водородными и ван-дер-ваальсовыми связями. Макромолекулы ксантана, помимо полярных функциональных групп, содержат также анионные карбоксилатные группы, располагающиеся на боковых ответвлениях внутри основной спирали. Видимо, подобным экранированием заряженных участков макромолекулы ксантана объясняется обратимость и прочность к сдвиговым нагрузкам гидратированных макромолекулярных структур, которые обеспечивают псевдопластичный характер реологического поведения биополимерных растворов.

Снижение сдвиговых усилий позволяет свести к минимуму потери давления и давление в стояке внутри бурильной колонны и на долоте, для оптимизации гидравлических показателей и максимальной скорости проходки.

Кроме того, межтрубное пространство, в котором наблюдаются низкие сдвиговые усилия, имеет высокоэффективную вязкость для очистки скважины и суспензии шлама [5].