Karboxymetylcelulóza sodný (skratka CMC-NA) je dôležitá vodotesná polymérna zlúčenina a široko sa používa v vŕtacej tekutine olej. Vďaka svojim jedinečným vlastnostiam z neho robí nevyhnutnú komponent v systéme vŕtacej tekutiny.
1. Základné vlastnosti karboxymetylovej celulózy sodného
Karboxymetylcelulóza sodný je aniónový celulózový éter generovaný celulózou po ošetrení alkaliou a kyselinou chlóroctovou. Jeho molekulárna štruktúra obsahuje veľké množstvo karboxymetylových skupín, vďaka čomu má dobrú rozpustnosť a stabilitu vody. CMC-NA môže tvoriť roztok s vysokou viskozitou vo vode, so zahusťovaním, stabilizáciou a vlastnosťami tvorujúcimi filmy.
2. Aplikácia karboxymetylcelulózy sodného vo vŕtacej tekutine
Zahusťovovač
CMC-NA sa používa ako zahusťovadlo v vŕtacej tekutine. Jeho hlavnou funkciou je zvýšenie viskozity vŕtacej tekutiny a zvýšenie jej schopnosti niesť odrezky hornín a odrezky vŕtania. Vhodná viskozita vŕtacej tekutiny môže účinne zabrániť zrúteniu studne a udržiavanie stability vrtu.
Redukcia straty tekutín
Počas procesu vŕtania sa vŕtacia tekutina prenikne do pórov formácie, čo spôsobí stratu vody v vrtnej tekutine, ktorá nielen plytva vŕtateľnú tekutinu, ale môže tiež spôsobiť kolaps steny a poškodenie zásobníka. Ako redukcia straty tekutín môže CMC-NA tvoriť hustý filtračný koláč na stene studne, čo účinne zníži stratu filtrácie vŕtacej tekutiny a chráni tvorbu a stenu vrtu.
Mazanie
Počas procesu vŕtania bude trenie medzi vrtákom a stenou studne vygenerovať veľa tepla, čo vedie k zvýšenému opotrebeniu nástroja vŕtačky. Lubricita CMC-NA pomáha znižovať trenie, znižuje opotrebenie vŕtacieho nástroja a zlepšuje účinnosť vŕtania.
Stabilizátor
Vŕtacia tekutina môže pri vysokej teplote a vysokom tlaku flokovať alebo degradovať, čím stratí svoju funkciu. CMC-NA má dobrú tepelnú stabilitu a odolnosť proti soli a dokáže udržať stabilitu vŕtacej tekutiny v drsných podmienkach a predĺžiť jej životnosť.
3. Mechanizmus pôsobenia sodnej karboxymetylcelulózy
Úprava viskozity
Molekulárna štruktúra CMC-NA obsahuje veľké množstvo karboxymetylových skupín, ktoré môžu tvoriť vodíkové väzby vo vode na zvýšenie viskozity roztoku. Úpravou molekulovej hmotnosti a stupňa substitúcie CMC-NA je možné viskozitu vŕtacej tekutiny kontrolovať tak, aby vyhovovala potrebám rôznych podmienok vŕtania.
Riadenie filtrácie
Molekuly CMC-Na môžu tvoriť trojrozmernú sieťovú štruktúru vo vode, ktorá môže tvoriť hustý filtračný koláč na stene studne a znížiť stratu filtrácie vŕtacej tekutiny. Tvorba filtračného koláča závisí nielen od koncentrácie CMC-NA, ale aj od jeho molekulovej hmotnosti a stupňa substitúcie.
Mazanie
Molekuly CMC-Na sa môžu adsorbovať na povrchu vŕtacej bitky a studne vo vode, aby sa vytvoril mazací film a znížil koeficient trenia. Okrem toho môže CMC-NA nepriamo znížiť trenie medzi bitom vŕtačky a stenou studne úpravou viskozity vŕtacej tekutiny.
Tepelná stabilita
CMC-NA môže udržiavať stabilitu svojej molekulárnej štruktúry za vysokých teplotných podmienok a nie je náchylná na tepelnú degradáciu. Dôvodom je skutočnosť, že karboxylové skupiny v molekulách môžu tvoriť stabilné vodíkové väzby s molekulami vody, aby odolali vysokému poškodeniu teploty. Okrem toho má CMC-NA tiež dobrú odolnosť voči soli a dokáže udržať svoju výkonnosť vo formáciách soľných roztokov.
4. Príklady aplikácií sodnej karboxymetylcelulózy
V skutočnom procese vŕtania je pozoruhodný aplikácia karboxymetylcelulózy sodného. Napríklad v projekte hlbokého vŕtania sa použil vŕtacia tekutina obsahujúca CMC-NA na efektívnu kontrolu stability a straty filtrácie vrtu, zvýšenie rýchlosti vŕtania a zníženie nákladov na vŕtanie. Okrem toho sa CMC-NA široko používa pri morských vŕtaniach a jeho dobrá odolnosť voči soli je v morskom prostredí dobre fungovať.
Aplikácia karboxymetylcelózy sodného vo vŕtacej tekutine obsahuje hlavne štyri aspekty: zhrubnutie, zníženie straty vody, mazanie a stabilizácia. Vďaka svojim jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam z neho robí nevyhnutnú zložku v systéme vŕtacej tekutiny. Pri nepretržitom vývoji vŕtacej technológie budú vyhliadky na aplikáciu karboxymetylcelulózy sodného širšie. V budúcom výskume môžu byť molekulárna štruktúra a metódy modifikácie CMC-NE optimalizované tak, aby ďalej zlepšili jej výkon a uspokojili potreby zložitejších vŕtacích prostredí.
Čas príspevku: 25. júla-2024