Sodná soľ karboxymetylcelulózy (skrátene CMC-Na) je dôležitá vo vode rozpustná polymérna zlúčenina a je široko používaná v kvapaline na ťažbu ropy. Jeho jedinečné vlastnosti z neho robia nenahraditeľný komponent v systéme vrtnej kvapaliny.
1. Základné vlastnosti sodnej soli karboxymetylcelulózy
Sodná soľ karboxymetylcelulózy je aniónový éter celulózy generovaný celulózou po alkalickom spracovaní a kyselinou chlóroctovou. Jeho molekulárna štruktúra obsahuje veľké množstvo karboxymetylových skupín, vďaka čomu má dobrú rozpustnosť vo vode a stabilitu. CMC-Na môže tvoriť vysokoviskózny roztok vo vode so zahusťovacími, stabilizačnými a filmotvornými vlastnosťami.
2. Aplikácia sodnej soli karboxymetylcelulózy vo vrtnom výplachu
Zahusťovadlo
CMC-Na sa používa ako zahusťovadlo vo vrtnej kvapaline. Jeho hlavnou funkciou je zvýšiť viskozitu vrtnej kvapaliny a zvýšiť jej schopnosť prenášať skalné odrezky a odrezky z vrtov. Vhodná viskozita vrtnej kvapaliny môže účinne zabrániť kolapsu steny vrtu a udržať stabilitu vrtu.
Znižovač straty tekutín
Počas procesu vŕtania vrtná kvapalina prenikne do pórov formácie, čo spôsobí stratu vody vo vrtnej kvapaline, ktorá nielenže plytvá vrtnou kvapalinou, ale môže tiež spôsobiť zrútenie steny studne a poškodenie nádrže. Ako prostriedok na zníženie straty tekutiny môže CMC-Na vytvoriť hustý filtračný koláč na stene vrtu, čím sa účinne znížia filtračné straty vrtnej kvapaliny a chráni sa formácia a stena vrtu.
Lubrikant
Počas procesu vŕtania bude trenie medzi vrtákom a stenou studne generovať veľké množstvo tepla, čo vedie k zvýšenému opotrebovaniu vŕtacieho nástroja. Mazacia schopnosť CMC-Na pomáha znižovať trenie, znižovať opotrebovanie vŕtacieho nástroja a zlepšovať účinnosť vŕtania.
Stabilizátor
Vrtná kvapalina môže pri vysokej teplote a vysokom tlaku flokulovať alebo degradovať, a tým stratiť svoju funkciu. CMC-Na má dobrú tepelnú stabilitu a odolnosť voči soli a dokáže udržať stabilitu vrtnej kvapaliny v náročných podmienkach a predĺžiť jej životnosť.
3. Mechanizmus účinku sodnej soli karboxymetylcelulózy
Úprava viskozity
Molekulová štruktúra CMC-Na obsahuje veľké množstvo karboxymetylových skupín, ktoré môžu vytvárať vodíkové väzby vo vode, aby sa zvýšila viskozita roztoku. Úpravou molekulovej hmotnosti a stupňa substitúcie CMC-Na možno regulovať viskozitu vrtnej kvapaliny tak, aby vyhovovala potrebám rôznych podmienok vŕtania.
Kontrola filtrácie
Molekuly CMC-Na môžu tvoriť trojrozmernú sieťovú štruktúru vo vode, ktorá môže vytvoriť hustý filtračný koláč na stene studne a znížiť filtračné straty vrtnej kvapaliny. 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 vrtnej korunky a steny studne vo vode, aby vytvorili mazací film a znížili koeficient trenia. Okrem toho môže CMC-Na tiež nepriamo znížiť trenie medzi vrtákom a stenou studne úpravou viskozity vrtnej kvapaliny.
Tepelná stabilita
CMC-Na si môže zachovať stabilitu svojej molekulárnej štruktúry za podmienok vysokej teploty a nie je náchylná na tepelnú degradáciu. Je to preto, že karboxylové skupiny v jeho molekulách môžu vytvárať stabilné vodíkové väzby s molekulami vody, aby odolali poškodeniu vysokou teplotou. Okrem toho má CMC-Na tiež dobrú odolnosť voči soli a môže si zachovať svoju výkonnosť v soľných formáciách.
4. Príklady použitia sodnej soli karboxymetylcelulózy
V samotnom procese vŕtania je pozoruhodný aplikačný efekt sodnej soli karboxymetylcelulózy. Napríklad v projekte vŕtania hlbokých vrtov sa použil systém vrtnej kvapaliny obsahujúci CMC-Na na efektívne riadenie stability a straty filtrácie vrtu, zvýšenie rýchlosti vŕtania a zníženie nákladov na vŕtanie. Okrem toho sa CMC-Na široko používa aj pri námorných vrtoch a vďaka dobrej odolnosti voči soli sa dobre používa v morskom prostredí.
Aplikácia sodnej soli karboxymetylcelulózy vo výplachu zahŕňa hlavne štyri aspekty: zahusťovanie, zníženie straty vody, mazanie a stabilizácia. Jeho jedinečné fyzikálne a chemické vlastnosti z neho robia nenahraditeľný komponent v systéme vrtnej kvapaliny. S neustálym vývojom technológie vŕtania budú možnosti použitia sodnej soli karboxymetylcelulózy širšie. V budúcom výskume je možné optimalizovať molekulárnu štruktúru a metódy modifikácie CMC-Na, aby sa ďalej zlepšila jej výkonnosť a vyhoveli potrebám zložitejších vrtných prostredí.
Čas odoslania: 25. júla 2024