Натрієва сіль карбоксиметилцелюлоза (скорочено CMC-Na) є важливою водорозчинною полімерною сполукою, яка широко використовується в буровій рідині. Його унікальні властивості роблять його незамінним компонентом системи бурового розчину.
1. Основні властивості натрійкарбоксиметилцелюлози
Натрійкарбоксиметилцелюлоза - це аніонний ефір целюлози, утворений целюлозою після обробки лугом і хлороцтовою кислотою. Його молекулярна структура містить велику кількість карбоксиметильних груп, що робить його хорошою розчинністю у воді та стабільністю. CMC-Na може утворювати розчин високої в'язкості у воді з властивостями загущення, стабілізації та плівкоутворення.
2. Застосування натрійкарбоксиметилцелюлози в буровому розчині
Згущувач
CMC-Na використовується як загусник в буровому розчині. Його основною функцією є збільшення в’язкості бурового розчину та посилення його здатності переносити глини породи та буровий шлам. Відповідна в'язкість бурового розчину може ефективно запобігти руйнуванню стінки свердловини та підтримувати стабільність стовбура свердловини.
Редуктор втрати рідини
Під час процесу буріння буровий розчин проникне в пори пласта, викликаючи втрату води в буровому розчині, що не тільки витрачає буровий розчин, але також може спричинити обвалення стінки свердловини та пошкодження пласта. Як засіб для зменшення втрат рідини, CMC-Na може утворювати щільний фільтраційний осад на стінці свердловини, ефективно зменшуючи втрати на фільтрацію бурового розчину та захищаючи пласт і стінку свердловини.
мастило
Під час процесу буріння тертя між буровим долотом і стінкою свердловини виділяє багато тепла, що призводить до збільшення зносу бурового інструменту. Змащувальні властивості CMC-Na допомагають зменшити тертя, зменшити знос бурового інструменту та підвищити ефективність свердління.
Стабілізатор
Буровий розчин може флокулювати або деградувати під впливом високої температури та високого тиску, втрачаючи таким чином свою функцію. CMC-Na має гарну термостабільність і стійкість до солі, може підтримувати стабільність бурового розчину в суворих умовах і продовжувати термін його служби.
3. Механізм дії натрійкарбоксиметилцелюлози
Регулювання в'язкості
Молекулярна структура CMC-Na містить велику кількість карбоксиметильних груп, які можуть утворювати водневі зв'язки у воді для підвищення в'язкості розчину. Шляхом регулювання молекулярної маси та ступеня заміщення CMC-Na можна контролювати в’язкість бурового розчину відповідно до потреб різних умов буріння.
Контроль фільтрації
Молекули CMC-Na можуть утворювати тривимірну сітчасту структуру у воді, яка може утворювати щільний фільтраційний корж на стінці свердловини та зменшувати втрати на фільтрацію бурового розчину. Утворення осадка на фільтрі залежить не тільки від концентрації CMC-Na, але й від його молекулярної маси та ступеня заміщення.
Змащення
Молекули CMC-Na можуть адсорбуватися на поверхні бурового долота та стінці свердловини у воді, щоб утворити мастильну плівку та зменшити коефіцієнт тертя. Крім того, CMC-Na також може опосередковано зменшити тертя між буровим долотом і стінкою свердловини шляхом регулювання в'язкості бурового розчину.
Термостабільність
CMC-Na може зберігати стабільність своєї молекулярної структури в умовах високих температур і не схильний до термічної деградації. Це тому, що карбоксильні групи в його молекулах можуть утворювати стабільні водневі зв’язки з молекулами води, щоб протистояти пошкодженню високою температурою. Крім того, CMC-Na також має гарну солестійкість і може зберігати свою ефективність у соляних пластах.
4. Приклади застосування карбоксиметилцелюлози натрію
У реальному процесі буріння ефект застосування натрійкарбоксиметилцелюлози є чудовим. Наприклад, у проекті глибокого буріння свердловини була використана система бурового розчину, що містить CMC-Na, для ефективного контролю стабільності та втрат фільтрації стовбура свердловини, збільшення швидкості буріння та зниження вартості буріння. Крім того, CMC-Na також широко використовується в морському бурінні, а завдяки хорошій солестійкості він добре працює в морському середовищі.
Застосування натрійкарбоксиметилцелюлози в буровому розчині в основному включає чотири аспекти: згущення, зменшення втрати води, змащування та стабілізацію. Його унікальні фізико-хімічні властивості роблять його незамінним компонентом системи бурового розчину. З постійним розвитком технології буріння перспективи застосування натрійкарбоксиметилцелюлози будуть ширшими. У майбутніх дослідженнях молекулярну структуру та методи модифікації CMC-Na можна буде оптимізувати для подальшого покращення його продуктивності та задоволення потреб у складніших умовах буріння.
Час публікації: 25 липня 2024 р