Sodná sůl karboxymethylcelulózy (zkráceně CMC-Na) je důležitá ve vodě rozpustná polymerní sloučenina a je široce používána v kapalině pro ropné vrty. Jeho jedinečné vlastnosti z něj činí nepostradatelnou součást systému vrtné kapaliny.
1. Základní vlastnosti sodné soli karboxymethylcelulózy
Sodná sůl karboxymethylcelulózy je aniontový ether celulózy generovaný celulózou po alkalickém zpracování a kyselinou chloroctovou. Jeho molekulární struktura obsahuje velké množství karboxymethylových skupin, díky čemuž má dobrou rozpustnost ve vodě a stabilitu. CMC-Na může tvořit vysoce viskózní roztok ve vodě se zahušťovacími, stabilizačními a filmotvornými vlastnostmi.
2. Aplikace sodné soli karboxymethylcelulózy ve vrtném výplachu
Zahušťovadlo
CMC-Na se používá jako zahušťovadlo ve vrtné kapalině. Jeho hlavní funkcí je zvýšit viskozitu vrtné kapaliny a zvýšit její schopnost přenášet horninové odřezky a vrtné odřezky. Vhodná viskozita vrtné kapaliny může účinně zabránit kolapsu stěny vrtu a udržet stabilitu vrtu.
Reduktor ztráty tekutin
Během procesu vrtání pronikne vrtná kapalina do pórů formace, což způsobí ztrátu vody ve vrtné kapalině, což nejen plýtvá vrtnou kapalinou, ale může také způsobit kolaps stěny studny a poškození nádrže. Jako omezovač ztrát kapaliny může CMC-Na tvořit hustý filtrační koláč na stěně vrtu, čímž účinně snižuje filtrační ztráty vrtné kapaliny a chrání formaci a stěnu vrtu.
Lubrikant
Během procesu vrtání bude tření mezi vrtákem a stěnou studny generovat velké množství tepla, což má za následek zvýšené opotřebení vrtacího nástroje. Mazací schopnost CMC-Na pomáhá snižovat tření, snižovat opotřebení vrtacího nástroje a zlepšovat účinnost vrtání.
Stabilizátor
Vrtná kapalina může při vysoké teplotě a vysokém tlaku vyvločkovat nebo degradovat a tím ztratit svou funkci. CMC-Na má dobrou tepelnou stabilitu a odolnost vůči solím a dokáže udržet stabilitu vrtné kapaliny v náročných podmínkách a prodloužit její životnost.
3. Mechanismus účinku sodné soli karboxymethylcelulózy
Úprava viskozity
Molekulární struktura CMC-Na obsahuje velké množství karboxymethylových skupin, které mohou vytvářet vodíkové vazby ve vodě za účelem zvýšení viskozity roztoku. Úpravou molekulové hmotnosti a stupně substituce CMC-Na lze řídit viskozitu vrtné kapaliny tak, aby vyhovovala potřebám různých podmínek vrtání.
Ovládání filtrace
Molekuly CMC-Na mohou ve vodě vytvářet trojrozměrnou síťovou strukturu, která může vytvářet hustý filtrační koláč na stěně vrtu a snižovat filtrační ztráty vrtné kapaliny. Tvorba filtračního koláče závisí nejen na koncentraci CMC-Na, ale také na jeho molekulové hmotnosti a stupni substituce.
Mazání
Molekuly CMC-Na mohou být adsorbovány na povrchu vrtné korunky a stěny studny ve vodě za účelem vytvoření mazacího filmu a snížení koeficientu tření. Kromě toho může CMC-Na také nepřímo snížit tření mezi vrtákem a stěnou vrtu úpravou viskozity vrtné kapaliny.
Tepelná stabilita
CMC-Na si může zachovat stabilitu své molekulární struktury za podmínek vysokých teplot a není náchylný k tepelné degradaci. Je to proto, že karboxylové skupiny v jeho molekulách mohou vytvářet stabilní vodíkové vazby s molekulami vody, aby odolávaly poškození vysokou teplotou. Kromě toho má CMC-Na také dobrou odolnost vůči solím a může si udržet svůj výkon ve solných formacích.
4. Příklady použití sodné soli karboxymethylcelulózy
Při vlastním procesu vrtání je účinek nanášení sodné soli karboxymethylcelulózy pozoruhodný. Například v projektu vrtání hlubokých vrtů byl použit systém vrtné kapaliny obsahující CMC-Na k účinnému řízení stability a ztráty filtrace vrtu, zvýšení rychlosti vrtání a snížení nákladů na vrtání. Kromě toho je CMC-Na také široce používán v námořním vrtání a díky dobré odolnosti vůči soli se dobře chová v mořském prostředí.
Aplikace sodné soli karboxymethylcelulózy ve vrtném výplachu zahrnuje především čtyři aspekty: zahušťování, snížení ztráty vody, mazání a stabilizace. Jeho jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti z něj činí nepostradatelnou součást systému vrtné kapaliny. S neustálým vývojem technologie vrtání budou vyhlídky použití sodné soli karboxymethylcelulózy širší. V budoucím výzkumu lze optimalizovat molekulární strukturu a metody modifikace CMC-Na, aby se dále zlepšila jeho výkonnost a vyhovovaly potřebám složitějších vrtných prostředí.
Čas odeslání: 25. července 2024