La carboximetil cel·lulosa sòdica (CMC-Na per abreujar) és un important compost polimèric soluble en aigua i s'utilitza àmpliament en el fluid de perforació de petroli. Les seves propietats úniques el converteixen en un component indispensable en el sistema de fluids de perforació.
1. Propietats bàsiques de la carboximetil cel·lulosa sòdica
La carboximetil cel·lulosa sòdica és un èter aniònic de cel·lulosa generat per la cel·lulosa després del tractament alcalí i l'àcid cloroacètic. La seva estructura molecular conté un gran nombre de grups carboximetil, el que fa que tingui una bona solubilitat i estabilitat en aigua. CMC-Na pot formar una solució d'alta viscositat en aigua, amb propietats espessidores, d'estabilització i de formació de pel·lícules.
2. Aplicació de carboximetil cel·lulosa sòdica en el fluid de perforació
Espessidor
CMC-Na s'utilitza com a espessidor en el fluid de perforació. La seva funció principal és augmentar la viscositat del fluid de perforació i millorar la seva capacitat per portar talls de roca i talls de perforació. La viscositat adequada del fluid de perforació pot prevenir eficaçment el col·lapse de la paret del pou i mantenir l'estabilitat del pou.
Reductor de pèrdues de fluids
Durant el procés de perforació, el fluid de perforació penetrarà als porus de la formació, provocant una pèrdua d'aigua en el fluid de perforació, que no només malbarata el líquid de perforació, sinó que també pot provocar l'enfonsament de la paret del pou i danys al dipòsit. Com a reductor de pèrdua de fluids, CMC-Na pot formar un pastís de filtre dens a la paret del pou, reduint eficaçment la pèrdua de filtració del fluid de perforació i protegint la formació i la paret del pou.
Lubricant
Durant el procés de perforació, la fricció entre la broca i la paret del pou generarà molta calor, donant lloc a un major desgast de l'eina de perforació. La lubricitat de CMC-Na ajuda a reduir la fricció, reduir el desgast de l'eina de trepant i millorar l'eficiència de la perforació.
Estabilitzador
El fluid de perforació pot flocular o degradar-se a alta temperatura i alta pressió, perdent així la seva funció. CMC-Na té una bona estabilitat tèrmica i resistència a la sal, i pot mantenir l'estabilitat del fluid de perforació en condicions dures i allargar la seva vida útil.
3. Mecanisme d'acció de la carboximetil cel·lulosa sòdica
Ajust de viscositat
L'estructura molecular de CMC-Na conté un gran nombre de grups carboximetil, que poden formar enllaços d'hidrogen a l'aigua per augmentar la viscositat de la solució. Ajustant el pes molecular i el grau de substitució de CMC-Na, es pot controlar la viscositat del fluid de perforació per satisfer les necessitats de diferents condicions de perforació.
Control de filtració
Les molècules CMC-Na poden formar una estructura de xarxa tridimensional a l'aigua, que pot formar un pastís dens de filtre a la paret del pou i reduir la pèrdua de filtració del fluid de perforació. La formació del pastís de filtre depèn no només de la concentració de CMC-Na, sinó també del seu pes molecular i grau de substitució.
Lubricació
Les molècules de CMC-Na es poden adsorbir a la superfície de la broca i a la paret del pou a l'aigua per formar una pel·lícula lubricant i reduir el coeficient de fricció. A més, CMC-Na també pot reduir indirectament la fricció entre la broca i la paret del pou ajustant la viscositat del fluid de perforació.
Estabilitat tèrmica
CMC-Na pot mantenir l'estabilitat de la seva estructura molecular en condicions d'alta temperatura i no és propens a la degradació tèrmica. Això es deu al fet que els grups carboxil de les seves molècules poden formar enllaços d'hidrogen estables amb les molècules d'aigua per resistir els danys a alta temperatura. A més, CMC-Na també té una bona resistència a la sal i pot mantenir el seu rendiment en formacions salines.
4. Exemples d'aplicació de la carboximetil cel·lulosa sòdica
En el procés de perforació real, l'efecte d'aplicació de la carboximetil cel·lulosa sòdica és notable. Per exemple, en un projecte de perforació de pous profunds, es va utilitzar un sistema de fluids de perforació que contenia CMC-Na per controlar eficaçment l'estabilitat i la pèrdua de filtració del pou, augmentar la velocitat de perforació i reduir el cost de la perforació. A més, CMC-Na també s'utilitza àmpliament en la perforació marina, i la seva bona resistència a la sal fa que funcioni bé en el medi marí.
L'aplicació de carboximetil cel·lulosa sòdica en el fluid de perforació inclou principalment quatre aspectes: espessiment, reducció de la pèrdua d'aigua, lubricació i estabilització. Les seves propietats físiques i químiques úniques el converteixen en un component indispensable en el sistema de fluids de perforació. Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de perforació, les perspectives d'aplicació de la carboximetil cel·lulosa sòdica seran més àmplies. En futures investigacions, l'estructura molecular i els mètodes de modificació de CMC-Na es poden optimitzar per millorar encara més el seu rendiment i satisfer les necessitats d'entorns de perforació més complexos.
Hora de publicació: 25-jul-2024