Натриевая карбоксиметилцеллюлоза (CMC-Na для краткости) является важным водорастворимым полимерным соединением и широко используется в нефтяных буровых растворах. Ее уникальные свойства делают ее незаменимым компонентом в системе буровых растворов.
1. Основные свойства натрийкарбоксиметилцеллюлозы
Натриевая карбоксиметилцеллюлоза — это анионный эфир целлюлозы, полученный из целлюлозы после щелочной обработки и хлоруксусной кислоты. Его молекулярная структура содержит большое количество карбоксиметильных групп, что обеспечивает ему хорошую растворимость в воде и стабильность. CMC-Na может образовывать высоковязкий раствор в воде, обладающий загущающими, стабилизирующими и пленкообразующими свойствами.
2. Применение натрийкарбоксиметилцеллюлозы в буровом растворе
Загуститель
CMC-Na используется в качестве загустителя в буровом растворе. Его основная функция заключается в повышении вязкости бурового раствора и улучшении его способности переносить шлам и буровой шлам. Соответствующая вязкость бурового раствора может эффективно предотвратить обрушение стенок скважины и поддерживать устойчивость ствола скважины.
Средство для снижения потерь жидкости
В процессе бурения буровой раствор проникает в поры пласта, вызывая потерю воды в буровом растворе, что не только приводит к потере бурового раствора, но и может привести к обрушению стенки скважины и повреждению резервуара. Как понизитель водоотдачи, CMC-Na может образовывать плотную фильтрационную корку на стенке скважины, эффективно снижая фильтрационные потери бурового раствора и защищая пласт и стенку скважины.
Смазка
В процессе бурения трение между буровым долотом и стенкой скважины будет генерировать много тепла, что приведет к повышенному износу бурового инструмента. Смазывающие свойства CMC-Na помогают снизить трение, уменьшить износ бурового инструмента и повысить эффективность бурения.
Стабилизатор
Буровой раствор может флоккулировать или деградировать под воздействием высокой температуры и высокого давления, теряя при этом свои функции. CMC-Na обладает хорошей термостойкостью и солестойкостью, а также может поддерживать стабильность бурового раствора в суровых условиях и продлевать срок его службы.
3. Механизм действия натрийкарбоксиметилцеллюлозы
Регулировка вязкости
Молекулярная структура CMC-Na содержит большое количество карбоксиметильных групп, которые могут образовывать водородные связи в воде, увеличивая вязкость раствора. Регулируя молекулярную массу и степень замещения CMC-Na, можно контролировать вязкость бурового раствора для удовлетворения потребностей различных условий бурения.
Контроль фильтрации
Молекулы CMC-Na могут образовывать в воде трехмерную сетчатую структуру, которая может образовывать плотную фильтрационную корку на стенке скважины и снижать фильтрационные потери бурового раствора. Образование фильтрационной корки зависит не только от концентрации CMC-Na, но и от ее молекулярной массы и степени замещения.
Смазка
Молекулы CMC-Na могут адсорбироваться на поверхности бурового долота и стенке скважины в воде, образуя смазочную пленку и снижая коэффициент трения. Кроме того, CMC-Na может также косвенно снижать трение между буровым долотом и стенкой скважины, регулируя вязкость бурового раствора.
Термическая стабильность
CMC-Na может сохранять стабильность своей молекулярной структуры в условиях высоких температур и не подвержен термической деградации. Это связано с тем, что карбоксильные группы в его молекулах могут образовывать стабильные водородные связи с молекулами воды, чтобы противостоять высокотемпературному повреждению. Кроме того, CMC-Na также обладает хорошей солестойкостью и может сохранять свои характеристики в соляных образованиях.
4. Примеры применения натрийкарбоксиметилцеллюлозы
В реальном процессе бурения эффект применения натрийкарбоксиметилцеллюлозы замечательный. Например, в проекте глубокого бурения скважин система бурового раствора, содержащая CMC-Na, использовалась для эффективного контроля стабильности и фильтрационных потерь ствола скважины, увеличения скорости бурения и снижения стоимости бурения. Кроме того, CMC-Na также широко используется в морском бурении, а его хорошая солестойкость позволяет ему хорошо работать в морской среде.
Применение натрийкарбоксиметилцеллюлозы в буровом растворе в основном включает четыре аспекта: загущение, снижение водоотдачи, смазывание и стабилизацию. Его уникальные физические и химические свойства делают его незаменимым компонентом в системе бурового раствора. С непрерывным развитием технологии бурения перспективы применения натрийкарбоксиметилцеллюлозы будут шире. В будущих исследованиях молекулярная структура и методы модификации CMC-Na могут быть оптимизированы для дальнейшего улучшения его производительности и удовлетворения потребностей более сложных условий бурения.
Время публикации: 25 июля 2024 г.