Nātrija karboksimetilceluloze (saīsināti CMC-Na) ir svarīgs ūdenī šķīstošs polimēru savienojums, un to plaši izmanto naftas urbšanas šķidrumā. Tā unikālās īpašības padara to par neaizstājamu sastāvdaļu urbšanas šķidruma sistēmā.
1. Nātrija karboksimetilcelulozes pamatīpašības
Nātrija karboksimetilceluloze ir anjonu celulozes ēteris, ko rada celuloze pēc apstrādes ar sārmu un hloretiķskābi. Tā molekulārā struktūra satur lielu skaitu karboksimetilgrupu, kas nodrošina labu šķīdību ūdenī un stabilitāti. CMC-Na var veidot augstas viskozitātes šķīdumu ūdenī ar sabiezēšanas, stabilizēšanas un plēvi veidojošām īpašībām.
2. Nātrija karboksimetilcelulozes pielietošana urbšanas šķidrumā
Biezinātājs
CMC-Na izmanto kā biezinātāju urbšanas šķidrumā. Tās galvenā funkcija ir palielināt urbšanas šķidruma viskozitāti un uzlabot tā spēju pārvadāt iežu atgriezumus un urbšanas atgriezumus. Atbilstoša urbšanas šķidruma viskozitāte var efektīvi novērst urbuma sienu sabrukšanu un saglabāt urbuma stabilitāti.
Šķidruma zudumu samazinātājs
Urbšanas procesā urbšanas šķidrums iekļūs veidojuma porās, izraisot ūdens zudumus urbšanas šķidrumā, kas ne tikai tērē urbšanas šķidrumu, bet arī var izraisīt urbuma sienu sabrukšanu un rezervuāra bojājumus. Kā šķidruma zudumu samazinātājs CMC-Na var veidot blīvu filtra kūku uz akas sienas, efektīvi samazinot urbšanas šķidruma filtrēšanas zudumus un aizsargājot veidojumu un akas sienu.
Smērviela
Urbšanas procesa laikā berze starp urbi un akas sienu radīs daudz siltuma, kā rezultātā palielināsies urbja instrumenta nodilums. CMC-Na eļļošana palīdz samazināt berzi, samazina urbja instrumenta nodilumu un uzlabo urbšanas efektivitāti.
Stabilizators
Urbšanas šķidrums var flokulēties vai noārdīties augstā temperatūrā un augsta spiediena ietekmē, tādējādi zaudējot savu funkciju. CMC-Na ir laba termiskā stabilitāte un sāls izturība, un tas var saglabāt urbšanas šķidruma stabilitāti skarbos apstākļos un pagarināt tā kalpošanas laiku.
3. Nātrija karboksimetilcelulozes darbības mehānisms
Viskozitātes regulēšana
CMC-Na molekulārā struktūra satur lielu skaitu karboksimetilgrupu, kas ūdenī var veidot ūdeņraža saites, lai palielinātu šķīduma viskozitāti. Pielāgojot CMC-Na molekulmasu un aizvietošanas pakāpi, urbšanas šķidruma viskozitāti var kontrolēt, lai tas atbilstu dažādu urbšanas apstākļu vajadzībām.
Filtrēšanas kontrole
CMC-Na molekulas ūdenī var veidot trīsdimensiju tīkla struktūru, kas var veidot blīvu filtra kūku uz akas sienas un samazināt urbšanas šķidruma filtrēšanas zudumus. Filtra kūkas veidošanās ir atkarīga ne tikai no CMC-Na koncentrācijas, bet arī no tā molekulmasas un aizvietošanas pakāpes.
Eļļošana
CMC-Na molekulas var adsorbēt uz urbja virsmas un akas sienas ūdenī, veidojot eļļošanas plēvi un samazinot berzes koeficientu. Turklāt CMC-Na var arī netieši samazināt berzi starp urbja uzgali un urbuma sienu, regulējot urbšanas šķidruma viskozitāti.
Termiskā stabilitāte
CMC-Na var saglabāt savas molekulārās struktūras stabilitāti augstas temperatūras apstākļos un nav pakļauta termiskai degradācijai. Tas ir tāpēc, ka karboksilgrupas tā molekulās var veidot stabilas ūdeņraža saites ar ūdens molekulām, lai pretotos augstas temperatūras bojājumiem. Turklāt CMC-Na ir arī laba sāls izturība, un tā var saglabāt savu veiktspēju sāļu veidojumos.
4. Nātrija karboksimetilcelulozes pielietošanas piemēri
Faktiskajā urbšanas procesā nātrija karboksimetilcelulozes izmantošanas efekts ir ievērojams. Piemēram, dziļurbuma projektā tika izmantota urbšanas šķidruma sistēma, kas satur CMC-Na, lai efektīvi kontrolētu urbuma stabilitāti un filtrācijas zudumus, palielinātu urbšanas ātrumu un samazinātu urbšanas izmaksas. Turklāt CMC-Na tiek plaši izmantots arī jūras urbumos, un tā labā sālsizturība ļauj tam labi darboties jūras vidē.
Nātrija karboksimetilcelulozes izmantošana urbšanas šķidrumā galvenokārt ietver četrus aspektus: sabiezēšanu, ūdens zudumu samazināšanu, eļļošanu un stabilizāciju. Tā unikālās fizikālās un ķīmiskās īpašības padara to par neaizstājamu sastāvdaļu urbšanas šķidruma sistēmā. Nepārtraukti attīstot urbšanas tehnoloģiju, nātrija karboksimetilcelulozes pielietošanas iespējas būs plašākas. Turpmākajos pētījumos CMC-Na molekulāro struktūru un modifikācijas metodes var optimizēt, lai vēl vairāk uzlabotu tā veiktspēju un apmierinātu sarežģītāku urbšanas vidi.
Publicēšanas laiks: 25. jūlijs 2024