Primjena natrijeve karboksimetil celuloze u tekućini za bušenje

Natrijeva karboksimetil celuloza (skraćeno CMC-Na) važan je polimerni spoj topljiv u vodi i naširoko se koristi u tekućini za bušenje nafte. Njegova jedinstvena svojstva čine ga nezamjenjivom komponentom u sustavu tekućine za bušenje.

1. Osnovna svojstva natrijeve karboksimetil celuloze

Natrijeva karboksimetil celuloza je anionski celulozni eter koji nastaje celulozom nakon alkalne obrade i klorooctene kiseline. Njegova molekularna struktura sadrži veliki broj karboksimetilnih skupina, što ga čini dobrom topljivošću i stabilnošću u vodi. CMC-Na može stvoriti otopinu visoke viskoznosti u vodi, sa svojstvima zgušnjavanja, stabilizacije i stvaranja filma.

2. Primjena natrijeve karboksimetil celuloze u tekućini za bušenje

Zgušnjivač

CMC-Na se koristi kao zgušnjivač u tekućini za bušenje. Njegova glavna funkcija je povećati viskoznost tekućine za bušenje i povećati njezinu sposobnost nošenja krhotina stijena i krhotina bušenja. Odgovarajuća viskoznost tekućine za bušenje može učinkovito spriječiti kolaps stijenke bušotine i održati stabilnost bušotine.

Reduktor gubitka tekućine

Tijekom procesa bušenja, tekućina za bušenje će prodrijeti u pore formacije, uzrokujući gubitak vode u tekućini za bušenje, što ne samo da troši tekućinu za bušenje, već također može uzrokovati urušavanje stijenke bušotine i oštećenje ležišta. Kao sredstvo za smanjenje gubitka tekućine, CMC-Na može formirati gusti filtarski kolač na stijenci bušotine, učinkovito smanjujući gubitke filtracije tekućine za bušenje i štiteći formaciju i stijenku bušotine.

Lubrikant

Tijekom procesa bušenja, trenje između svrdla i stijenke bušotine stvarat će mnogo topline, što će rezultirati povećanim trošenjem alata za bušenje. Mazivost CMC-Na pomaže smanjiti trenje, smanjiti trošenje alata za bušenje i poboljšati učinkovitost bušenja.

Stabilizator

Tekućina za bušenje može flokulirati ili se razgraditi pod visokom temperaturom i visokim tlakom, čime gubi svoju funkciju. CMC-Na ima dobru toplinsku stabilnost i otpornost na sol, te može održati stabilnost tekućine za bušenje u teškim uvjetima i produžiti njen vijek trajanja.

3. Mehanizam djelovanja natrijeve karboksimetil celuloze

Podešavanje viskoznosti

Molekularna struktura CMC-Na sadrži veliki broj karboksimetilnih skupina, koje mogu formirati vodikove veze u vodi i povećati viskoznost otopine. Podešavanjem molekularne težine i stupnja supstitucije CMC-Na, viskoznost tekućine za bušenje može se kontrolirati kako bi se zadovoljile potrebe različitih uvjeta bušenja.

Kontrola filtracije

Molekule CMC-Na mogu formirati trodimenzionalnu mrežnu strukturu u vodi, koja može formirati gusti filtarski kolač na stijenci bušotine i smanjiti gubitak filtracije tekućine za bušenje. Formiranje filtarskog kolača ne ovisi samo o koncentraciji CMC-Na, već i o njegovoj molekularnoj težini i stupnju supstitucije.

Podmazivanje

Molekule CMC-Na mogu se adsorbirati na površini svrdla i zidu bušotine u vodi kako bi se stvorio film za podmazivanje i smanjio koeficijent trenja. Osim toga, CMC-Na također može neizravno smanjiti trenje između svrdla i stijenke bušotine podešavanjem viskoznosti tekućine za bušenje.

Toplinska stabilnost

CMC-Na može održati stabilnost svoje molekularne strukture u uvjetima visoke temperature i nije sklon toplinskoj degradaciji. To je zato što karboksilne skupine u njegovim molekulama mogu formirati stabilne vodikove veze s molekulama vode kako bi se oduprle oštećenjima visoke temperature. Osim toga, CMC-Na također ima dobru otpornost na sol i može zadržati svoju učinkovitost u slanim formacijama. 

4. Primjeri primjene natrijeve karboksimetil celuloze

U stvarnom procesu bušenja, učinak primjene natrijeve karboksimetil celuloze je izvanredan. Na primjer, u projektu bušenja duboke bušotine, sustav tekućine za bušenje koji sadrži CMC-Na korišten je za učinkovitu kontrolu stabilnosti i gubitka filtracije u bušotini, povećanje brzine bušenja i smanjenje troškova bušenja. Osim toga, CMC-Na se također naširoko koristi u pomorskom bušenju, a njegova dobra otpornost na sol čini ga dobrim u morskom okruženju.

Primjena natrijeve karboksimetil celuloze u tekućini za bušenje uglavnom uključuje četiri aspekta: zgušnjavanje, smanjenje gubitka vode, podmazivanje i stabilizaciju. Njegova jedinstvena fizikalna i kemijska svojstva čine ga nezamjenjivom komponentom u sustavu tekućine za bušenje. Uz kontinuirani razvoj tehnologije bušenja, izgledi za primjenu natrijeve karboksimetil celuloze bit će sve širi. U budućim istraživanjima, molekularna struktura i metode modifikacije CMC-Na mogu se optimizirati kako bi se dodatno poboljšale njegove performanse i zadovoljile potrebe složenijih okruženja bušenja.