Nátrium-karboximetil-cellulóz alkalmazása fúrófolyadékban

A nátrium-karboxi-metil-cellulóz (röviden: CMC-Na) egy fontos vízoldható polimer vegyület, és széles körben használják olajfúró folyadékokban. Egyedülálló tulajdonságai miatt a fúrófolyadék-rendszer nélkülözhetetlen elemévé válik.

1. A nátrium-karboximetil-cellulóz alapvető tulajdonságai

A nátrium-karboxi-metil-cellulóz egy anionos cellulóz-éter, amelyet cellulóz lúgos kezelés és klór-ecetsav után állít elő. Molekulaszerkezete nagyszámú karboximetil-csoportot tartalmaz, ami jó vízoldhatóságot és stabilitást tesz lehetővé. A CMC-Na nagy viszkozitású oldatot képezhet vízben, sűrítő, stabilizáló és filmképző tulajdonságokkal.

2. Nátrium-karboximetil-cellulóz alkalmazása fúrófolyadékban

Sűrítő

A CMC-Na-t sűrítőanyagként használják fúrófolyadékban. Fő feladata, hogy növelje a fúrófolyadék viszkozitását, és javítsa a kőzet- és fúródarabok szállítására való képességét. A megfelelő viszkozitású fúrófolyadék hatékonyan megakadályozza a kút falának összeomlását és fenntartja a fúrás stabilitását.

Folyadékveszteség csökkentő

A fúrási folyamat során a fúrófolyadék behatol a formáció pórusaiba, vízveszteséget okozva a fúrófolyadékban, ami nemcsak a fúrófolyadékot pazarolja, hanem a kút falának összeomlását és a tározó károsodását is okozhatja. Folyadékveszteség-csökkentőként a CMC-Na sűrű szűrőpogácsát képezhet a kút falán, hatékonyan csökkentve a fúrófolyadék szűrési veszteségét és védve a képződményt és a kútfalat.

Kenőanyag

A fúrási folyamat során a fúrófej és a kút fala közötti súrlódás sok hőt termel, ami a fúrószerszám fokozott kopását eredményezi. A CMC-Na kenőképessége segít csökkenteni a súrlódást, csökkenti a fúrószerszám kopását és javítja a fúrás hatékonyságát.

Stabilizátor

A fúrófolyadék magas hőmérsékleten és nagy nyomáson flokkulálódhat vagy lebomolhat, így elveszítheti funkcióját. A CMC-Na jó termikus stabilitással és sóállósággal rendelkezik, és megőrzi a fúrófolyadék stabilitását zord körülmények között, és meghosszabbítja annak élettartamát.

3. A nátrium-karboximetil-cellulóz hatásmechanizmusa

Viszkozitás beállítása

A CMC-Na molekulaszerkezete nagyszámú karboximetil-csoportot tartalmaz, amelyek hidrogénkötéseket képezhetnek a vízben az oldat viszkozitásának növelése érdekében. A CMC-Na molekulatömegének és helyettesítési fokának beállításával a fúrófolyadék viszkozitása szabályozható, hogy megfeleljen a különböző fúrási körülmények igényeinek.

Szűrés szabályozás

A CMC-Na molekulák háromdimenziós hálózati struktúrát alkothatnak a vízben, amely sűrű szűrőpogácsát képezhet a kút falán és csökkenti a fúrófolyadék szűrési veszteségét. A szűrőpogácsa kialakulása nemcsak a CMC-Na koncentrációjától függ, hanem annak molekulatömegétől és szubsztitúciós fokától is.

Kenés

A CMC-Na molekulák a fúrószár felületén és a kút falán vízben adszorbeálhatók, így kenőfilmet képezhetnek és csökkenthetik a súrlódási együtthatót. Ezenkívül a CMC-Na a fúrófolyadék viszkozitásának beállításával közvetetten is csökkentheti a fúrószár és a kútfal közötti súrlódást.

Hőstabilitás

A CMC-Na meg tudja őrizni molekulaszerkezetének stabilitását magas hőmérsékleti viszonyok között, és nem hajlamos a hődegradációra. Ennek az az oka, hogy a molekuláiban lévő karboxilcsoportok stabil hidrogénkötéseket tudnak kialakítani a vízmolekulákkal, hogy ellenálljanak a magas hőmérsékleti károsodásoknak. Ezenkívül a CMC-Na jó sóállósággal is rendelkezik, és meg tudja őrizni teljesítményét sós képződményekben. 

4. Alkalmazási példák nátrium-karboxi-metil-cellulózra

A tényleges fúrási folyamatban a nátrium-karboxi-metil-cellulóz alkalmazása figyelemre méltó. Például egy mélyfúrási projektben egy CMC-Na-t tartalmazó fúrófolyadék-rendszert használtak a fúrólyuk stabilitásának és szűrési veszteségének hatékony szabályozására, a fúrási sebesség növelésére és a fúrási költségek csökkentésére. Ezenkívül a CMC-Na-t széles körben használják tengeri fúrásokban is, és jó sóállósága miatt jól teljesít a tengeri környezetben.

A nátrium-karboximetil-cellulóz fúrófolyadékban való alkalmazása főként négy szempontot foglal magában: sűrítés, vízveszteség csökkentése, kenés és stabilizálás. Egyedülálló fizikai és kémiai tulajdonságai miatt a fúrófolyadék-rendszer nélkülözhetetlen elemévé válik. A fúrási technológia folyamatos fejlődésével a nátrium-karboximetil-cellulóz alkalmazási lehetőségei szélesebbek lesznek. A jövőbeni kutatások során a CMC-Na molekulaszerkezete és módosítási módszerei optimalizálhatók, hogy tovább javítsák teljesítményét és megfeleljenek a bonyolultabb fúrási környezetek igényeinek.