Natriumcarboxymethylcellulose (kortweg CMC-Na) is een belangrijke in water oplosbare polymeerverbinding en wordt veel gebruikt in olieboorvloeistof. De unieke eigenschappen maken het tot een onmisbaar onderdeel in het boorvloeistofsysteem.
1. Basiseigenschappen van natriumcarboxymethylcellulose
Natriumcarboxymethylcellulose is een anionische cellulose-ether die wordt gegenereerd door cellulose na alkalische behandeling en chloorazijnzuur. De moleculaire structuur bevat een groot aantal carboxymethylgroepen, waardoor het een goede wateroplosbaarheid en stabiliteit heeft. CMC-Na kan in water een oplossing met een hoge viscositeit vormen, met verdikkende, stabiliserende en filmvormende eigenschappen.
2. Toepassing van natriumcarboxymethylcellulose in boorvloeistof
Verdikkingsmiddel
CMC-Na wordt gebruikt als verdikkingsmiddel in boorvloeistof. De belangrijkste functie ervan is het verhogen van de viscositeit van de boorvloeistof en het vergroten van het vermogen om steengruis en boorgruis te vervoeren. De juiste viscositeit van de boorvloeistof kan effectief het instorten van de putwand voorkomen en de stabiliteit van de boorput handhaven.
Vloeistofverliesverminderaar
Tijdens het boorproces zal boorvloeistof in de poriën van de formatie doordringen, waardoor waterverlies in de boorvloeistof ontstaat, waardoor niet alleen boorvloeistof wordt verspild, maar ook het instorten van de putwand en schade aan het reservoir kan ontstaan. Als vloeistofverliesverminderaar kan CMC-Na een dichte filterkoek op de putwand vormen, waardoor het filtratieverlies van boorvloeistof effectief wordt verminderd en de formatie en de putwand worden beschermd.
Smeermiddel
Tijdens het boorproces zal de wrijving tussen de boor en de putwand veel warmte genereren, wat resulteert in een verhoogde slijtage van het boorgereedschap. De smerende werking van CMC-Na helpt wrijving te verminderen, slijtage van het boorgereedschap te verminderen en de boorefficiëntie te verbeteren.
Stabilisator
Boorvloeistof kan onder hoge temperatuur en hoge druk uitvlokken of degraderen, waardoor zijn functie verloren gaat. CMC-Na heeft een goede thermische stabiliteit en zoutbestendigheid en kan de stabiliteit van boorvloeistof onder zware omstandigheden behouden en de levensduur ervan verlengen.
3. Werkingsmechanisme van natriumcarboxymethylcellulose
Viscositeit aanpassing
De moleculaire structuur van CMC-Na bevat een groot aantal carboxymethylgroepen, die waterstofbruggen in water kunnen vormen om de viscositeit van de oplossing te verhogen. Door het molecuulgewicht en de substitutiegraad van CMC-Na aan te passen, kan de viscositeit van de boorvloeistof worden geregeld om aan de behoeften van verschillende booromstandigheden te voldoen.
Filtratiecontrole
CMC-Na-moleculen kunnen een driedimensionale netwerkstructuur in water vormen, die een dichte filterkoek op de putwand kan vormen en het filtratieverlies van boorvloeistof kan verminderen. De vorming van de filterkoek hangt niet alleen af van de concentratie CMC-Na, maar ook van het molecuulgewicht en de substitutiegraad ervan.
Smering
CMC-Na-moleculen kunnen worden geadsorbeerd op het oppervlak van de boor en de putwand in water om een smeerfilm te vormen en de wrijvingscoëfficiënt te verminderen. Daarnaast kan CMC-Na ook indirect de wrijving tussen de boor en de putwand verminderen door de viscositeit van de boorvloeistof aan te passen.
Thermische stabiliteit
CMC-Na kan de stabiliteit van zijn moleculaire structuur behouden onder omstandigheden van hoge temperaturen en is niet gevoelig voor thermische degradatie. Dit komt omdat de carboxylgroepen in de moleculen stabiele waterstofbruggen kunnen vormen met watermoleculen om schade door hoge temperaturen te weerstaan. Bovendien heeft CMC-Na ook een goede zoutbestendigheid en kan het zijn prestaties in zoute formaties behouden.
4. Toepassingsvoorbeelden van natriumcarboxymethylcellulose
In het eigenlijke boorproces is het toepassingseffect van natriumcarboxymethylcellulose opmerkelijk. Bij een boorproject voor diepe putten werd bijvoorbeeld een boorvloeistofsysteem dat CMC-Na bevatte, gebruikt om de stabiliteit en het filtratieverlies van de boorput effectief te beheersen, de boorsnelheid te verhogen en de boorkosten te verlagen. Bovendien wordt CMC-Na ook veel gebruikt bij boorwerkzaamheden op zee, en door de goede zoutbestendigheid presteert het goed in het mariene milieu.
De toepassing van natriumcarboxymethylcellulose in boorvloeistof omvat hoofdzakelijk vier aspecten: verdikking, vermindering van waterverlies, smering en stabilisatie. De unieke fysische en chemische eigenschappen maken het tot een onmisbaar onderdeel in het boorvloeistofsysteem. Met de voortdurende ontwikkeling van de boortechnologie zullen de toepassingsmogelijkheden van natriumcarboxymethylcellulose breder zijn. In toekomstig onderzoek kunnen de moleculaire structuur en modificatiemethoden van CMC-Na worden geoptimaliseerd om de prestaties verder te verbeteren en te voldoen aan de behoeften van complexere booromgevingen.
Posttijd: 25 juli 2024