Natriumcarboxymethylcellulose (kortweg CMC-Na) is een belangrijke, in water oplosbare polymeerverbinding en wordt veel gebruikt in boorvloeistoffen voor olie. Door zijn unieke eigenschappen is het een onmisbaar onderdeel van het boorvloeistofsysteem.
1. Basiseigenschappen van natriumcarboxymethylcellulose
Natriumcarboxymethylcellulose is een anionische cellulose-ether die ontstaat door cellulose na behandeling met alkali en chloorazijnzuur. De moleculaire structuur bevat een groot aantal carboxymethylgroepen, waardoor het goed oplosbaar en stabiel is in water. CMC-Na kan een oplossing met een hoge viscositeit vormen in water, met verdikkings-, 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 verbeteren van de transportcapaciteit van gesteente en boorgruis. De juiste viscositeit van de boorvloeistof kan effectief instorting van de boorputwand voorkomen en de stabiliteit van de boorput handhaven.
Vloeistofverliesverminderaar
Tijdens het boorproces dringt boorvloeistof door in de poriën van de formatie, wat leidt tot waterverlies in de boorvloeistof. Dit verspilt niet alleen boorvloeistof, maar kan ook leiden tot instorting van de boorwand en schade aan het reservoir. Als vloeistofverminderaar kan CMC-Na een dichte filterkoek op de boorwand vormen, waardoor het filtratieverlies van boorvloeistof effectief wordt verminderd en de formatie en de boorwand worden beschermd.
Smeermiddel
Tijdens het boren genereert de wrijving tussen de boor en de boorputwand veel warmte, wat leidt tot verhoogde slijtage van het boorgereedschap. De smerende eigenschappen van CMC-Na helpen de wrijving te verminderen, slijtage van het boorgereedschap te verminderen en de boorefficiëntie te verbeteren.
Stabilisator
Boorvloeistof kan onder hoge temperaturen en druk vlokken of degraderen, waardoor deze zijn functie verliest. CMC-Na heeft een goede thermische stabiliteit en zoutbestendigheid en kan de stabiliteit van de boorvloeistof onder zware omstandigheden behouden en de levensduur ervan verlengen.
3. Werkingsmechanisme van natriumcarboxymethylcellulose
Viscositeitsaanpassing
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 te voldoen aan de behoeften van verschillende booromstandigheden.
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.
Smering
CMC-Na-moleculen kunnen worden geadsorbeerd aan het oppervlak van de boor en de putwand in water om een smeerfilm te vormen en de wrijvingscoëfficiënt te verlagen. 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 behoudt de stabiliteit van zijn moleculaire structuur onder hoge temperaturen en is niet gevoelig voor thermische degradatie. Dit komt doordat de carboxylgroepen in de moleculen stabiele waterstofbruggen kunnen vormen met watermoleculen, waardoor ze bestand zijn tegen hoge temperaturen. Bovendien is CMC-Na goed bestand tegen zout en behoudt het zijn prestaties in zoutoplossingen.
4. Toepassingsvoorbeelden van natriumcarboxymethylcellulose
In het boorproces zelf is het effect van natriumcarboxymethylcellulose opmerkelijk. Zo werd bij een diepboorproject een boorvloeistofsysteem met CMC-Na gebruikt om de stabiliteit en het filtratieverlies van de boorput effectief te beheersen, de boorsnelheid te verhogen en de boorkosten te verlagen. Daarnaast wordt CMC-Na ook veel gebruikt bij boringen op zee en dankzij de goede zoutbestendigheid presteert het uitstekend in een mariene omgeving.
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 een onmisbaar onderdeel van het boorvloeistofsysteem. Met de voortdurende ontwikkeling van boortechnologie zullen de toepassingsmogelijkheden van natriumcarboxymethylcellulose toenemen. 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.
Plaatsingstijd: 25-07-2024