Natri carboxymethyl cellulose (viết tắt là CMC-Na) là một hợp chất polymer hòa tan trong nước quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong dung dịch khoan dầu. Đặc tính độc đáo của nó làm cho nó trở thành thành phần không thể thiếu trong hệ thống dung dịch khoan.
1. Tính chất cơ bản của natri carboxymethyl cellulose
Natri carboxymethyl cellulose là một ete cellulose anion được tạo ra bởi cellulose sau khi xử lý bằng kiềm và axit chloroacetic. Cấu trúc phân tử của nó chứa một số lượng lớn các nhóm carboxymethyl, làm cho nó có khả năng hòa tan và ổn định trong nước tốt. CMC-Na có thể tạo thành dung dịch có độ nhớt cao trong nước, có đặc tính làm đặc, ổn định và tạo màng.
2. Ứng dụng natri carboxymethyl cellulose trong dung dịch khoan
chất làm đặc
CMC-Na được sử dụng làm chất làm đặc trong dung dịch khoan. Chức năng chính của nó là tăng độ nhớt của dung dịch khoan và tăng cường khả năng mang các mảnh đá và mảnh khoan. Độ nhớt thích hợp của dung dịch khoan có thể ngăn chặn hiệu quả sự sụp đổ của thành giếng và duy trì sự ổn định của giếng.
Giảm tổn thất chất lỏng
Trong quá trình khoan, dung dịch khoan sẽ xâm nhập vào các lỗ của hệ tầng gây thất thoát nước trong dung dịch khoan, không chỉ gây lãng phí dung dịch khoan mà còn có thể gây sập thành giếng và hư hỏng vỉa chứa. Là chất giảm thất thoát chất lỏng, CMC-Na có thể tạo thành bánh lọc dày đặc trên thành giếng, giảm hiệu quả thất thoát do lọc của dung dịch khoan và bảo vệ hệ tầng và thành giếng.
chất bôi trơn
Trong quá trình khoan, ma sát giữa mũi khoan và thành giếng sẽ sinh ra rất nhiều nhiệt, dẫn đến độ mài mòn của dụng cụ khoan tăng lên. Độ bôi trơn của CMC-Na giúp giảm ma sát, giảm mài mòn cho dụng cụ khoan và nâng cao hiệu quả khoan.
chất ổn định
Dung dịch khoan có thể kết bông hoặc phân hủy dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, do đó mất đi chức năng của nó. CMC-Na có độ ổn định nhiệt và kháng muối tốt, đồng thời có thể duy trì độ ổn định của dung dịch khoan trong điều kiện khắc nghiệt và kéo dài tuổi thọ sử dụng.
3. Cơ chế tác dụng của natri carboxymethyl cellulose
Điều chỉnh độ nhớt
Cấu trúc phân tử của CMC-Na chứa một lượng lớn nhóm carboxymethyl, có thể hình thành liên kết hydro trong nước làm tăng độ nhớt của dung dịch. Bằng cách điều chỉnh trọng lượng phân tử và mức độ thay thế của CMC-Na, độ nhớt của dung dịch khoan có thể được kiểm soát để đáp ứng nhu cầu của các điều kiện khoan khác nhau.
Kiểm soát lọc
Các phân tử CMC-Na có thể tạo thành cấu trúc mạng ba chiều trong nước, có thể tạo thành bánh lọc dày đặc trên thành giếng và giảm tổn thất lọc của dung dịch khoan. Sự hình thành bánh lọc không chỉ phụ thuộc vào nồng độ CMC-Na mà còn phụ thuộc vào trọng lượng phân tử và mức độ thay thế của nó.
Bôi trơn
Các phân tử CMC-Na có thể được hấp phụ trên bề mặt mũi khoan và thành giếng trong nước để tạo thành màng bôi trơn và làm giảm hệ số ma sát. Ngoài ra, CMC-Na còn có thể gián tiếp giảm ma sát giữa mũi khoan và thành giếng bằng cách điều chỉnh độ nhớt của dung dịch khoan.
Độ ổn định nhiệt
CMC-Na có thể duy trì sự ổn định của cấu trúc phân tử trong điều kiện nhiệt độ cao và không dễ bị phân hủy nhiệt. Điều này là do các nhóm cacboxyl trong phân tử của nó có thể hình thành liên kết hydro ổn định với các phân tử nước để chống lại sự phá hủy ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, CMC-Na còn có khả năng kháng muối tốt và có thể duy trì hoạt động trong môi trường nước mặn.
4. Ví dụ ứng dụng của Natri Carboxymethyl Cellulose
Trong quá trình khoan thực tế, hiệu quả ứng dụng của natri carboxymethyl cellulose là rất đáng chú ý. Ví dụ, trong một dự án khoan giếng sâu, hệ thống dung dịch khoan chứa CMC-Na đã được sử dụng để kiểm soát hiệu quả độ ổn định và tổn thất lọc của giếng khoan, tăng tốc độ khoan và giảm chi phí khoan. Ngoài ra, CMC-Na còn được sử dụng rộng rãi trong khoan biển, khả năng kháng muối tốt giúp nó hoạt động tốt trong môi trường biển.
Việc áp dụng natri carboxymethyl cellulose trong dung dịch khoan chủ yếu bao gồm bốn khía cạnh: làm dày, giảm thất thoát nước, bôi trơn và ổn định. Tính chất vật lý và hóa học độc đáo của nó làm cho nó trở thành thành phần không thể thiếu trong hệ thống dung dịch khoan. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ khoan, triển vọng ứng dụng của natri carboxymethyl cellulose sẽ rộng hơn. Trong nghiên cứu trong tương lai, cấu trúc phân tử và phương pháp biến đổi của CMC-Na có thể được tối ưu hóa để cải thiện hơn nữa hiệu suất của nó và đáp ứng nhu cầu của các môi trường khoan phức tạp hơn.
Thời gian đăng: 25-07-2024