Το νάτριο καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC-Na για συντομία) είναι μια σημαντική υδατοδιαλυτή πολυμερής ένωση και χρησιμοποιείται ευρέως στο υγρό γεώτρησης πετρελαίου. Οι μοναδικές του ιδιότητες το καθιστούν απαραίτητο συστατικό στο σύστημα υγρών γεώτρησης.
1. Βασικές ιδιότητες της νατριοκαρβοξυμεθυλοκυτταρίνης
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου είναι ένας ανιονικός αιθέρας κυτταρίνης που παράγεται από κυτταρίνη μετά από επεξεργασία με αλκάλια και χλωροοξικό οξύ. Η μοριακή του δομή περιέχει μεγάλο αριθμό καρβοξυμεθυλικών ομάδων, γεγονός που το κάνει να έχει καλή υδατοδιαλυτότητα και σταθερότητα. Το CMC-Na μπορεί να σχηματίσει ένα διάλυμα υψηλού ιξώδους στο νερό, με ιδιότητες πάχυνσης, σταθεροποίησης και σχηματισμού φιλμ.
2. Εφαρμογή νατριούχου καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης σε υγρό γεώτρησης
Πυκνώνων
Το CMC-Na χρησιμοποιείται ως πυκνωτικό στο υγρό γεώτρησης. Η κύρια λειτουργία του είναι να αυξάνει το ιξώδες του υγρού γεώτρησης και να βελτιώνει την ικανότητά του να μεταφέρει μοσχεύματα πετρωμάτων και μοσχεύματα διάτρησης. Το κατάλληλο ιξώδες του ρευστού γεώτρησης μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την κατάρρευση του τοιχώματος του φρεατίου και να διατηρήσει τη σταθερότητα του φρεατίου.
Μειωτής απώλειας υγρών
Κατά τη διαδικασία γεώτρησης, το υγρό γεώτρησης θα διεισδύσει στους πόρους του σχηματισμού, προκαλώντας απώλεια νερού στο υγρό γεώτρησης, το οποίο όχι μόνο σπαταλά το υγρό γεώτρησης, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει κατάρρευση του τοιχώματος του φρεατίου και ζημιά στη δεξαμενή. Ως μειωτής απώλειας υγρού, το CMC-Na μπορεί να σχηματίσει ένα πυκνό κέικ φίλτρου στο τοίχωμα του φρεατίου, μειώνοντας αποτελεσματικά την απώλεια διήθησης του υγρού γεώτρησης και προστατεύοντας τον σχηματισμό και το τοίχωμα του φρεατίου.
Λιπαντική ουσία
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διάτρησης, η τριβή μεταξύ του τρυπανιού και του τοιχώματος του φρεατίου θα δημιουργήσει πολλή θερμότητα, με αποτέλεσμα την αυξημένη φθορά του εργαλείου διάτρησης. Η λιπαντικότητα του CMC-Na βοηθά στη μείωση της τριβής, στη μείωση της φθοράς του εργαλείου διάτρησης και στη βελτίωση της απόδοσης διάτρησης.
Σταθεροποιητής
Το υγρό γεώτρησης μπορεί να κροκιδωθεί ή να αποικοδομηθεί υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση, με αποτέλεσμα να χάσει τη λειτουργία του. Το CMC-Na έχει καλή θερμική σταθερότητα και αντοχή στο άλας και μπορεί να διατηρήσει τη σταθερότητα του υγρού γεώτρησης κάτω από σκληρές συνθήκες και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του.
3. Μηχανισμός δράσης νατριούχου καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης
Ρύθμιση ιξώδους
Η μοριακή δομή του CMC-Na περιέχει μεγάλο αριθμό καρβοξυμεθυλικών ομάδων, οι οποίες μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου στο νερό για να αυξήσουν το ιξώδες του διαλύματος. Με τη ρύθμιση του μοριακού βάρους και του βαθμού υποκατάστασης του CMC-Na, το ιξώδες του υγρού γεώτρησης μπορεί να ελεγχθεί για να καλύψει τις ανάγκες διαφορετικών συνθηκών διάτρησης.
Έλεγχος φιλτραρίσματος
Τα μόρια CMC-Na μπορούν να σχηματίσουν μια τρισδιάστατη δομή δικτύου στο νερό, η οποία μπορεί να σχηματίσει ένα πυκνό κέικ φίλτρου στο τοίχωμα του φρεατίου και να μειώσει την απώλεια διήθησης του υγρού γεώτρησης. Ο σχηματισμός του κέικ φίλτρου εξαρτάται όχι μόνο από τη συγκέντρωση του CMC-Na, αλλά και από το μοριακό του βάρος και τον βαθμό υποκατάστασης.
Λάδωμα
Τα μόρια CMC-Na μπορούν να προσροφηθούν στην επιφάνεια του τρυπανιού και στο τοίχωμα του φρέατος σε νερό για να σχηματίσουν ένα λιπαντικό φιλμ και να μειώσουν τον συντελεστή τριβής. Επιπλέον, το CMC-Na μπορεί επίσης να μειώσει έμμεσα την τριβή μεταξύ του τρυπανιού και του τοιχώματος του φρεατίου ρυθμίζοντας το ιξώδες του υγρού γεώτρησης.
Θερμική σταθερότητα
Το CMC-Na μπορεί να διατηρήσει τη σταθερότητα της μοριακής του δομής σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και δεν είναι επιρρεπές σε θερμική αποικοδόμηση. Αυτό συμβαίνει επειδή οι καρβοξυλομάδες στα μόριά τους μπορούν να σχηματίσουν σταθερούς δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού για να αντισταθούν σε ζημιές σε υψηλή θερμοκρασία. Επιπλέον, το CMC-Na έχει επίσης καλή αντοχή στα άλατα και μπορεί να διατηρήσει την απόδοσή του σε σχηματισμούς αλατούχου διαλύματος.
4. Παραδείγματα Εφαρμογής Νατριούχου Καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης
Στην πραγματική διαδικασία διάτρησης, το αποτέλεσμα εφαρμογής της νατριούχου καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης είναι αξιοσημείωτο. Για παράδειγμα, σε ένα έργο γεώτρησης βαθιάς γεώτρησης, χρησιμοποιήθηκε ένα σύστημα ρευστού γεώτρησης που περιέχει CMC-Na για τον αποτελεσματικό έλεγχο της σταθερότητας και της απώλειας φιλτραρίσματος του φρεατίου, την αύξηση της ταχύτητας γεώτρησης και τη μείωση του κόστους γεώτρησης. Επιπλέον, το CMC-Na χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη θαλάσσια γεώτρηση και η καλή του αντοχή στο άλας το κάνει να έχει καλή απόδοση στο θαλάσσιο περιβάλλον.
Η εφαρμογή νατριούχου καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης στο υγρό γεώτρησης περιλαμβάνει κυρίως τέσσερις πτυχές: πάχυνση, μείωση της απώλειας νερού, λίπανση και σταθεροποίηση. Οι μοναδικές φυσικές και χημικές του ιδιότητες το καθιστούν απαραίτητο συστατικό στο σύστημα υγρών γεώτρησης. Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας γεώτρησης, οι προοπτικές εφαρμογής της νατριοκαρβοξυμεθυλοκυτταρίνης θα είναι ευρύτερες. Σε μελλοντική έρευνα, η μοριακή δομή και οι μέθοδοι τροποποίησης του CMC-Na μπορούν να βελτιστοποιηθούν για να βελτιώσουν περαιτέρω την απόδοσή του και να καλύψουν τις ανάγκες πιο περίπλοκων περιβαλλόντων γεώτρησης.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Ιουλίου 2024