La carbossimetilcellulosa di sodio (in breve CMC-Na) è un importante composto polimerico idrosolubile ed è ampiamente utilizzato nei fluidi di trivellazione petrolifera. Le sue proprietà uniche lo rendono un componente indispensabile nel sistema dei fluidi di perforazione.
1. Proprietà di base della carbossimetilcellulosa di sodio
La carbossimetilcellulosa di sodio è un etere di cellulosa anionico generato dalla cellulosa dopo il trattamento con alcali e acido cloroacetico. La sua struttura molecolare contiene un gran numero di gruppi carbossimetilici, che gli conferiscono una buona solubilità e stabilità in acqua. CMC-Na può formare una soluzione ad alta viscosità in acqua, con proprietà addensanti, stabilizzanti e filmogene.
2. Applicazione della carbossimetilcellulosa di sodio nel fluido di perforazione
Addensante
CMC-Na è utilizzato come addensante nel fluido di perforazione. La sua funzione principale è quella di aumentare la viscosità del fluido di perforazione e migliorare la sua capacità di trasportare frammenti di roccia e detriti di perforazione. La viscosità appropriata del fluido di perforazione può prevenire efficacemente il collasso delle pareti del pozzo e mantenere la stabilità del pozzo.
Riduttore di perdite di liquidi
Durante il processo di perforazione, il fluido di perforazione penetrerà nei pori della formazione, provocando la perdita di acqua nel fluido di perforazione, che non solo spreca il fluido di perforazione, ma può anche causare il collasso delle pareti del pozzo e danni al serbatoio. Come riduttore di perdite di fluido, CMC-Na può formare un denso pannello filtrante sulla parete del pozzo, riducendo efficacemente la perdita di filtrazione del fluido di perforazione e proteggendo la formazione e la parete del pozzo.
Lubrificante
Durante il processo di perforazione, l'attrito tra la punta e la parete del pozzo genererà molto calore, con conseguente maggiore usura dell'utensile di perforazione. Il potere lubrificante di CMC-Na aiuta a ridurre l'attrito, a ridurre l'usura dell'utensile di perforazione e a migliorare l'efficienza della perforazione.
Stabilizzatore
Il fluido di perforazione può flocculare o degradarsi ad alta temperatura e alta pressione, perdendo così la sua funzione. CMC-Na ha una buona stabilità termica e resistenza al sale e può mantenere la stabilità del fluido di perforazione in condizioni difficili e prolungarne la durata.
3. Meccanismo d'azione della sodio carbossimetilcellulosa
Regolazione della viscosità
La struttura molecolare di CMC-Na contiene un gran numero di gruppi carbossimetilici, che possono formare legami idrogeno in acqua per aumentare la viscosità della soluzione. Regolando il peso molecolare e il grado di sostituzione di CMC-Na, la viscosità del fluido di perforazione può essere controllata per soddisfare le esigenze delle diverse condizioni di perforazione.
Controllo della filtrazione
Le molecole di CMC-Na possono formare una struttura di rete tridimensionale nell'acqua, che può formare un denso pannello filtrante sulla parete del pozzo e ridurre la perdita di filtrazione del fluido di perforazione. La formazione del pannello di filtrazione dipende non solo dalla concentrazione di CMC-Na, ma anche dal suo peso molecolare e dal grado di sostituzione.
Lubrificazione
Le molecole di CMC-Na possono essere adsorbite sulla superficie della punta e sulla parete del pozzo in acqua per formare un film lubrificante e ridurre il coefficiente di attrito. Inoltre, CMC-Na può anche ridurre indirettamente l'attrito tra la punta e la parete del pozzo regolando la viscosità del fluido di perforazione.
Stabilità termica
CMC-Na può mantenere la stabilità della sua struttura molecolare in condizioni di alta temperatura e non è soggetto a degradazione termica. Questo perché i gruppi carbossilici nelle sue molecole possono formare legami idrogeno stabili con le molecole d'acqua per resistere ai danni alle alte temperature. Inoltre, CMC-Na ha anche una buona resistenza al sale e può mantenere le sue prestazioni in formazioni saline.
4. Esempi di applicazione della carbossimetilcellulosa di sodio
Nel processo di perforazione vero e proprio, l'effetto applicativo della carbossimetilcellulosa di sodio è notevole. Ad esempio, in un progetto di perforazione di un pozzo profondo, è stato utilizzato un sistema di fanghi di perforazione contenente CMC-Na per controllare efficacemente la stabilità e la perdita di filtrazione del pozzo, aumentare la velocità di perforazione e ridurre i costi di perforazione. Inoltre, CMC-Na è ampiamente utilizzato anche nella perforazione marina e la sua buona resistenza al sale gli consente di funzionare bene in ambiente marino.
L'applicazione della carbossimetilcellulosa di sodio nel fluido di perforazione comprende principalmente quattro aspetti: ispessimento, riduzione della perdita d'acqua, lubrificazione e stabilizzazione. Le sue proprietà fisiche e chimiche uniche lo rendono un componente indispensabile nel sistema dei fluidi di perforazione. Con il continuo sviluppo della tecnologia di perforazione, le prospettive di applicazione della sodio carbossimetilcellulosa saranno più ampie. Nella ricerca futura, la struttura molecolare e i metodi di modifica del CMC-Na potranno essere ottimizzati per migliorarne ulteriormente le prestazioni e soddisfare le esigenze di ambienti di perforazione più complessi.
Orario di pubblicazione: 25 luglio 2024