استفاده از سدیم کربوکسی متیل سلولز در مایع حفاری

سدیم کربوکسی متیل سلولز (CMC-NA برای کوتاه) یک ترکیب مهم پلیمری محلول در آب است و به طور گسترده در مایع حفاری روغن مورد استفاده قرار می گیرد. خصوصیات منحصر به فرد آن ، آن را به یک مؤلفه ضروری در سیستم سیال حفاری تبدیل می کند.

1. خواص اساسی سدیم کربوکسی متیل سلولز

سدیم کربوکسی متیل سلولز یک اتر سلولز آنیونی است که پس از درمان قلیایی و اسید کلرواستیک توسط سلولز تولید می شود. ساختار مولکولی آن حاوی تعداد زیادی از گروه های کربوکسی متیل است که باعث می شود حلالیت و ثبات آب خوبی داشته باشد. CMC-NA می تواند یک محلول ویسکوزیته بالا در آب ، با ضخیم شدن ، تثبیت و خواص فیلم ساز ایجاد کند.

2. استفاده از سدیم کربوکسی متیل سلولز در مایع حفاری

ضخیم کننده

CMC-NA به عنوان ضخیم کننده در مایع حفاری استفاده می شود. عملکرد اصلی آن افزایش ویسکوزیته مایعات حفاری و تقویت توانایی آن در حمل قلمه های سنگی و قلمه مته است. ویسکوزیته مناسب مایعات حفاری می تواند به طور موثری از فروپاشی دیواره چاه جلوگیری کرده و پایداری چاه را حفظ کند.

کاهش دهنده از دست دادن سیال

در طی فرآیند حفاری ، مایع حفاری به منافذ سازند نفوذ می کند و باعث از بین رفتن آب در مایع حفاری می شود که نه تنها مایعات حفاری را زباله می کند ، بلکه ممکن است باعث فروپاشی دیواره و آسیب مخزن نیز شود. به عنوان یک کاهش دهنده از دست دادن سیال ، CMC-NA می تواند یک کیک فیلتر متراکم را بر روی دیواره چاه تشکیل دهد و به طور موثری از دست دادن تصفیه مایعات حفاری و محافظت از تشکیل و دیواره چاه را کاهش می دهد.

روان کننده

در طی فرآیند حفاری ، اصطکاک بین بیت مته و دیواره چاه گرما زیادی ایجاد می کند و در نتیجه باعث افزایش سایش ابزار مته می شود. روانکاری CMC-NA به کاهش اصطکاک ، کاهش سایش ابزار مته و بهبود راندمان حفاری کمک می کند.

تثبیت کننده

مایع حفاری ممکن است تحت درجه حرارت بالا و فشار زیاد کاهش یابد یا از بین برود ، بنابراین عملکرد خود را از دست می دهد. CMC-NA از پایداری حرارتی خوب و مقاومت در برابر نمک برخوردار است و می تواند پایداری مایع حفاری را در شرایط سخت حفظ کرده و عمر خدمات خود را گسترش دهد.

3. مکانیسم عمل سدیم کربوکسی متیل سلولز

تنظیم ویسکوزیته

ساختار مولکولی CMC-NA حاوی تعداد زیادی از گروه های کربوکسی متیل است که می تواند پیوندهای هیدروژن را در آب تشکیل دهد تا ویسکوزیته محلول را افزایش دهد. با تنظیم وزن مولکولی و درجه تعویض CMC-NA ، می توان ویسکوزیته مایع حفاری را برای تأمین نیازهای شرایط مختلف حفاری کنترل کرد.

کنترل تصفیه

مولکول های CMC-NA می توانند یک ساختار شبکه سه بعدی در آب تشکیل دهند که می تواند یک کیک فیلتر متراکم را روی دیواره چاه تشکیل دهد و از بین رفتن فیلتراسیون مایعات حفاری کاهش یابد. تشکیل کیک فیلتر نه تنها به غلظت CMC-NA بستگی دارد ، بلکه به وزن مولکولی و درجه تعویض آن نیز بستگی دارد.

روانکاری

مولکول های CMC-NA را می توان در سطح بیت مته و دیواره چاه در آب جذب کرد تا یک فیلم روان کننده تشکیل شود و ضریب اصطکاک را کاهش دهد. علاوه بر این ، CMC-NA همچنین می تواند با تنظیم ویسکوزیته مایع حفاری ، اصطکاک بین بیت مته و دیواره چاه را کاهش دهد.

ثبات حرارتی

CMC-NA می تواند پایداری ساختار مولکولی خود را در شرایط دمای بالا حفظ کند و مستعد تخریب حرارتی نیست. این امر به این دلیل است که گروه های کربوکسیل در مولکول های خود می توانند پیوندهای هیدروژن پایدار با مولکول های آب تشکیل دهند تا در برابر آسیب دما بالا مقاومت کنند. علاوه بر این ، CMC-NA همچنین مقاومت به نمک خوبی دارد و می تواند عملکرد خود را در سازندهای شور حفظ کند. 

4. نمونه های کاربردی از سدیم کربوکسی متیل سلولز

در فرآیند حفاری واقعی ، اثر کاربرد سدیم کربوکسی متیل سلولز قابل توجه است. به عنوان مثال ، در یک پروژه حفاری عمیق ، از یک سیستم مایع حفاری حاوی CMC-NA برای کنترل مؤثر ثبات و از دست دادن تصفیه چاه ، افزایش سرعت حفاری و کاهش هزینه حفاری استفاده شد. علاوه بر این ، CMC-NA نیز به طور گسترده در حفاری دریایی مورد استفاده قرار می گیرد و مقاومت در برابر نمک خوب آن باعث می شود که در محیط دریایی عملکرد خوبی داشته باشد.

استفاده از سدیم کربوکسی متیل سلولز در مایع حفاری عمدتاً شامل چهار جنبه است: ضخیم شدن ، کاهش از بین رفتن آب ، روغن کاری و تثبیت. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آن ، آن را به یک مؤلفه ضروری در سیستم سیال حفاری تبدیل می کند. با توسعه مداوم فناوری حفاری ، چشم انداز کاربرد سدیم کربوکسی متیل سلولز گسترده تر خواهد شد. در تحقیقات آینده ، ساختار مولکولی و روشهای اصلاح CMC-NA می تواند برای بهبود بیشتر عملکرد آن و برآورده کردن نیازهای محیط های پیچیده تر حفاری بهینه شود.