การประยุกต์ใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในของเหลวเจาะ

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (เรียกสั้นๆ ว่า CMC-Na) เป็นสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ชนิดหนึ่งที่สำคัญ และใช้กันอย่างแพร่หลายในของเหลวสำหรับเจาะน้ำมัน คุณสมบัติเฉพาะของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทำให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบของเหลวสำหรับเจาะน้ำมัน

1. คุณสมบัติพื้นฐานของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นอีเธอร์เซลลูโลสแอนไออนิกที่สร้างขึ้นโดยเซลลูโลสหลังจากการบำบัดด้วยด่างและกรดคลอโรอะซิติก โครงสร้างโมเลกุลประกอบด้วยกลุ่มคาร์บอกซีเมทิลจำนวนมาก ซึ่งทำให้ละลายน้ำได้ดีและมีเสถียรภาพ CMC-Na สามารถสร้างสารละลายที่มีความหนืดสูงในน้ำ โดยมีคุณสมบัติในการทำให้ข้น คงตัว และสร้างฟิล์ม

2. การใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในของเหลวเจาะ

เครื่องทำให้ข้น

CMC-Na ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นในของเหลวเจาะ หน้าที่หลักของสารนี้คือเพิ่มความหนืดของของเหลวเจาะและเพิ่มความสามารถในการขนส่งเศษหินและเศษเจาะ ความหนืดที่เหมาะสมของของเหลวเจาะสามารถป้องกันการพังทลายของผนังหลุมเจาะได้อย่างมีประสิทธิภาพและรักษาเสถียรภาพของหลุมเจาะได้

สารลดการสูญเสียของเหลว

ในระหว่างกระบวนการเจาะ น้ำยาเจาะจะแทรกซึมเข้าไปในรูพรุนของชั้นหิน ทำให้สูญเสียน้ำในน้ำยาเจาะ ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้น้ำยาเจาะสูญเสียไปเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้ผนังหลุมบ่อพังทลายและอ่างเก็บน้ำเสียหายได้อีกด้วย CMC-Na ทำหน้าที่เป็นตัวลดการสูญเสียน้ำ จึงสามารถสร้างเค้กกรองหนาแน่นบนผนังหลุมบ่อได้ ทำให้สูญเสียการกรองของน้ำยาเจาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปกป้องชั้นหินและผนังหลุมบ่อ

น้ำมันหล่อลื่น

ในระหว่างกระบวนการเจาะ แรงเสียดทานระหว่างดอกสว่านกับผนังหลุมจะก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมาก ส่งผลให้เครื่องมือเจาะสึกหรอมากขึ้น ความลื่นไหลของ CMC-Na ช่วยลดแรงเสียดทาน ลดการสึกหรอของเครื่องมือเจาะ และเพิ่มประสิทธิภาพการเจาะ

ตัวกันโคลง

ของเหลวเจาะอาจจับตัวเป็นก้อนหรือเสื่อมสภาพภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ส่งผลให้สูญเสียหน้าที่ CMC-Na มีเสถียรภาพทางความร้อนและทนต่อเกลือได้ดี และสามารถรักษาเสถียรภาพของของเหลวเจาะภายใต้สภาวะที่รุนแรงและยืดอายุการใช้งานได้

3.กลไกการออกฤทธิ์ของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

การปรับความหนืด

โครงสร้างโมเลกุลของ CMC-Na ประกอบด้วยกลุ่มคาร์บอกซีเมทิลจำนวนมาก ซึ่งสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนในน้ำเพื่อเพิ่มความหนืดของสารละลาย โดยการปรับน้ำหนักโมเลกุลและระดับการแทนที่ของ CMC-Na สามารถควบคุมความหนืดของของเหลวเจาะให้ตรงตามความต้องการในสภาวะการเจาะที่แตกต่างกัน

การควบคุมการกรอง

โมเลกุล CMC-Na สามารถสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติในน้ำ ซึ่งสามารถสร้างเค้กกรองหนาแน่นบนผนังบ่อน้ำและลดการสูญเสียการกรองของของเหลวเจาะ การก่อตัวของเค้กกรองขึ้นอยู่กับไม่เพียงแต่ความเข้มข้นของ CMC-Na เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลและระดับการแทนที่ด้วย

การหล่อลื่น

โมเลกุล CMC-Na สามารถดูดซับน้ำบนพื้นผิวของดอกสว่านและผนังบ่อน้ำเพื่อสร้างฟิล์มหล่อลื่นและลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน นอกจากนี้ CMC-Na ยังสามารถลดแรงเสียดทานระหว่างดอกสว่านและผนังบ่อน้ำโดยอ้อมได้ด้วยการปรับความหนืดของของเหลวเจาะ

ความเสถียรทางความร้อน

CMC-Na สามารถรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างโมเลกุลภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงและไม่เสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนได้ง่าย เนื่องจากกลุ่มคาร์บอกซิลในโมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนที่เสถียรกับโมเลกุลน้ำเพื่อต้านทานความเสียหายจากอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ CMC-Na ยังทนทานต่อเกลือได้ดีและสามารถรักษาประสิทธิภาพในการก่อตัวของเกลือได้ 

4. ตัวอย่างการประยุกต์ใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ในกระบวนการขุดเจาะจริง ผลของการใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสนั้นน่าทึ่งมาก ตัวอย่างเช่น ในโครงการขุดเจาะบ่อน้ำลึก ระบบของเหลวสำหรับขุดเจาะที่มี CMC-Na ถูกใช้เพื่อควบคุมเสถียรภาพและการสูญเสียการกรองของหลุมเจาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความเร็วในการขุดเจาะ และลดต้นทุนการขุดเจาะ นอกจากนี้ CMC-Na ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการขุดเจาะในทะเล และการต้านทานเกลือที่ดีทำให้มีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมทางทะเล

การประยุกต์ใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในของเหลวสำหรับเจาะมี 4 ประการหลัก ได้แก่ การทำให้ข้น ลดการสูญเสียน้ำ หล่อลื่น และคงตัว คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบของเหลวสำหรับเจาะ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการเจาะ โอกาสการใช้งานโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจะกว้างขึ้น ในการวิจัยในอนาคต โครงสร้างโมเลกุลและวิธีการดัดแปลงของ CMC-Na สามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและตอบสนองความต้องการของสภาพแวดล้อมการเจาะที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น