การใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในน้ำมันเจาะ

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (เรียกสั้น ๆ ว่า CMC-Na) เป็นสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ที่สำคัญ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในน้ำมันขุดเจาะน้ำมัน คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบน้ำมันเจาะ

1. คุณสมบัติพื้นฐานของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นอีเทอร์เซลลูโลสประจุลบที่สร้างโดยเซลลูโลสหลังการบำบัดด้วยด่างและกรดคลอโรอะซิติก โครงสร้างโมเลกุลประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิลจำนวนมาก ซึ่งทำให้มีความสามารถในการละลายน้ำและความเสถียรได้ดี CMC-Na สามารถสร้างสารละลายที่มีความหนืดสูงในน้ำ โดยมีคุณสมบัติทำให้ข้นขึ้น คงตัว และเกิดฟิล์มได้

2. การใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในของเหลวเจาะ

สารเพิ่มความข้น

CMC-Na ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นในของเหลวเจาะ หน้าที่หลักคือการเพิ่มความหนืดของของเหลวในการเจาะและเพิ่มความสามารถในการตัดหินและการตัดเจาะ ความหนืดที่เหมาะสมของน้ำมันเจาะสามารถป้องกันการพังทลายของผนังหลุมได้อย่างมีประสิทธิภาพและรักษาเสถียรภาพของหลุมเจาะ

ลดการสูญเสียของเหลว

ในระหว่างกระบวนการเจาะ ของเหลวจากการเจาะจะเจาะเข้าไปในรูพรุนของชั้นหิน ทำให้เกิดการสูญเสียน้ำในของเหลวจากการขุดเจาะ ซึ่งไม่เพียงแต่จะทำให้ของเหลวจากการขุดเจาะสิ้นเปลืองเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้ผนังบ่อยุบและความเสียหายของอ่างเก็บน้ำอีกด้วย ในฐานะที่เป็นตัวลดการสูญเสียของเหลว CMC-Na สามารถสร้างเค้กกรองหนาแน่นบนผนังบ่อ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียจากการกรองของของเหลวจากการเจาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปกป้องชั้นหินและผนังหลุม

น้ำมันหล่อลื่น

ในระหว่างกระบวนการเจาะ การเสียดสีระหว่างดอกสว่านกับผนังบ่อจะทำให้เกิดความร้อนมาก ส่งผลให้เครื่องมือเจาะสึกหรอมากขึ้น การหล่อลื่นของ CMC-Na ช่วยลดแรงเสียดทาน ลดการสึกหรอของเครื่องมือเจาะ และปรับปรุงประสิทธิภาพการเจาะ

โคลง

ของไหลเจาะอาจจับตัวเป็นก้อนหรือสลายตัวภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันสูง ส่งผลให้สูญเสียการทำงาน CMC-Na มีเสถียรภาพทางความร้อนและทนต่อเกลือได้ดี และสามารถรักษาเสถียรภาพของของไหลเจาะภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยและยืดอายุการใช้งานได้

3. กลไกการออกฤทธิ์ของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

การปรับความหนืด

โครงสร้างโมเลกุลของ CMC-Na ประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิลจำนวนมาก ซึ่งสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนในน้ำเพื่อเพิ่มความหนืดของสารละลายได้ ด้วยการปรับน้ำหนักโมเลกุลและระดับการแทนที่ของ CMC-Na ทำให้สามารถควบคุมความหนืดของของเหลวในการเจาะได้เพื่อตอบสนองความต้องการของสภาวะการขุดเจาะที่แตกต่างกัน

การควบคุมการกรอง

โมเลกุล CMC-Na สามารถสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติในน้ำ ซึ่งสามารถสร้างเค้กกรองหนาแน่นบนผนังบ่อ และลดการสูญเสียการกรองของของเหลวจากการขุดเจาะ การก่อตัวของเค้กกรองไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ CMC-Na เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลและระดับการทดแทนด้วย

การหล่อลื่น

โมเลกุล CMC-Na สามารถดูดซับบนพื้นผิวของสว่านและผนังบ่อน้ำเพื่อสร้างฟิล์มหล่อลื่นและลดค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสี นอกจากนี้ CMC-Na ยังสามารถลดแรงเสียดทานทางอ้อมระหว่างดอกสว่านและผนังหลุมโดยการปรับความหนืดของของเหลวในการเจาะ

เสถียรภาพทางความร้อน

CMC-Na สามารถรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างโมเลกุลได้ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง และไม่เสี่ยงต่อการเสื่อมสลายจากความร้อน เนื่องจากกลุ่มคาร์บอกซิลในโมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนที่เสถียรกับโมเลกุลของน้ำเพื่อต้านทานความเสียหายที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ CMC-Na ยังมีความต้านทานต่อเกลือได้ดีและสามารถรักษาประสิทธิภาพในการสร้างน้ำเกลือได้ 

4. ตัวอย่างการใช้งานของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

ในกระบวนการขุดเจาะจริง การใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมีผลอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในโครงการขุดเจาะหลุมลึก ระบบของเหลวสำหรับเจาะที่มี CMC-Na ถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมความเสถียรและการสูญเสียการกรองของหลุมเจาะอย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความเร็วในการเจาะ และลดต้นทุนการขุดเจาะ นอกจากนี้ CMC-Na ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการขุดเจาะทางทะเล และความต้านทานต่อเกลือที่ดีทำให้ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมทางทะเล

การใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในของเหลวเจาะส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ด้าน: การทำให้หนาขึ้น การลดการสูญเสียน้ำ การหล่อลื่น และการทำให้เสถียร คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบของไหลสำหรับการขุดเจาะ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการขุดเจาะอย่างต่อเนื่อง โอกาสในการใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจะกว้างขึ้น ในการวิจัยในอนาคต โครงสร้างโมเลกุลและวิธีการดัดแปลงของ CMC-Na สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น และตอบสนองความต้องการของสภาพแวดล้อมการขุดเจาะที่ซับซ้อนมากขึ้น