Carboxymethyl cellulose (CMC) là một hợp chất polymer thu được bằng cách biến đổi hóa học của cellulose tự nhiên và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Trong khoan chất lỏng, carboxymethyl cellulose đóng vai trò chính như một chất làm đặc và chất ổn định quan trọng. Nó cải thiện hiệu quả và an toàn của các hoạt động khoan bằng cách cải thiện độ nhớt và tính chất lưu biến của chất lỏng khoan và ức chế kết tủa pha rắn.
1. Tính chất cơ bản của carboxymethyl cellulose
Cấu trúc hóa học: Cấu trúc phân tử của cellulose carboxymethyl chứa các nhóm thế carboxymethyl (-ch2cooh), làm cho các phân tử của nó tích điện âm và có độ hòa tan trong nước và tính ưa nước nhất định. CMC thu được bằng cách phân các phân tử cellulose tự nhiên và thay thế một phần của hydroxyl (OH) bằng các nhóm carboxymethyl.
Độ hòa tan trong nước: Carboxymethyl cellulose có độ hòa tan cao trong nước và tạo thành dung dịch keo nhớt. Thuộc tính này làm cho nó trở thành một chất làm đặc lý tưởng trong chất lỏng khoan, có thể tăng cường khả năng treo và tính chất lưu biến của chất lỏng khoan.
Khả năng điều chỉnh: Trọng lượng phân tử của CMC, mức độ thay thế, độ hòa tan và các tính chất khác có thể được điều chỉnh theo nhu cầu. Điều này cho phép nó được chọn và tối ưu hóa theo nhu cầu thực tế trong các loại chất lỏng khoan khác nhau.
2. Vai trò của carboxymethyl cellulose trong chất lỏng khoan
Hiệu ứng làm dày: Carboxymethyl cellulose được sử dụng làm chất làm đặc trong chất lỏng khoan để tăng hiệu quả độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt cao hơn giúp treo và vận chuyển, giảm sự lắng đọng của các hạt rắn trong chất lỏng khoan và ngăn chặn việc tắc nghẽn của giếng khoan. Ngoài ra, hiệu ứng làm dày của CMC có thể cải thiện khả năng mang của chất lỏng khoan và đảm bảo rằng chất lỏng khoan vẫn có thể duy trì các đặc tính lưu biến tốt trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao.
Tối ưu hóa thuộc tính lưu biến: Các đặc tính lưu biến của chất lỏng khoan ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và an toàn của các hoạt động khoan. CMC có thể điều chỉnh đường cong lưu biến của chất lỏng khoan để nó có ứng suất và độ nhớt năng suất phù hợp để đối phó với các môi trường khoan khác nhau. Sự bổ sung của nó có thể cải thiện các đặc tính dòng chảy của hạ cấp chất lỏng, do đó chất lỏng khoan vẫn có thể duy trì trạng thái dòng chảy ổn định khi gặp tốc độ dòng chảy cao hoặc điều kiện địa chất phức tạp và tránh biến động áp lực quá mức.
Ức chế kết tủa pha rắn: Cellulose carboxymethyl có thể ức chế hiệu quả sự hình thành kết tủa pha rắn trong chất lỏng khoan và đảm bảo tính ổn định của chất lỏng khoan. Trong quá trình khoan, kết tủa pha rắn (như cắt, bùn, v.v.) sẽ xâm nhập vào chất lỏng khoan khi mũi khoan quay. CMC giúp giữ cho các hạt rắn lơ lửng và ngăn ngừa kết tủa bằng cách tăng độ nhớt và độ phân tán của chất lỏng, do đó duy trì tính lưu động của chất lỏng khoan.
Cải thiện tính lưu động và giảm lực cản: Trong các giếng sâu hoặc nhiệt độ cao và giếng áp suất cao, khi tính lưu động của chất lỏng khoan xấu đi, việc bổ sung CMC có thể cải thiện hiệu quả hiệu suất dòng chảy của nó, giảm khả năng chống ma sát của chất lỏng và cải thiện hiệu quả khoan. Đồng thời, CMC có thể làm giảm sự mất mát của chất lỏng khoan và giảm ma sát giữa mũi khoan và tường giếng, giảm mức tiêu thụ năng lượng trong các hoạt động khoan.
Bôi trơn: CMC cũng có thể đóng một vai trò bôi trơn nhất định, giảm ma sát giữa mũi khoan và tường giếng và giảm hao mòn thiết bị. Đặc biệt là dưới nhiệt độ cao và áp suất cao và các điều kiện địa chất phức tạp, hiệu ứng bôi trơn là đặc biệt quan trọng.
Tính ổn định của tường: CMC có thể tăng cường độ bám dính của chất lỏng khoan, để một màng mỏng được hình thành trên bề mặt của bức tường giếng để ngăn tường giếng sụp đổ. Đặc biệt trong đá mềm, các lớp đất sét hoặc các điều kiện địa chất phức tạp dễ bị sụp đổ, vai trò của CMC này là đặc biệt quan trọng.
3. Hiệu quả ứng dụng của cellulose carboxymethyl trong chất lỏng khoan
Cải thiện hiệu quả khoan: Vì carboxymethyl cellulose có thể điều chỉnh lưu biến của chất lỏng khoan, nên nó vẫn có thể duy trì tính lưu động và ổn định tốt dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, do đó cải thiện hiệu quả của hoạt động khoan và giảm thời gian hoạt động và chi phí.
Tăng cường an toàn khoan: Việc bổ sung CMC giúp ổn định tường giếng, ngăn chặn sự sụp đổ tường giếng và giảm hao mòn thiết bị hạ cấp. Đồng thời, tác dụng làm dày của nó có thể cải thiện khả năng mang chất lỏng và giảm khó khăn trong hoạt động và các mối nguy hiểm an toàn do tính lưu động kém của chất lỏng khoan.
Khả năng ứng dụng rộng: Carboxymethyl cellulose có thể được sử dụng trong các loại chất lỏng khoan khác nhau, bao gồm chất lỏng khoan gốc nước, chất lỏng khoan gốc dầu và chất lỏng khoan tổng hợp. Điều này làm cho nó được áp dụng rộng rãi trong các môi trường khoan khác nhau.
Là một chất làm đặc, chất ổn định và biến đổi lưu biến tuyệt vời, việc áp dụng cacboxymethyl cellulose trong chất lỏng khoan có ý nghĩa rất lớn. Nó có thể làm tăng độ nhớt của chất lỏng khoan, cải thiện tính chất lưu biến, ức chế lượng mưa rắn, giảm ma sát và tăng cường độ ổn định tường tốt, do đó cung cấp môi trường làm việc hiệu quả và an toàn hơn cho các hoạt động khoan. Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ và sự phát triển liên tục của công nghệ khoan, triển vọng ứng dụng của carboxymethyl cellulose trong chất lỏng khoan sẽ rộng hơn.
Thời gian đăng: Tháng 2-15-2025