Aplicação de carboximetilcelulose sódica em fluido de perfuração

A carboximetilcelulose de sódio (CMC-Na, abreviadamente) é um importante composto polimérico solúvel em água e é amplamente utilizado em fluidos de perfuração de petróleo. Suas propriedades únicas o tornam um componente indispensável no sistema de fluidos de perfuração.

1. Propriedades básicas da carboximetilcelulose sódica

A carboximetilcelulose de sódio é um éter de celulose aniônico gerado pela celulose após tratamento alcalino e ácido cloroacético. Sua estrutura molecular contém um grande número de grupos carboximetil, o que o torna com boa solubilidade e estabilidade em água. O CMC-Na pode formar uma solução de alta viscosidade em água, com propriedades de espessamento, estabilização e formação de filme.

2. Aplicação de carboximetilcelulose sódica em fluido de perfuração

Espessante

CMC-Na é usado como espessante em fluidos de perfuração. Sua principal função é aumentar a viscosidade do fluido de perfuração e aumentar sua capacidade de transportar cascalhos de rocha e cascalhos de perfuração. A viscosidade apropriada do fluido de perfuração pode prevenir eficazmente o colapso da parede do poço e manter a estabilidade do poço.

Redutor de perda de fluido

Durante o processo de perfuração, o fluido de perfuração penetrará nos poros da formação, causando perda de água no fluido de perfuração, o que não apenas desperdiça fluido de perfuração, mas também pode causar colapso da parede do poço e danos ao reservatório. Como redutor de perda de fluido, o CMC-Na pode formar uma torta de filtro densa na parede do poço, reduzindo efetivamente a perda de filtração do fluido de perfuração e protegendo a formação e a parede do poço.

Lubrificante

Durante o processo de perfuração, o atrito entre a broca e a parede do poço irá gerar muito calor, resultando em maior desgaste da ferramenta de perfuração. A lubricidade do CMC-Na ajuda a reduzir o atrito, o desgaste da ferramenta de perfuração e a melhorar a eficiência da perfuração.

Estabilizador

O fluido de perfuração pode flocular ou degradar sob altas temperaturas e altas pressões, perdendo assim sua função. O CMC-Na possui boa estabilidade térmica e resistência ao sal, podendo manter a estabilidade do fluido de perfuração sob condições adversas e prolongar sua vida útil.

3. Mecanismo de ação da carboximetilcelulose sódica

Ajuste de viscosidade

A estrutura molecular do CMC-Na contém um grande número de grupos carboximetil, que podem formar ligações de hidrogênio na água para aumentar a viscosidade da solução. Ao ajustar o peso molecular e o grau de substituição do CMC-Na, a viscosidade do fluido de perfuração pode ser controlada para atender às necessidades de diferentes condições de perfuração.

Controle de filtragem

As moléculas de CMC-Na podem formar uma estrutura de rede tridimensional na água, que pode formar uma torta de filtro densa na parede do poço e reduzir a perda de filtração do fluido de perfuração. A formação da torta de filtro depende não apenas da concentração de CMC-Na, mas também do seu peso molecular e grau de substituição.

Lubrificação

As moléculas de CMC-Na podem ser adsorvidas na superfície da broca e na parede do poço em água para formar uma película lubrificante e reduzir o coeficiente de atrito. Além disso, o CMC-Na também pode reduzir indiretamente o atrito entre a broca e a parede do poço, ajustando a viscosidade do fluido de perfuração.

Estabilidade térmica

O CMC-Na pode manter a estabilidade de sua estrutura molecular sob condições de alta temperatura e não é propenso à degradação térmica. Isso ocorre porque os grupos carboxila em suas moléculas podem formar ligações de hidrogênio estáveis ​​com moléculas de água para resistir a danos causados ​​por altas temperaturas. Além disso, o CMC-Na também possui boa resistência ao sal e pode manter seu desempenho em formações salinas. 

4. Exemplos de aplicação de carboximetilcelulose de sódio

No processo de perfuração real, o efeito da aplicação da carboximetilcelulose sódica é notável. Por exemplo, em um projeto de perfuração de poço profundo, um sistema de fluido de perfuração contendo CMC-Na foi utilizado para controlar efetivamente a estabilidade e a perda de filtração do poço, aumentar a velocidade de perfuração e reduzir o custo de perfuração. Além disso, o CMC-Na também é amplamente utilizado em perfuração marítima e sua boa resistência ao sal faz com que tenha um bom desempenho no ambiente marinho.

A aplicação de carboximetilcelulose sódica em fluidos de perfuração inclui principalmente quatro aspectos: espessamento, redução da perda de água, lubrificação e estabilização. Suas propriedades físicas e químicas únicas o tornam um componente indispensável no sistema de fluidos de perfuração. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de perfuração, as perspectivas de aplicação da carboximetilcelulose sódica serão mais amplas. Em pesquisas futuras, a estrutura molecular e os métodos de modificação do CMC-Na podem ser otimizados para melhorar ainda mais seu desempenho e atender às necessidades de ambientes de perfuração mais complexos.