카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC-Na)은 중요한 수용성 고분자 화합물로, 석유 시추 유체에 널리 사용됩니다. 독특한 특성으로 인해 시추 유체 시스템의 필수 구성 요소로 사용됩니다.
1. 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 기본 특성
카르복시메틸셀룰로오스나트륨은 셀룰로오스를 알칼리 처리하고 클로로아세트산으로 처리하여 생성된 음이온성 셀룰로오스 에테르입니다. 분자 구조에 카르복시메틸기가 많이 포함되어 있어 수용성과 안정성이 우수합니다. CMC-Na는 물에서 고점도 용액을 형성할 수 있으며, 증점, 안정화 및 필름 형성 특성을 가지고 있습니다.
2. 드릴링 유체에 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨을 적용
증점제
CMC-Na는 시추액의 증점제로 사용됩니다. 이의 주요 기능은 시추액의 점도를 높이고 암석 절삭물과 시추 절삭물의 운반 능력을 향상시키는 것입니다. 시추액의 적절한 점도는 시추공 벽 붕괴를 효과적으로 방지하고 시추공의 안정성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
체액 손실 감소제
시추 과정에서 시추 유체가 지층의 기공으로 침투하여 시추 유체의 수분 손실을 유발합니다. 이는 시추 유체를 낭비할 뿐만 아니라 시추공 벽 붕괴 및 저류층 손상을 초래할 수 있습니다. 유체 손실 감소제로서 CMC-Na는 시추공 벽에 치밀한 필터 케이크를 형성하여 시추 유체의 여과 손실을 효과적으로 줄이고 지층과 시추공 벽을 보호합니다.
윤활유
시추 과정에서 드릴 비트와 시추공 벽 사이의 마찰로 인해 많은 열이 발생하여 드릴 공구의 마모가 증가합니다. CMC-Na의 윤활성은 마찰을 줄이고 드릴 공구의 마모를 줄이며 시추 효율을 향상시킵니다.
안정제
시추 유체는 고온 고압에서 응집되거나 분해되어 기능을 상실할 수 있습니다. CMC-Na는 열 안정성과 내염성이 우수하여 가혹한 조건에서도 시추 유체의 안정성을 유지하고 사용 수명을 연장할 수 있습니다.
3. 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 작용기전
점도 조정
CMC-Na의 분자 구조는 다수의 카르복시메틸기를 포함하고 있으며, 이는 물 속에서 수소 결합을 형성하여 용액의 점도를 증가시킬 수 있습니다. CMC-Na의 분자량과 치환도를 조절함으로써, 다양한 시추 조건에 맞춰 시추 유체의 점도를 조절할 수 있습니다.
여과 제어
CMC-Na 분자는 물 속에서 3차원 네트워크 구조를 형성하여 시추공 벽에 조밀한 필터 케이크를 형성하고 시추액의 여과 손실을 줄일 수 있습니다. 필터 케이크의 형성은 CMC-Na의 농도뿐만 아니라 분자량과 치환도에 따라 달라집니다.
매끄럽게 하기
CMC-Na 분자는 물 속에서 드릴 비트 표면과 유정 벽에 흡착되어 윤활막을 형성하고 마찰 계수를 감소시킬 수 있습니다. 또한, CMC-Na는 시추 유체의 점도를 조절하여 드릴 비트와 유정 벽 사이의 마찰을 간접적으로 감소시킬 수도 있습니다.
열 안정성
CMC-Na는 고온 조건에서도 분자 구조의 안정성을 유지하며 열 분해가 일어나지 않습니다. 이는 분자 내 카르복실기가 물 분자와 안정적인 수소 결합을 형성하여 고온 손상을 견딜 수 있기 때문입니다. 또한, CMC-Na는 내염성이 우수하여 염분 환경에서도 성능을 유지할 수 있습니다.
4. 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 적용 예
실제 시추 과정에서 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 적용 효과는 매우 뛰어납니다. 예를 들어, 심공 시추 프로젝트에서 CMC-Na를 함유한 시추 유체 시스템을 사용하여 시추공의 안정성과 여과 손실을 효과적으로 제어하고, 시추 속도를 높이며, 시추 비용을 절감했습니다. 또한, CMC-Na는 해양 시추에도 널리 사용되며, 우수한 내염성으로 해양 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다.
시추 유체에 카르복시메틸셀룰로오스나트륨을 적용하는 것은 주로 증점, 수분 손실 감소, 윤활, 안정화의 네 가지 측면을 포함합니다. 독특한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 시추 유체 시스템에서 필수적인 구성 요소입니다. 시추 기술의 지속적인 발전에 따라 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 활용 전망은 더욱 넓어질 것입니다. 향후 연구에서는 CMC-Na의 분자 구조와 개질 방법을 최적화하여 성능을 더욱 향상시키고 더욱 복잡한 시추 환경의 요구를 충족할 수 있을 것입니다.
게시 시간: 2024년 7월 25일