나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(줄여서 CMC-Na)는 중요한 수용성 고분자 화합물이며 석유 시추 유체에 널리 사용됩니다. 독특한 특성으로 인해 굴착 유체 시스템에 없어서는 안 될 구성 요소입니다.
1. 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 기본 성질
카르복시메틸셀룰로오스나트륨은 알칼리 처리 후 셀룰로오스와 클로로아세트산에 의해 생성된 음이온성 셀룰로오스 에테르입니다. 분자 구조에는 많은 수의 카르복시메틸 그룹이 포함되어 있어 수용성과 안정성이 좋습니다. CMC-Na는 농축, 안정화 및 필름 형성 특성을 지닌 고점도 용액을 물에서 형성할 수 있습니다.
2. 굴착유체에 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 적용
증점제
CMC-Na는 굴착 유체의 증점제로 사용됩니다. 주요 기능은 드릴링 유체의 점도를 높이고 암석 절단 및 드릴 절단을 운반하는 능력을 향상시키는 것입니다. 시추유체의 적절한 점도는 유정 벽 붕괴를 효과적으로 방지하고 유정의 안정성을 유지할 수 있습니다.
유체 손실 감소기
시추 공정 중에 시추 유체는 지층의 기공으로 침투하여 시추 유체에서 수분 손실을 일으키며, 이는 시추 유체를 낭비할 뿐만 아니라 유정 벽 붕괴 및 저수지 손상을 일으킬 수도 있습니다. 유체 손실 감소제로서 CMC-Na는 우물 벽에 조밀한 필터 케이크를 형성하여 굴착 유체의 여과 손실을 효과적으로 줄이고 형성과 우물 벽을 보호할 수 있습니다.
윤활유
드릴링 과정에서 드릴 비트와 우물 벽 사이의 마찰로 인해 많은 열이 발생하여 드릴 도구의 마모가 증가합니다. CMC-Na의 윤활성은 마찰을 줄이고 드릴 도구의 마모를 줄이며 드릴링 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
안정제
드릴링 유체는 고온, 고압에서 응집되거나 분해되어 기능을 상실할 수 있습니다. CMC-Na는 열 안정성과 내염성이 우수하며 가혹한 조건에서도 굴착 유체의 안정성을 유지하고 수명을 연장할 수 있습니다.
3. 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 작용기전
점도 조정
CMC-Na의 분자 구조에는 카르복시메틸기가 많이 포함되어 있어 물에서 수소 결합을 형성하여 용액의 점도를 높일 수 있습니다. CMC-Na의 분자량과 치환도를 조정함으로써 굴착 유체의 점도를 제어하여 다양한 굴착 조건의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
여과 제어
CMC-Na 분자는 물 속에서 3차원 네트워크 구조를 형성할 수 있으며, 이는 우물 벽에 조밀한 필터 케이크를 형성하고 시추 유체의 여과 손실을 줄일 수 있습니다. 필터 케이크의 형성은 CMC-Na의 농도뿐만 아니라 분자량 및 치환도에도 영향을 받습니다.
매끄럽게 하기
CMC-Na 분자는 드릴 비트 표면과 물 속의 우물 벽에 흡착되어 윤활막을 형성하고 마찰 계수를 감소시킬 수 있습니다. 또한 CMC-Na는 굴착 유체의 점도를 조정하여 굴착 비트와 우물 벽 사이의 마찰을 간접적으로 줄일 수도 있습니다.
열 안정성
CMC-Na는 고온 조건에서 분자 구조의 안정성을 유지할 수 있으며 열 분해가 발생하지 않습니다. 이는 분자 내의 카르복실기가 물 분자와 안정적인 수소 결합을 형성하여 고온 손상에 저항할 수 있기 때문입니다. 또한, CMC-Na는 내염성도 우수하며 염분층에서도 성능을 유지할 수 있습니다.
4. 카르복시메틸셀룰로오스나트륨의 응용예
실제 드릴링 공정에서 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 적용 효과는 현저합니다. 예를 들어 심정 시추 프로젝트에서는 CMC-Na가 포함된 시추 유체 시스템을 사용하여 유정의 안정성과 여과 손실을 효과적으로 제어하고 시추 속도를 높이며 시추 비용을 절감했습니다. 또한, CMC-Na는 해양 시추에도 널리 사용되며, 내염성이 좋아 해양 환경에서도 좋은 성능을 발휘합니다.
굴착 유체에 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨을 적용하는 것은 주로 농축, 수분 손실 감소, 윤활 및 안정화의 네 가지 측면을 포함합니다. 독특한 물리적, 화학적 특성으로 인해 굴착 유체 시스템에 없어서는 안 될 구성 요소입니다. 드릴링 기술의 지속적인 발전으로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨의 응용 전망은 더욱 넓어질 것입니다. 향후 연구에서는 CMC-Na의 분자 구조와 변형 방법을 최적화하여 성능을 더욱 향상시키고 보다 복잡한 드릴링 환경의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 7월 25일