יישום נתרן קרבוקסימתיל תאית בנוזל קידוח

נתרן קרבוקסימתיל תאית (CMC-NA בקיצור) הוא תרכובת פולימרית מסיסה במים חשובה והיא נמצאת בשימוש נרחב בנוזל קידוח שמן. המאפיינים הייחודיים שלו הופכים אותו למרכיב חיוני במערכת נוזלי הקידוח.

1. תכונות בסיסיות של נתרן קרבוקסימתיל תאית

נתרן קרבוקסימתיל תאית הוא אתר תאית אניוני שנוצר על ידי תאית לאחר טיפול אלקאלי וחומצה כלורואקטטית. המבנה המולקולרי שלו מכיל מספר גדול של קבוצות קרבוקסימתיל, מה שהופך אותו למסיסות מים ויציבות טובים. CMC-NA יכול ליצור תמיסה בעלת צמיגות גבוהה במים, עם תכונות עיבוי, ייצוב ויצירת סרטים.

2. יישום של נתרן קרבוקסימתיל תאית בנוזל קידוח

מַעֲבֶה

CMC-NA משמש כעבה בנוזל קידוח. תפקידו העיקרי הוא להגביר את הצמיגות של נוזל הקידוח ולשפר את יכולתו לשאת גזרי סלע וגזרי קידוח. הצמיגות המתאימה של נוזל הקידוח יכולה למנוע ביעילות קריסת קיר היטב ולשמור על יציבות הבור.

מפחית אובדן נוזלים

במהלך תהליך הקידוח, נוזל הקידוח יחדר לנקבוביות היווצרות, ויגרום לאובדן מים בנוזל הקידוח, שלא רק מבזבז נוזל קידוח, אלא גם עלול לגרום לקריסת דופן היטב ולנזק למאגר. כמפחית אובדן נוזלים, CMC-NA יכול ליצור עוגת פילטר צפופה על קיר הבאר, ולהפחית ביעילות את אובדן הסינון של נוזל הקידוח ולהגן על היווצרות וקיר הבאר.

חוֹמֶר סִיכָּה

במהלך תהליך הקידוח, החיכוך בין סיביות המקדחה לקיר הבאר יפיק חום רב, וכתוצאה מכך ללבוש מוגבר של כלי המקדחה. סיכה של CMC-NA מסייעת בהפחתת החיכוך, להפחית את בלאי הכלי המקדח ולשפר את יעילות הקידוח.

מְיַצֵב

נוזל קידוח עלול להיפטר או להשפיל בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, ובכך לאבד את תפקודו. ל- CMC-NA יש יציבות תרמית טובה ועמידות בפני מלח, ויכולה לשמור על יציבות נוזל הקידוח בתנאים קשים ולהרחיב את חיי השירות שלה.

3. מנגנון הפעולה של נתרן קרבוקסימתיל תאית

התאמת צמיגות

המבנה המולקולרי של CMC-NA מכיל מספר גדול של קבוצות קרבוקסימתיל, שיכולות ליצור קשרי מימן במים כדי להגביר את צמיגות התמיסה. על ידי התאמת המשקל המולקולרי והחלפה של CMC-NA, ניתן לשלוט על צמיגות נוזל הקידוח כדי לענות על הצרכים של תנאי קידוח שונים.

בקרת סינון

מולקולות CMC-NA יכולות ליצור מבנה רשת תלת ממדי במים, שיכול ליצור עוגת פילטר צפופה על קיר הבאר ולהפחית את אובדן הסינון של נוזל הקידוח. היווצרות עוגת המסנן תלויה לא רק בריכוז CMC-NA, אלא גם בתואר המשקל המולקולרי שלה ותואר ההחלפה שלה.

סִיכָה

ניתן לספוג מולקולות CMC-NA על פני המקדחה וקיר הבאר במים ליצירת סרט סיכה ולהפחתת מקדם החיכוך. בנוסף, CMC-NA יכול גם להפחית בעקיפין את החיכוך בין סיביות המקדחה לקיר הבאר על ידי התאמת צמיגות נוזל הקידוח.

יציבות תרמית

CMC-NA יכול לשמור על היציבות של המבנה המולקולרי שלו בתנאי טמפרטורה גבוהים ואינו מועד להשפלה תרמית. הסיבה לכך היא שקבוצות הקרבוקסיל במולקולות שלה יכולות ליצור קשרי מימן יציבים עם מולקולות מים כדי להתנגד לנזק בטמפרטורה גבוהה. בנוסף, ל- CMC-NA יש גם עמידות בפני מלח טובה ויכולה לשמור על ביצועיה בתצורות מלוחים. 

4. דוגמאות יישום לנתרן קרבוקסימתיל תאית

בתהליך הקידוח בפועל, השפעת היישום של נתרן קרבוקסימתיל תאית היא מדהימה. לדוגמה, בפרויקט קידוח באר עמוק, מערכת נוזלי קידוח המכילה CMC-NA שימשה כדי לשלוט ביעילות על אובדן היציבות והסינון של ה- Bellbore, להגדיל את מהירות הקידוח ולהפחתת עלות הקידוח. בנוסף, CMC-NA נמצא בשימוש נרחב גם בקידוחים ימיים, והתנגדות המלח הטובה שלו גורמת לו להתפקד היטב בסביבה הימית.

היישום של נתרן קרבוקסימתיל תאית בנוזל קידוח כולל בעיקר ארבעה היבטים: עיבוי, הפחתת אובדן מים, שימון וייצוב. תכונותיו הפיזיקליות והכימיות הייחודיות הופכות אותו למרכיב חיוני במערכת נוזלי הקידוח. עם התפתחות רציפה של טכנולוגיית הקידוח, סיכויי היישום של נתרן קרבוקסימתיל תאית יהיו רחבים יותר. במחקר עתידי ניתן לייעל את המבנה המולקולרי ושיטות השינוי של CMC-NA כדי לשפר עוד יותר את ביצועיו ולענות על הצרכים של סביבות קידוח מורכבות יותר.