יישום של תאית נתרן קרבוקסימתיל בנוזל קידוח

נתרן קרבוקסי-מתיל תאית (בקיצור CMC-Na) היא תרכובת פולימר חשובה מסיסה במים ונמצאת בשימוש נרחב בנוזל קידוח נפט. תכונותיו הייחודיות הופכות אותו למרכיב הכרחי במערכת נוזל הקידוח.

1. תכונות בסיסיות של תאית נתרן קרבוקסימתיל

נתרן קרבוקסימיל תאית הוא אתר תאית אניוני שנוצר על ידי תאית לאחר טיפול אלקלי וחומצה כלורואצטית. המבנה המולקולרי שלו מכיל מספר רב של קבוצות קרבוקסימטיל, מה שהופך אותו לבעל מסיסות מים ויציבות טובה. CMC-Na יכול ליצור תמיסה בעלת צמיגות גבוהה במים, עם תכונות עיבוי, ייצוב ויצירת סרט.

2. יישום של תאית נתרן קרבוקסימתיל בנוזל קידוח

מַעֲבֶה

CMC-Na משמש כחומר מעבה בנוזל קידוח. תפקידו העיקרי הוא להגביר את הצמיגות של נוזל הקידוח ולשפר את יכולתו לשאת חציבות סלע וחיתולי קידוח. הצמיגות המתאימה של נוזל הקידוח יכולה למנוע ביעילות קריסת דופן הבאר ולשמור על יציבות צינור הקידוח.

מפחית אובדן נוזלים

במהלך תהליך הקידוח, נוזל הקידוח יחדור לנקבוביות התצורה, ויגרום לאובדן מים בנוזל הקידוח, אשר לא רק מבזבז נוזל קידוח, אלא גם עלול לגרום לקריסת דופן הבאר ולנזק למאגר. כמפחית אובדן נוזלים, CMC-Na יכול ליצור עוגת סינון צפופה על דופן הבאר, להפחית ביעילות את אובדן הסינון של נוזל הקידוח ולהגן על התצורה וקיר הבאר.

חוֹמֶר סִיכָּה

במהלך תהליך הקידוח, החיכוך בין המקדחה לדופן הבאר יפיק חום רב, וכתוצאה מכך בלאי מוגבר של כלי המקדחה. הסיכה של CMC-Na עוזרת להפחית את החיכוך, להפחית את הבלאי של כלי המקדחה ולשפר את יעילות הקידוח.

מְיַצֵב

נוזל הקידוח עלול להתקנף או להתפרק תחת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, ובכך לאבד את תפקידו. ל-CMC-Na יציבות תרמית טובה ועמידות למלחים, והוא יכול לשמור על יציבות נוזל הקידוח בתנאים קשים ולהאריך את חיי השירות שלו.

3. מנגנון פעולה של תאית נתרן קרבוקסימיל

התאמת צמיגות

המבנה המולקולרי של CMC-Na מכיל מספר רב של קבוצות קרבוקסימטיל, שיכולות ליצור קשרי מימן במים כדי להגביר את צמיגות התמיסה. על ידי התאמת המשקל המולקולרי ודרגת ההחלפה של CMC-Na, ניתן לשלוט בצמיגות נוזל הקידוח כדי לענות על הצרכים של תנאי קידוח שונים.

בקרת סינון

מולקולות CMC-Na יכולות ליצור מבנה רשת תלת מימדי במים, שיכול ליצור עוגת סינון צפופה על דופן הבאר ולהפחית את אובדן הסינון של נוזל הקידוח. היווצרות עוגת הסינון תלויה לא רק בריכוז של CMC-Na, אלא גם במשקל המולקולרי ובדרגת ההחלפה שלה.

סִיכָה

ניתן לספוח מולקולות CMC-Na על פני המקדחה וקיר הבאר במים כדי ליצור סרט סיכה ולהפחית את מקדם החיכוך. בנוסף, CMC-Na יכולה גם להפחית בעקיפין את החיכוך בין המקדחה לדופן הבאר על ידי התאמת הצמיגות של נוזל הקידוח.

יציבות תרמית

CMC-Na יכול לשמור על יציבות המבנה המולקולרי שלו בתנאי טמפרטורה גבוהים ואינו נוטה להתדרדרות 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 גם עמידות טובה למלח ויכולה לשמור על ביצועיו בתצורות מלוחות. 

4. דוגמאות יישום של נתרן קרבוקסימיל תאית

בתהליך הקידוח בפועל, השפעת היישום של תאית נתרן קרבוקסימתיל היא יוצאת דופן. לדוגמה, בפרויקט קידוח באר עמוק, נעשה שימוש במערכת נוזל קידוח המכילה CMC-Na כדי לשלוט ביעילות על היציבות ואובדן הסינון של צינור הקידוח, להגביר את מהירות הקידוח ולהפחית את עלות הקידוח. בנוסף, CMC-Na נמצא בשימוש נרחב גם בקידוח ימי, ועמידותו הטובה במלח גורמת לו לתפקד היטב בסביבה הימית.

היישום של תאית נתרן קרבוקסימיל בנוזל קידוח כולל בעיקר ארבעה היבטים: עיבוי, הפחתת איבוד מים, שימון וייצוב. התכונות הפיזיקליות והכימיות הייחודיות שלו הופכות אותו למרכיב הכרחי במערכת נוזל הקידוח. עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית הקידוח, סיכויי היישום של תאית נתרן קרבוקסימתיל יהיו רחבים יותר. במחקר עתידי, ניתן לייעל את המבנה המולקולרי ושיטות השינוי של CMC-Na כדי לשפר עוד יותר את הביצועים שלו ולעמוד בצרכים של סביבות קידוח מורכבות יותר.