Сульфатцеллюлоза (СЭЦ)

Представляет собой натрие6вю соль кислого сернокислого эфира целлюлозы.

Реагент получается путем этерификации целлюлозы серной кислтой в присутствии спирта и дихлорэтана и последующей нейтрализации спиртовым раствором щелочи.

Сульфит целлюлоза растворима в воде и образует с ней высоковязкий коллоидный раствор, обладающий нейтральной или слабощелочной реакцией. Для обработки глинистого раствора используют 5-10% раствор реагента.

Сульфат целлюлоза устойчива к солевой агрессии и стабилизирует глинистый раствор в присутствии одно и двухвалентных катионов, причем стабилизирующая способность СЭЦ растет с увеличением степени минерализации глинистого раствора.

В присутствии солей натрия сульфатцеллюлоза менее эффективна, чем КМЦ, но в условиях кальциевой агрессии эффективность СЭЦ выше, так как кальциевые соли сульфатцеллюлозы растворимы в воде. СЭЦ сохраняет эффективность при содержании кальция в глинистом растворе более 2-%.

Сульфатцеллюлоза менее термостойка, чем КМЦ, и разлагается уже при температуре 100°С, применение антиферментаторов не требуется.

Карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ)

Растворяющееся в воде волокнистое вещество желтоватого цвета. Оно представляет собой натриевую соль целлюлозогликолеевой кислоты. КМЦ – получают действием на щелочную целлюлозу монохлоруксусной кислоты или ее натриевой соли.

Плотность сухого реагента 1,7; растворяется КМЦ в кол-ве до 10%, затем растворимость ее ухудшается.

КМЦ - это органический коллоид, применяющийся для регулирования водоотдачи. Структура КМЦ представляет длинную цепь молекул, которая в результате полимеризации может иметь различную длину. Выпускается три класса КМЦ, каждый из которых обеспечивает различную степень вязкости, удерживающей способности и регулирования водоотдачи. Эти три класса обычно называются КМЦ высокой, средней и малой вязкости. Степень их чистоты также различна.

Было выдвинуто четыре теории, объясняющие механизм понижения водоотдачи KMЦ.

1. Вклинивание или набивка длинных цепей в узкие зазоры между частицами

2. Закручивание этих длинных цепей в клубки, образующие пробки.

3. Покрытие пленкой глинистых частиц.

4. Загущение жидкой фазы.

Для обработки обычно используют растворы с концентрацией до 10%. Более концентрированные растворы неудобны в работе из-за их высокой вязкости. Вводить КМЦ следует в глинистый раствор, в котором глинистые частицы достаточно диспергированы. Применять реагент в процессе приготовления глинистого раствора нецелесообразно, так как КМЦ затрудняет диспергирование глины.

KMЦ - эффективный регулятор водоотдачи в большинстве буровых растворов на водной основе, особенно в образованных кальцием системах. Она также стабилизирует содержащие кальция и натрий системы. КМЦ устойчива к бактериальному воздействию и эффективна на протяжении всего щелочного диапазона рН. Эффективность KMЦ как ре­гулятора водоотдачи -понижается при концентрации соли, превышающей 50000 ч/млн. КМЦ подвергается полной деградации при температурах, превышающих 120°С. При более высоких температурах начинается деструкция, то есть расщепление молеку КМЦ на более мелкие обломки. Высоковязкая КМЦ, обладающая высокой степенью полимеризации (n=500-600), сначала в результате диструкции превращается в средневязкую, затем в низковязкую и, наконец, при температуре 200°С разлагается совсем. Таким образом, благодаря высокой степени полимеризации высоковязкая КМЦ сохраняет эффективность и применяется при температурах 150°С и выше. Средневязкая и низковязкая КМЦ быстрее теряют эффективность при повышении температуры.

Выбор класса KMЦ зависит от того, какие параметры бурового раствора необходимы. Когда необходимо, чтобы буровой раствор обладал малой скоростью водоотдачи и хорошей удерживающей способностью, следует применять КМЦ либо высокой, либо сред­ней вязкости. Когда необходима меньшая вязкость и понижение водоотдачи, применяют КМЦ малой вязкости.

Высоковязкая КМЦ имеет такую же степень замещения, как и КМЦ малой и средней вязкости, однако имеет более высокую степень полимеризации. Чем выше степень замещения, тем выше устойчивость к воздействию минерализованной и жесткой воды.

КМЦ низкой и средней вязкости, как правило, получают из целлюлозы древесной. В процессе очистки целлюлозы древесной пульпы происходит некоторая молекулярная деградация, понижающая молекулярный вес. КМЦ высокой вязкости получают из хлопковых волокон, что повышает ее стоимость.

КМЦ обладает способностью стабилизировать глинистый раствор при концентрации в нем NaCl, соответствующей полному насыщению, однако стойкость КМЦ в кальциевой агрессии невелика. При содержании всего только 1% кальция в глинистом растворе полностью теряет свою эффективность. Это объясняется тем, что под влиянием катионов кальция натриевая карбоксиметилцеллюлоза превращается в нерастворимую кальциевую.

На первичную обработку глинистого раствора КМЦ расходуют обычно 0,3-1,5% реагента по весу к объему раствора, а для обработки сильно засоленных растворов - до 2,5%.

Некоторые реагенты-понизители водоотдачи, в том числе КМЦ, обладают способностью разжижать минерализованные глинистые растворы, загустевание которых обусловлено, главным образом, интенсивным структурообразованием. Стабилизируя глинистый раствор и подавляя структурообразование, реагент обеспечивает снижение условной вязкости. Для снижения вязкости минерализованных растворов применяют разбавление раствора КМЦ с концентрацией 1-3%.

Растворы КМЦ с концентрацией 1-3% благодаря большому содержанию в низ воды обладают способностью разжижать и пресные глинистые растворы Разжижающая способность разбавленных растворов КМЦ проявляется тем сильнее, чем выше концентрация твердой фазы в глинистом растворе и чем меньше концентрации раствора реагента.