В зависимости от условий бурения для обработки буровых растворов используются различные марки карбоксиметилцеллюлозы, отличающиеся друг от друга степенью полимеризации. С увеличением молярной массы реагента возрастает его эффективность как понизителя водоотдачи.
Карбоксиметилцеллюлоза относится к группе защитных высокомолекулярных веществ (коллоидов). Реагенты этой группы распадаются в воде на крупные молекулы, которые покрывают частички глины (адсорбируются на них) и создают вокруг последних защитные слои. При этом повышаются гидрофильность глинистых частиц и агрегативная устойчивость системы. Макромолекулы таких реагентов, а также слои, образуемые ими на элементарных кристалликах глины, способствуют увеличению плотности фильтрационных корок, в результате чего снижается водоотдача буровых растворов.
Адсорбируясь на гранях и ребрах глинистых частиц, высокомолекулярные соединения в большинстве случаев уменьшают их сцепление друг с другом, снижая вязкость и предельное статическое напряжение сдвига системы.
Применение карбоксиметилцеллюлозы в тампонажных растворах
Реагенты-регуляторы свойств тампонажных растворов (ускорители и замедлители схватывания, разжижители и понизители водоотдачи) по составу и строению молекул принадлежат к различным группам веществ. Но подавляющее большинство из них применяется и при химической обработке промывочных буровых растворов.
Широкое распространение буровых работ, увеличение глубины и совершенствование технологии проводки скважин повысили требования к тампонажным материалам и эмульгаторы для буровых растворов. Возникла необходимость в целенаправленном изменении свойств цементных растворов и образующегося камня путем обработки их химическими реагентами.
Высокие забойные температуры (достигающие на площадях Северного Кавказа 160-200 °С) привели к ускоренному схватыванию тампонажных растворов. В связи с этим особенное значение приобрела химическая обработка, которая обеспечивает подвижность цементных суспензий в течение достаточно длительного времени, необходимого для производства тампонажных работ.
В северных и восточных нефтяных районах страны при креплении верхней части ствола скважин кондукторами и техническими обсадными колоннами, наоборот, возникает необходимость в сокращении продолжительности пребывания цемента в жидком состоянии. Требуется ускорить схватывание и твердение тампонажного материала добавками соответствующих реагентов.
С целью обеспечения полноты вытеснения из кольцевого затрубного пространства бурового раствора тампонажным продавка его производится при турбулентном режиме течения.