Mèsi paske ou te vizite nature.com. Vèsyon navigatè w ap itilize a gen yon sipò CSS limite. Pou pi bon eksperyans lan, nou rekòmande pou w itilize dènye vèsyon navigatè a (oswa dezaktive mòd konpatibilite nan Internet Explorer). Anplis de sa, pou asire sipò kontinyèl, sit sa a p ap gen ladan estil oswa JavaScript.
Ekspansyon schiste nan rezèvwa klastik yo kreye pwoblèm enpòtan, sa ki mennen nan enstabilite nan pi. Pou rezon anviwònman, yo prefere itilizasyon likid forage ki baze sou dlo ak inibitè schiste ajoute pase likid forage ki baze sou lwil. Likid iyonik (IL) yo te atire anpil atansyon kòm inibitè schiste akòz pwopriyete reglabl yo ak karakteristik elektwostatik fò yo. Sepandan, likid iyonik (IL) ki baze sou imidazolil, ki lajman itilize nan likid forage, yo te pwouve yo toksik, ki pa biodégradab e ki chè. Solvan eutektik pwofon (DES) yo konsidere kòm yon altènatif ki pi ekonomik e mwens toksik pase likid iyonik, men yo toujou pa rive nan dirabilite anviwònman an ki nesesè a. Dènye pwogrè nan domèn sa a te mennen nan entwodiksyon solvan eutektik pwofon natirèl (NADES), ke yo rekonèt pou vrè zanmitay anviwònman yo. Etid sa a te envestige NADES yo, ki gen asid asid (kòm yon akseptè lyezon idwojèn) ak gliserol (kòm yon donatè lyezon idwojèn) kòm aditif likid forage. Yo te devlope likid perçage ki baze sou NADES yo an akò avèk API 13B-1 epi yo te konpare pèfòmans yo ak likid perçage ki baze sou klori potasyòm, likid iyonik ki baze sou imidazolyòm, ak likid perçage ki baze sou klori kolin:ure-DES. Yo dekri pwopriyete fizikochimik NADES propriétaires yo an detay. Yo te evalye pwopriyete reyolojik yo, pèt likid la, ak pwopriyete inibisyon schiste likid perçage a pandan etid la, epi yo te montre ke nan yon konsantrasyon 3% NADES, rapò estrès sede/viskozite plastik (YP/PV) te ogmante, epesè gato labou a te redwi pa 26%, epi volim filtrat la te redwi pa 30.1%. Li enpòtan pou note ke NADES te reyalize yon to inibisyon ekspansyon enpresyonan de 49.14% epi li te ogmante pwodiksyon schiste pa 86.36%. Rezilta sa yo atribiye a kapasite NADES pou modifye aktivite sifas, potansyèl zeta, ak espasman ant kouch ajil yo, ke yo diskite nan atik sa a pou konprann mekanis fondamantal yo. Yo prevwa likid perçage dirab sa a pral revolisyone endistri perçage a grasa yon altènatif ki pa toksik, ki pa koute chè, epi ki trè efikas parapò ak inibitè korozyon schiste tradisyonèl yo, sa ki pral louvri wout pou pratik perçage ki respekte anviwònman an.
Schiste se yon wòch versatile ki sèvi kòm yon sous ak yon rezèvwa idrokarbur, epi estrikti pore li1 bay potansyèl pou tou de pwodiksyon ak depo resous enpòtan sa yo. Sepandan, schiste rich nan mineral ajil tankou montmorillonit, smèktit, kaolinit ak ilit, ki fè li gen tandans anfle lè li ekspoze a dlo, sa ki lakòz enstabilite nan pi a pandan operasyon perçage2,3. Pwoblèm sa yo ka mennen nan tan ki pa pwodiktif (NPT) ak yon pakèt pwoblèm operasyonèl tankou tiyo kole, pèt sikilasyon labou, efondreman nan pi a ak salte nan tij la, sa ki ogmante tan ak pri rekiperasyon an. Tradisyonèlman, likid perçage ki baze sou lwil oliv (OBDF) yo te chwa ki pi pito pou fòmasyon schiste akòz kapasite yo pou reziste ekspansyon schiste4. Sepandan, itilizasyon likid perçage ki baze sou lwil oliv antrene pi gwo depans ak risk anviwònman an. Likid perçage ki baze sou sentetik (SBDF) yo te konsidere kòm yon altènatif, men adaptabilite yo nan tanperati ki wo pa satisfezan. Likid foraj ki baze sou dlo (WBDF) yo se yon solisyon atiran paske yo pi an sekirite, pi bon pou anviwònman an, epi pi efikas an tèm de pri pase OBDF5. Yo te itilize plizyè inibitè schiste pou amelyore kapasite inibisyon schiste WBDF la, tankou inibitè tradisyonèl tankou klori potasyòm, lacho, silikat, ak polymère. Sepandan, inibitè sa yo gen limitasyon an tèm de efikasite ak enpak anviwònman an, sitou akòz gwo konsantrasyon K+ nan inibitè klori potasyòm ak sansiblite pH silikat yo. 6 Chèchè yo te eksplore posiblite pou itilize likid iyonik kòm aditif likid foraj pou amelyore reoloji likid foraj la epi anpeche anfle schiste ak fòmasyon idrat. Sepandan, likid iyonik sa yo, sitou sa yo ki gen kasyon imidazolil, jeneralman toksik, chè, ki pa biodégradab, epi yo mande pwosesis preparasyon konplèks. Pou rezoud pwoblèm sa yo, moun yo te kòmanse chèche yon altènatif ki pi ekonomik ak pi bon pou anviwònman an, sa ki te mennen nan aparisyon solvang eutektik pwofon (DES). DES se yon melanj eutektik ki fòme pa yon donatè lyezon idwojèn (HBD) ak yon akseptè lyezon idwojèn (HBA) nan yon rapò molè ak tanperati espesifik. Melanj eutektik sa yo gen pwen fizyon ki pi ba pase konpozan endividyèl yo, sitou akòz delokalizasyon chaj ki koze pa lyezon idwojèn. Anpil faktè, tankou enèji rezo, chanjman entropi, ak entèraksyon ant anyon ak HBD, jwe yon wòl kle nan bese pwen fizyon DES la.
Nan etid anvan yo, yo te ajoute plizyè aditif nan likid perçage ki baze sou dlo pou rezoud pwoblèm ekspansyon schiste la. Pa egzanp, Ofei et al. te ajoute klori 1-butil-3-metilimidazolyòm (BMIM-Cl), ki te siyifikativman redwi epesè gato labou a (jiska 50%) epi diminye valè YP/PV a pa 11 nan diferan tanperati. Huang et al. te itilize likid iyonik (espesyalman, bromi 1-hexyl-3-metilimidazolyòm ak bromi 1,2-bis(3-hexylimidazol-1-yl)ethane) an konbinezon ak patikil Na-Bt epi yo te siyifikativman redwi anfle schiste la pa 86.43% ak 94.17%, respektivman12. Anplis de sa, Yang et al. te itilize bromi 1-vinil-3-dodecylimidazolyòm ak bromi 1-vinil-3-tetradecylimidazolyòm pou diminye anfle schiste la pa 16.91% ak 5.81%, respektivman. 13 Yang et al. te itilize tou bromi 1-vinil-3-etilimidazolyòm epi yo te redwi ekspansyon ajil la pa 31.62% pandan y ap kenbe rekiperasyon ajil la nan 40.60%. 14 Anplis de sa, Luo et al. te itilize tetrafluoroborat 1-oktil-3-metilimidazolyòm pou diminye anfle ajil la pa 80%. 15, 16 Dai et al. te itilize kopolime likid iyonik pou anpeche ajil la epi yo te reyalize yon ogmantasyon 18% nan rekiperasyon lineyè konpare ak inibitè amin yo. 17
Likid iyonik yo menm gen kèk dezavantaj, sa ki te pouse syantis yo chèche altènativ ki pi respekte anviwònman an pase likid iyonik yo, e se konsa DES te fèt. Hanjia te premye moun ki te itilize solvan eutektik pwofon (DES) ki gen ladan klori vinil asid propionik (1:1), klori vinil asid 3-fenilpropionik (1:2), ak asid 3-merkaptopropionik + asid itakonik + klori vinil (1:1:2), ki te inibi anfle bentonit la pa 68%, 58%, ak 58%, respektivman18. Nan yon eksperyans gratis, MH Rasul te itilize yon rapò 2:1 nan gliserol ak kabonat potasyòm (DES) epi li te siyifikativman redwi anfle echantiyon ajil yo pa 87%19,20. Ma te itilize ure:klori vinil pou siyifikativman redwi ekspansyon ajil la pa 67%.21 Rasul et al. Konbinezon DES ak polymère te itilize kòm yon inibitè ajil doub aksyon, ki te reyalize yon ekselan efè inibisyon ajil22.
Malgre ke solvan eutektik pwofon (DES) yo jeneralman konsidere kòm yon altènatif ki pi ekolojik pase likid iyonik, yo genyen tou konpozan potansyèlman toksik tankou sèl amonyòm, sa ki fè yo kesyonab sou pwoteksyon anviwònman an. Pwoblèm sa a mennen nan devlopman solvan eutektik pwofon natirèl (NADES). Yo toujou klase kòm DES, men yo konpoze de sibstans ak sèl natirèl, tankou klori potasyòm (KCl), klori kalsyòm (CaCl2), sèl Epsom (MgSO4.7H2O), ak lòt ankò. Anpil konbinezon potansyèl DES ak NADES yo ouvri yon pakèt posiblite pou rechèch nan domèn sa a epi yo espere jwenn aplikasyon nan yon varyete domèn. Plizyè chèchè te devlope avèk siksè nouvo konbinezon DES ki te pwouve efikas nan yon varyete aplikasyon. Pa egzanp, Naser et al. 2013 te sentetize DES ki baze sou kabonat potasyòm epi yo te etidye pwopriyete tèmofizik li yo, ki te jwenn aplikasyon pita nan domèn inibisyon idrat, aditif likid perçage, delignifikasyon, ak nanofibrilasyon. 23 Jordy Kim ak kòlèg li yo te devlope NADES ki baze sou asid ascorbic epi yo te evalye pwopriyete antioksidan li yo nan divès aplikasyon. 24 Christer et al. te devlope NADES ki baze sou asid asid epi yo te idantifye potansyèl li kòm yon èksipyan pou pwodui kolagen an. 25 Liu Yi ak kòlèg li yo te rezime aplikasyon NADES yo kòm medya ekstraksyon ak kromatografi nan yon revizyon konplè, pandan Misan et al. te diskite sou aplikasyon siksè NADES yo nan sektè agroalimantè a. Li enperatif pou chèchè likid forage yo kòmanse peye atansyon sou efikasite NADES nan aplikasyon yo. resan. An 2023, Rasul et al. te itilize diferan konbinezon solvang eutektik pwofon natirèl ki baze sou asid ascorbic26, klori kalsyòm27, klori potasyòm28 ak sèl Epsom29 epi yo te reyalize yon inibisyon ajil ak rekiperasyon ajil enpresyonan. Etid sa a se youn nan premye etid yo ki prezante NADES (patikilyèman asid asid ak fòmilasyon ki baze sou gliserol) kòm yon inibitè ajil ki respekte anviwònman an epi ki efikas nan likid forage ki baze sou dlo, ki prezante ekselan estabilite anviwònman, kapasite inibisyon ajil amelyore ak pèfòmans likid amelyore konpare ak inibitè tradisyonèl tankou KCl, likid iyonik ki baze sou imidazolil ak DES tradisyonèl.
Etid la pral enplike preparasyon entèn NADES ki baze sou asid sitrik (CA) ki te swiv pa yon karakterizasyon fizikochimik detaye ak itilizasyon li kòm yon aditif likid forage pou evalye pwopriyete likid forage a ak kapasite inibisyon anfle li. Nan etid sa a, CA pral aji kòm yon akseptè lyezon idwojèn pandan ke gliserol (Gly) pral aji kòm yon donatè lyezon idwojèn ki chwazi dapre kritè tès depistaj MH pou fòmasyon/seleksyon NADES nan etid inibisyon schiste30. Mezi spektroskopi enfrawouj transfòme Fourier (FTIR), difraksyon reyon X (XRD) ak potansyèl zeta (ZP) pral klarifye entèraksyon NADES-ajil yo ak mekanis ki kache dèyè inibisyon anfle ajil la. Anplis de sa, etid sa a pral konpare likid forage ki baze sou CA NADES ak DES32 ki baze sou klori 1-etil-3-metilimidazolyòm [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl ak klori kolin:ure (1:2) pou envestige efikasite yo nan inibisyon schiste ak amelyore pèfòmans likid forage.
Yo te achte asid sitrik (monoidrat), gliseròl (99 USP), ak ure nan EvaChem, Kuala Lumpur, Malezi. Yo te achte klori kolin (>98%), [EMIM]Cl 98%, ak klori potasyòm nan Sigma Aldrich, Malezi. Estrikti chimik tout pwodui chimik yo montre nan Figi 1. Dyagram vèt la konpare prensipal pwodui chimik yo itilize nan etid sa a: likid iyonik imidazolil, klori kolin (DES), asid sitrik, gliseròl, klori potasyòm, ak NADES (asid sitrik ak gliseròl). Tablo ekolojik pwodui chimik yo itilize nan etid sa a prezante nan Tablo 1. Nan tablo a, yo klase chak pwodui chimik dapre toksisite, biodégradabilite, pri, ak dirabilite anviwònman an.
Estrikti chimik materyèl yo itilize nan etid sa a: (a) asid sitrik, (b) [EMIM]Cl, (c) klori kolin, ak (d) gliseròl.
Yo te chwazi ak anpil atansyon kandida donatè lyezon idwojèn (HBD) ak akseptè lyezon idwojèn (HBA) pou devlopman NADES ki baze sou CA (solvan eutektik pwofon natirèl) dapre kritè seleksyon MH 30 yo, ki fèt pou devlopman NADES kòm inibitè schiste efikas. Dapre kritè sa a, konpozan ki gen yon gwo kantite donatè ak akseptè lyezon idwojèn ansanm ak gwoup fonksyonèl polè yo konsidere kòm apwopriye pou devlopman NADES.
Anplis de sa, yo te chwazi likid iyonik [EMIM]Cl la ak klori kolin: solvan eutektik pwofon ure (DES) pou konparezon nan etid sa a paske yo lajman itilize kòm aditif likid perçage33,34,35,36. Anplis de sa, yo te konpare klori potasyòm (KCl) paske li se yon inibitè komen.
Yo te melanje asid sitrik ak gliseròl nan diferan rapò molè pou jwenn melanj eutektik. Enspeksyon vizyèl te montre ke melanj eutektik la te yon likid omojèn, transparan san twoubidite, sa ki endike ke donatè lyezon idwojèn (HBD) ak akseptè lyezon idwojèn (HBA) te melanje avèk siksè nan konpozisyon eutektik sa a. Yo te fè eksperyans preliminè pou obsève konpòtman pwosesis melanj HBD ak HBA a ki depann de tanperati. Selon literati ki disponib la, yo te evalye pwopòsyon melanj eutektik yo nan twa tanperati espesifik ki pi wo pase 50 °C, 70 °C ak 100 °C, sa ki endike ke tanperati eutektik la anjeneral nan seri 50-80 °C. Yo te itilize yon balans dijital Mettler pou peze konpozan HBD ak HBA yo avèk presizyon, epi yo te itilize yon plak cho Thermo Fisher pou chofe ak brase HBD ak HBA a nan 100 rpm anba kondisyon kontwole.
Pwopriyete tèmofizik solvan eutektik pwofon (DES) sentetize nou an, tankou dansite, tansyon sifas, endis refraksyon, ak viskozite, yo te mezire avèk presizyon sou yon seri tanperati ant 289.15 ak 333.15 K. Li enpòtan pou note ke yo te chwazi seri tanperati sa a prensipalman akòz limitasyon ekipman ki egziste deja yo. Analiz konplè a te gen ladan yon etid apwofondi sou divès pwopriyete tèmofizik fòmilasyon NADES sa a, ki revele konpòtman yo sou yon seri tanperati. Konsantre sou seri tanperati espesifik sa a bay plis enfòmasyon sou pwopriyete NADES yo ki gen yon enpòtans patikilye pou yon kantite aplikasyon.
Yo te mezire tansyon sifas NADES yo jan yo te prepare a nan yon entèval ant 289.15 ak 333.15 K lè l sèvi avèk yon mèt tansyon entèfasyal (IFT700). Goutlèt NADES yo fòme nan yon chanm ki ranpli ak yon gwo volim likid lè l sèvi avèk yon zegwi kapilè anba kondisyon tanperati ak presyon espesifik. Sistèm imajri modèn yo entwodui paramèt jeyometrik apwopriye pou kalkile tansyon entèfasyal la lè l sèvi avèk ekwasyon Laplace la.
Yo te itilize yon refraktomèt ATAGO pou detèmine endis refraksyon NADES ki fèk prepare yo sou yon seri tanperati ant 289.15 ak 333.15 K. Enstriman an itilize yon modil tèmik pou kontwole tanperati a pou estime degre refraksyon limyè a, sa ki elimine nesesite pou yon beny dlo nan tanperati konstan. Yo ta dwe netwaye sifas prism refraktomèt la epi yo ta dwe distribye solisyon echantiyon an respèktivman sou li. Kalibre ak yon solisyon estanda li te ye, epi li endis refraksyon an sou ekran an.
Yo te mezire viskozite NADES ki te prepare a sou yon entèval tanperati ant 289.15 ak 333.15 K lè l sèvi avèk yon viskozimèt wotasyonèl Brookfield (tip kriyojenik) nan yon vitès tayisman 30 rpm ak yon gwosè file koton 6. Viskozimèt la mezire viskozite a lè li detèmine koupl ki nesesè pou vire file koton an nan yon vitès konstan nan yon echantiyon likid. Apre yo fin mete echantiyon an sou ekran ki anba file koton an epi sere l, viskozimèt la montre viskozite a an santipoise (cP), sa ki bay enfòmasyon enpòtan sou pwopriyete reyolojik likid la.
Yo te itilize yon dansimèt pòtab DMA 35 Basic pou detèmine dansite yon solvang eutektik pwofon natirèl (NDEES) ki fèk prepare nan yon seri tanperati 289.15–333.15 K. Piske aparèy la pa gen yon aparèy chofaj entegre, li dwe chofe davans nan tanperati espesifye a (± 2 °C) anvan ou itilize dansimèt NADES la. Pran omwen 2 ml echantiyon nan tib la, epi dansite a ap parèt imedyatman sou ekran an. Li enpòtan pou note ke akòz absans yon aparèy chofaj entegre, rezilta mezi yo gen yon erè ± 2 °C.
Pou evalye pH NADES ki fèk prepare nan yon entèval tanperati 289.15–333.15 K, nou te itilize yon pH mèt Kenis pou travay. Piske pa gen yon aparèy chofaj entegre, nou te premye chofe NADES la nan tanperati ki te vle a (±2 °C) lè l sèvi avèk yon plak cho epi answit mezire li dirèkteman avèk yon pH mèt. Plonje sond pH mèt la nèt nan NADES la epi anrejistre valè final la apre lekti a fin estabilize.
Yo te itilize analiz tèmogravimetrik (TGA) pou evalye estabilite tèmik solvang eutektik pwofon natirèl yo (NADES). Yo te analize echantiyon yo pandan chofaj la. Lè yo te itilize yon balans ki gen gwo presizyon epi yo te siveye pwosesis chofaj la ak anpil atansyon, yo te pwodui yon graf pèt mas an fonksyon tanperati a. Yo te chofe NADES la soti nan 0 rive nan 500 °C nan yon vitès 1 °C pa minit.
Pou kòmanse pwosesis la, echantiyon NADES la dwe byen melanje, omojeneize, epi retire imidite sou sifas li. Apre sa, yo mete echantiyon ki prepare a nan yon kivèt TGA, ki tipikman fèt ak yon materyèl inaktif tankou aliminyòm. Pou asire rezilta egzat, enstriman TGA yo kalibre lè l sèvi avèk materyèl referans, tipikman estanda pwa. Yon fwa kalibre, eksperyans TGA a kòmanse epi echantiyon an chofe nan yon fason kontwole, anjeneral nan yon vitès konstan. Siveyans kontinyèl relasyon ki genyen ant pwa echantiyon an ak tanperati a se yon pati enpòtan nan eksperyans lan. Enstriman TGA yo kolekte done sou tanperati, pwa, ak lòt paramèt tankou koule gaz oswa tanperati echantiyon an. Yon fwa eksperyans TGA a fini, yo analize done yo kolekte yo pou detèmine chanjman nan pwa echantiyon an kòm yon fonksyon tanperati a. Enfòmasyon sa a enpòtan pou detèmine entèval tanperati ki asosye ak chanjman fizik ak chimik nan echantiyon an, tankou pwosesis tankou fizyon, evaporasyon, oksidasyon, oswa dekonpozisyon.
Yo te fòmile likid perçage ki baze sou dlo a avèk anpil atansyon dapre estanda API 13B-1 la, epi konpozisyon espesifik li yo nan Tablo 2 kòm referans. Yo te achte asid sitrik ak gliseròl (99 USP) nan men Sigma Aldrich, Malezi pou prepare solvan eutektik pwofon natirèl la (NADES). Anplis de sa, yo te achte tou klori potasyòm (KCl), yon inibitè ajil konvansyonèl. Yo te chwazi klori 1-etil, 3-metilimidazolyòm ([EMIM]Cl) ki gen yon pite plis pase 98% akòz efè siyifikatif li nan amelyore reoloji likid perçage a ak inibisyon ajil, sa ki te konfime nan etid anvan yo. Yo pral itilize tou de KCl ak ([EMIM]Cl) nan analiz konparatif la pou evalye pèfòmans inibisyon ajil NADES la.
Anpil chèchè prefere itilize flokon bentonit pou etidye anfleman ajil paske bentonit gen menm gwoup "montmorillonit" ki lakòz anfleman ajil. Jwenn echantiyon nwayo ajil reyèl se yon defi paske pwosesis kawotaj la destabilize ajil la, sa ki lakòz echantiyon ki pa totalman ajil men tipikman gen yon melanj kouch grè ak kalkè. Anplis de sa, echantiyon ajil yo tipikman manke gwoup montmorillonit ki lakòz anfleman ajil e pakonsekan yo pa apwopriye pou eksperyans anpèchman anfleman.
Nan etid sa a, nou te itilize patikil bentonit rekonstitye ak yon dyamèt apeprè 2.54 cm. Granil yo te fèt lè yo te peze 11.5 gram poud bentonit sodyòm nan yon près idwolik nan 1600 psi. Yo te mezire epesè granil yo avèk presizyon anvan yo te mete yo nan yon dilatomèt lineyè (LD). Apre sa, yo te plonje patikil yo nan echantiyon likid perçage, ki gen ladan echantiyon baz ak echantiyon yo te enjekte ak inibitè yo itilize pou anpeche anfle ajil schiste. Apre sa, yo te kontwole chanjman nan epesè granil yo ak anpil atansyon lè l sèvi avèk LD a, avèk mezi anrejistre nan entèval 60 segonn pandan 24 èdtan.
Difraksyon reyon X te montre ke konpozisyon bentonit la, espesyalman konpozan montmorillonit 47% li a, se yon faktè kle pou konprann karakteristik jewolojik li yo. Pami konpozan montmorillonit bentonit yo, montmorillonit se konpozan prensipal la, li reprezante 88.6% nan total konpozan yo. Pandansetan, kwats reprezante 29%, ilit 7%, ak kabonat 9%. Yon ti pati (anviwon 3.2%) se yon melanj ilit ak montmorillonit. Anplis de sa, li gen eleman tras tankou Fe2O3 (4.7%), aluminosilikat ajan (1.2%), muskovit (4%), ak fosfat (2.3%). Anplis de sa, ti kantite Na2O (1.83%) ak silikat fè (2.17%) prezan, sa ki pèmèt nou apresye nèt eleman konstitiyan bentonit yo ak pwopòsyon respektif yo.
Seksyon etid konplè sa a detaye pwopriyete reyolojik ak filtraj echantiyon likid forage yo prepare lè l sèvi avèk solvang eutektik pwofon natirèl (NADES) epi yo itilize kòm yon aditif likid forage nan diferan konsantrasyon (1%, 3% ak 5%). Echantiyon sispansyon ki baze sou NADES yo te konpare epi analize ak echantiyon sispansyon ki gen klori potasyòm (KCl), CC:ure DES (klori kolin solvang eutektik pwofon:ure) ak likid iyonik. Yon kantite paramèt kle yo te kouvri nan etid sa a, tankou lekti viskozite yo te jwenn lè l sèvi avèk yon viskozimèt FANN anvan ak apre ekspozisyon a kondisyon vyeyisman nan 100°C ak 150°C. Mezi yo te pran nan diferan vitès wotasyon (3 rpm, 6 rpm, 300 rpm ak 600 rpm) ki pèmèt yon analiz konplè sou konpòtman likid forage la. Done yo jwenn yo ka Lè sa a, itilize pou detèmine pwopriyete kle tankou pwen sede (YP) ak viskozite plastik (PV), ki bay enfòmasyon sou pèfòmans likid la nan divès kondisyon. Tès filtrasyon wo presyon wo tanperati (HPHT) nan 400 psi ak 150 °C (tanperati tipik nan pi wo tanperati) detèmine pèfòmans filtrasyon an (epesè gato a ak volim filtrat la).
Seksyon sa a itilize ekipman dènye kri, Grace HPHT Linear Dilatometer (M4600), pou evalye byen pwopriyete inibisyon anfleman schiste nan likid forage ki baze sou dlo nou yo. LSM a se yon machin dènye kri ki gen de konpozan: yon konpaktè plak ak yon dilatomèt lineyè (modèl: M4600). Plak bentonit yo te prepare pou analiz lè l sèvi avèk Grace Core/Plate Compactor la. Lè sa a, LSM a bay done anfleman imedya sou plak sa yo, sa ki pèmèt yon evalyasyon konplè sou pwopriyete inibisyon anfleman schiste a. Tès ekspansyon schiste yo te fèt nan kondisyon anbyen, sa vle di, 25°C ak 1 psia.
Tès estabilite schiste a enplike yon tès kle yo souvan rele tès rekiperasyon schiste, tès tranpe schiste oswa tès dispèsyon schiste. Pou kòmanse evalyasyon sa a, yo separe debri schiste yo sou yon ekran #6 BSS epi answit yo mete yo sou yon ekran #10. Apre sa, yo mete debri yo nan yon tank kote yo melanje yo ak yon likid baz ak labou perçage ki gen NADES (Solvan Eutektik Pwofon Natirèl). Pwochen etap la se mete melanj lan nan yon fou pou yon pwosesis woule cho entans, pou asire ke debri yo ak labou a byen melanje. Apre 16 èdtan, yo retire debri yo nan kaka a lè yo kite schiste a dekonpoze, sa ki lakòz yon rediksyon nan pwa debri yo. Yo te fè tès rekiperasyon schiste a apre yo te fin kenbe debri schiste yo nan labou perçage a 150°C ak 1000 psi. pous nan lespas 24 èdtan.
Pou mezire rekiperasyon labou schiste a, nou te filtre li nan yon tamiz ki pi rafine (40 may), answit nou te lave li byen avèk dlo, epi finalman nou te seche li nan yon fou. Pwosedi rigoureux sa a pèmèt nou estime labou rekipere a konpare ak pwa orijinal la, epi finalman kalkile pousantaj labou schiste ki te rekipere avèk siksè. Sous echantiyon schiste yo soti nan Distri Niah, Distri Miri, Sarawak, Malezi. Anvan tès dispèsyon ak rekiperasyon yo, echantiyon schiste yo te sibi yon analiz difraksyon reyon X (XRD) apwofondi pou mezire konpozisyon ajil yo epi konfime si yo apwopriye pou tès la. Konpozisyon mineral ajil echantiyon an se jan sa a: ilit 18%, kaolinit 31%, klorit 22%, vèmikulit 10%, ak mika 19%.
Tansyon sifas la se yon faktè kle ki kontwole pénétration kasyon dlo nan mikwopò schiste yo atravè aksyon kapilè, ke nou pral etidye an detay nan seksyon sa a. Atik sa a egzamine wòl tansyon sifas nan pwopriyete koezif likid perçage yo, li mete aksan sou enfliyans enpòtan li sou pwosesis perçage a, espesyalman inibisyon schiste. Nou te itilize yon tansyomèt entèfasyal (IFT700) pou mezire avèk presizyon tansyon sifas echantiyon likid perçage yo, sa ki revele yon aspè enpòtan nan konpòtman likid nan kontèks inibisyon schiste.
Seksyon sa a diskite an detay espasman kouch d la, ki se distans entèkouch ki genyen ant kouch aluminosilikat yo ak yon kouch aluminosilikat nan ajil yo. Analiz la te kouvri echantiyon labou mouye ki genyen 1%, 3% ak 5% CA NADES, ansanm ak 3% KCl, 3% [EMIM]Cl ak 3% CC:ure DES pou konparezon. Yon difraktomèt reyon X dènye kri (D2 Phaser) ki fonksyone a 40 mA ak 45 kV ak radyasyon Cu-Kα (λ = 1.54059 Å) te jwe yon wòl enpòtan nan anrejistreman pik difraksyon reyon X echantiyon Na-Bt mouye ak sèk yo. Aplikasyon ekwasyon Bragg la pèmèt detèminasyon egzat espasman kouch d la, kidonk bay enfòmasyon enpòtan sou konpòtman ajil la.
Seksyon sa a itilize enstriman avanse Malvern Zetasizer Nano ZSP a pou mezire potansyèl zeta a avèk presizyon. Evalyasyon sa a te bay enfòmasyon enpòtan sou karakteristik chaj echantiyon labou dilye ki genyen 1%, 3%, ak 5% CA NADES, ansanm ak 3% KCl, 3% [EMIM]Cl, ak 3% CC:ure DES pou analiz konparatif. Rezilta sa yo kontribye nan konpreyansyon nou sou estabilite konpoze koloidal yo ak entèraksyon yo nan likid yo.
Yo te egzamine echantiyon ajil yo anvan ak apre ekspozisyon a yon solvang eutektik pwofon natirèl (NADES) lè l sèvi avèk yon mikwoskòp elektwonik optik emisyon chan Zeiss Supra 55 VP (FESEM) ekipe ak reyon X dispèsyon enèji (EDX). Rezolisyon imaj la te 500 nm epi enèji gwo bout elektwon an te 30 kV ak 50 kV. FESEM bay vizyalizasyon wo rezolisyon sou mòfoloji sifas ak karakteristik estriktirèl echantiyon ajil yo. Objektif etid sa a se te pou jwenn enfòmasyon sou efè NADES sou echantiyon ajil yo lè yo konpare imaj yo te jwenn anvan ak apre ekspozisyon an.
Nan etid sa a, yo te itilize teknoloji mikwoskòp elektwonik pa emisyon chan (FESEM) pou envestige efè NADES sou echantiyon ajil nan nivo mikwoskopik la. Objektif etid sa a se pou klarifye aplikasyon potansyèl NADES yo ak efè li sou mòfoloji ajil ak gwosè mwayèn patikil yo, sa ki pral bay enfòmasyon enpòtan pou rechèch nan domèn sa a.
Nan etid sa a, yo te itilize ba erè pou dekri vizyèlman varyabilite ak ensètitid pousantaj erè mwayèn (AMPE) atravè kondisyon eksperimantal yo. Olye pou nou trase valè AMPE endividyèl yo (piske trase valè AMPE yo ka kache tandans yo epi egzajere ti varyasyon yo), nou kalkile ba erè yo lè l sèvi avèk règ 5% la. Apwòch sa a asire ke chak ba erè reprezante entèval kote entèval konfyans 95% la ak 100% valè AMPE yo espere tonbe, kidonk bay yon rezime pi klè ak pi presi sou distribisyon done yo pou chak kondisyon eksperimantal. Itilizasyon ba erè ki baze sou règ 5% la amelyore entèpretablite ak fyab reprezantasyon grafik yo epi ede bay yon konpreyansyon pi detaye sou rezilta yo ak enplikasyon yo.
Nan sentèz solvang eutektik pwofon natirèl (NADES), plizyè paramèt kle te etidye ak anpil atansyon pandan pwosesis preparasyon entèn la. Faktè kritik sa yo enkli tanperati, rapò molè, ak vitès melanj. Eksperyans nou yo montre ke lè HBA (asid sitrik) ak HBD (gliseròl) melanje nan yon rapò molè 1:4 a 50°C, yon melanj eutektik fòme. Karakteristik ki distenge melanj eutektik la se aparans transparan ak omojèn li, ak absans sediman. Kidonk, etap kle sa a mete aksan sou enpòtans rapò molè, tanperati, ak vitès melanj, pami yo rapò molè a te faktè ki pi enfliyan nan preparasyon DES ak NADES, jan yo montre nan Figi 2.
Endis refraksyon an (n) eksprime rapò vitès limyè nan yon vid ak vitès limyè nan yon dezyèm mwayen ki pi dans. Endis refraksyon an patikilyèman enteresan pou solvang eutektik pwofon natirèl (NADES) lè w ap konsidere aplikasyon optikman sansib tankou byosansè. Endis refraksyon NADES etidye a nan 25 °C te 1.452, ki enteresanman pi ba pase gliseròl la.
Li enpòtan pou note ke endis refraksyon NADES la diminye ak tanperati a, epi tandans sa a ka dekri avèk presizyon pa fòmil (1) ak Figi 3, ak pousantaj erè mwayèn absoli (AMPE) ki rive nan 0%. Konpòtman sa a ki depann de tanperati a eksplike pa diminisyon nan viskozite ak dansite nan tanperati ki wo, sa ki lakòz limyè a vwayaje nan medyòm nan nan yon vitès ki pi wo, sa ki lakòz yon valè endis refraksyon (n) ki pi ba. Rezilta sa yo bay enfòmasyon enpòtan sou itilizasyon estratejik NADES nan deteksyon optik, mete aksan sou potansyèl yo pou aplikasyon byosansè.
Tansyon sifas la, ki reflete tandans yon sifas likid pou minimize sifas li, gen yon gwo enpòtans nan evalyasyon adaptabilite solvang eutektik pwofon natirèl (NADES) pou aplikasyon ki baze sou presyon kapilè. Yon etid sou tansyon sifas nan seri tanperati 25-60 °C bay enfòmasyon enpòtan. A 25 °C, tansyon sifas NADES ki baze sou asid sitrik te 55.42 mN/m, ki siyifikativman pi ba pase sa ki nan dlo ak gliseròl. Figi 4 montre ke tansyon sifas la diminye anpil ak ogmantasyon tanperati a. Fenomèn sa a ka eksplike pa yon ogmantasyon nan enèji sinetik molekilè ak yon diminisyon ki vin apre nan fòs atiran entèmolekilè yo.
Tandans diminisyon lineyè tansyon sifas ki obsève nan NADES etidye a ka byen eksprime pa ekwasyon (2), ki ilistre relasyon matematik debaz la nan seri tanperati 25-60 °C. Graf ki nan Figi 4 la montre klèman tandans tansyon sifas la ak tanperati a ak yon erè pousantaj mwayèn absoli (AMPE) de 1.4%, ki mezire presizyon valè tansyon sifas yo rapòte yo. Rezilta sa yo gen enplikasyon enpòtan pou konprann konpòtman NADES ak aplikasyon potansyèl li yo.
Konprann dinamik dansite solvan eutektik pwofon natirèl yo (NADES) enpòtan anpil pou fasilite aplikasyon yo nan plizyè etid syantifik. Dansite NADES ki baze sou asid sitrik a 25°C se 1.361 g/cm3, ki pi wo pase dansite gliseròl paran an. Diferans sa a ka eksplike pa adisyon yon akseptè lyezon idwojèn (asid sitrik) nan gliseròl.
Si nou pran NADES ki baze sou sitrat kòm egzanp, dansite li desann rive nan 1.19 g/cm3 a 60°C. Ogmantasyon enèji sinetik la lè yo chofe l lakòz molekil NADES yo dispèse, sa ki lakòz yo okipe yon pi gwo volim, sa ki lakòz yon diminisyon nan dansite. Diminisyon dansite ki obsève a montre yon sèten korelasyon lineyè ak ogmantasyon tanperati a, ki ka byen eksprime pa fòmil (3). Figi 5 prezante grafikman karakteristik chanjman dansite NADES sa yo ak yon erè pousantaj mwayèn absoli (AMPE) de 1.12%, ki bay yon mezi kantitatif sou presizyon valè dansite yo rapòte yo.
Viskozite se fòs atraksyon ant diferan kouch yon likid an mouvman epi li jwe yon wòl kle nan konprann aplikabilite solvang eutektik pwofon natirèl (NADES) nan divès aplikasyon. A 25 °C, viskozite NADES la te 951 cP, ki pi wo pase sa ki nan gliseròl.
Diminisyon viskozite ki obsève a avèk ogmantasyon tanperati a eksplike sitou pa febli fòs atiran entèmolekilè yo. Fenomèn sa a lakòz yon diminisyon nan viskozite likid la, yon tandans ki demontre klèman nan Figi 6 epi ki mezire pa Ekwasyon (4). Li enpòtan pou note ke, a 60°C, viskozite a desann a 898 cP avèk yon erè pousantaj mwayèn jeneral (AMPE) de 1.4%. Yon konpreyansyon detaye sou depandans viskozite a kont tanperati nan NADES gen anpil enpòtans pou aplikasyon pratik li.
pH solisyon an, detèmine pa logaritm negatif konsantrasyon iyon idwojèn lan, enpòtan anpil, sitou nan aplikasyon ki sansib a pH tankou sentèz ADN, kidonk pH NADES la dwe etidye ak anpil atansyon anvan ou itilize li. Si nou pran NADES ki baze sou asid sitrik kòm egzanp, nou ka obsève yon pH asid klè 1.91, ki an kontras ak pH relativman net gliseròl la.
Sa ki enteresan, pH solvan natirèl idrosolubl asid sitrik dezidrogenaz (NADES) la te montre yon tandans diminisyon non lineyè ak ogmantasyon tanperati a. Fenomèn sa a atribiye a ogmantasyon vibrasyon molekilè ki deranje balans H+ nan solisyon an, sa ki mennen nan fòmasyon iyon [H]+ epi, kidonk, yon chanjman nan valè pH la. Pandan ke pH natirèl asid sitrik la varye ant 3 a 5, prezans idwojèn asid nan gliseròl la diminye pH la plis toujou a 1.91.
Konpòtman pH NADES ki baze sou sitrat nan entèval tanperati 25–60 °C ka byen reprezante pa ekwasyon (5), ki bay yon ekspresyon matematik pou tandans pH obsève a. Figi 7 la montre grafikman relasyon enteresan sa a, mete aksan sou efè tanperati a sou pH NADES la, ki rapòte a 1.4% pou AMPE.
Yo te fè analiz tèmogravimetrik (TGA) sou solvan eutektik pwofon asid sitrik natirèl (NADES) sistematikman nan yon seri tanperati ki soti nan tanperati chanm rive nan 500 °C. Jan yo ka wè nan Figi 8a ak b yo, pèt mas inisyal la jiska 100 °C te sitou akòz dlo ki te absòbe a ak dlo idratasyon ki asosye avèk asid sitrik ak gliseròl pi. Yo te obsève yon retansyon mas siyifikatif apeprè 88% jiska 180 °C, ki te sitou akòz dekonpozisyon asid sitrik an asid akonitik ak fòmasyon anidrid metilmaleik(III) ki te vin apre a lè yo te chofe l plis (Figi 8b). Anlè 180 °C, yo te kapab obsève tou yon aparans klè akrolein (akrilaldeyid) nan gliseròl, jan yo montre nan Figi 8b37.
Analiz tèmogravimetrik (TGA) gliseròl la te revele yon pwosesis pèt mas an de etap. Etap inisyal la (180 a 220 °C) enplike fòmasyon akrolein, ki te swiv pa yon pèt mas siyifikatif nan tanperati ki wo soti nan 230 a 300 °C (Figi 8a). Ofiramezi tanperati a ogmante, asetaldeyid, diyoksid kabòn, metàn, ak idwojèn fòme youn apre lòt. Li enpòtan pou note ke se sèlman 28% nan mas la ki te rete nan 300 °C, sa ki sijere ke pwopriyete intrinsèk NADES 8(a)38,39 yo ka defektye.
Pou jwenn enfòmasyon sou fòmasyon nouvo lyezon chimik yo, yo te analize sispansyon solvang eutektik pwofon natirèl (NADES) ki fèk prepare yo pa espektroskopi enfrawouj transfòme Fourier (FTIR). Yo te fè analiz la lè yo te konpare spectre sispansyon NADES la ak spectre asid sitrik pi (CA) ak gliseròl (Gly). Spectre CA a te montre pik klè nan 1752 1/cm ak 1673 1/cm, ki reprezante vibrasyon etannman lyezon C=O a epi ki karakteristik tou pou CA. Anplis de sa, yo te obsève yon chanjman siyifikatif nan vibrasyon koube OH a nan 1360 1/cm nan rejyon anprent dwèt la, jan yo montre nan Figi 9.
Menm jan an tou, nan ka gliseròl la, yo te jwenn chanjman nan vibrasyon etannman ak koube OH yo nan nimewo vag 3291 1/cm ak 1414 1/cm, respektivman. Kounye a, lè yo analize spectre NADES ki te prepare a, yo te jwenn yon chanjman siyifikatif nan spectre a. Jan yo montre nan Figi 7, vibrasyon etannman lyezon C=O a te chanje soti nan 1752 1/cm pou rive nan 1720 1/cm epi vibrasyon koube lyezon -OH gliseròl la te chanje soti nan 1414 1/cm pou rive nan 1359 1/cm. Chanjman sa yo nan nimewo vag yo endike chanjman nan elektwonegativite, ki endike fòmasyon nouvo lyezon chimik nan estrikti NADES la.