Salamat sa pagbisita sa nature.com. An bersyon kan browser na saimong ginagamit igwa nin limitadong suporta sa CSS. Para sa pinakamarahay na eksperyensya, irinerekomendar niamo an paggamit kan pinakabagong bersyon kan browser (o i-off an compatibility mode sa Internet Explorer). Dugang pa, tanganing maseguro an padagos na suporta, an site na ini dai maglalaog nin mga estilo o JavaScript.
An pagpahiwas kan shale sa mga clastic reservoir nagbubunga nin mga mahalagang problema, na nagbubunga nin instability kan wellbore. Para sa mga rason sa kapalibutan, an paggamit nin likido na nakabase sa tubig na may dagdag na mga inhibitor nin shale mas gusto kisa pluwido na nakabase sa lana. An mga ionic liquids (ILs) nakakua nin dakulang atensyon bilang mga shale inhibitor huli sa saindang mga tunable na mga propyedad asin makusog na mga karakteristiko nin elektrostatiko. Alagad, an mga imidazolyl-based ionic liquids (ILs), na lakop na ginagamit sa mga pluwido sa pag-drill, napatunayan na nakakahilo, bakong biodegradable asin mahal. An mga deep eutectic solvents (DES) pigkokonsiderar na mas epektibo sa gastos asin bakong gayong nakakahilo na alternatibo sa mga ionic liquid, alagad kulang pa man giraray sinda sa kinakaipuhan na sustenibidad sa kapalibutan. An mga bagong pag-uswag sa larangan na ini nagdara sa pag'introdusir kan natural na deep eutectic solvents (NADES), na midbid sa saindang tunay na pagigin makikatood sa kapalibutan. An pag-aadal na ini nag-imbestigar kan NADESs, na igwa nin citric acid (bilang sarong hydrogen bond acceptor) asin glycerol (bilang sarong hydrogen bond donor) bilang mga additives sa drilling fluid. An mga NADES-based drilling fluids pigdevelop susog sa API 13B-1 asin an saindang performance pigkumpara sa mga drilling fluids na nakabase sa potassium chloride, imidazolium-based ionic liquids, asin choline chloride:urea-DES-based drilling fluids. An mga pisiko-kemikal na propyedad kan mga proprietary NADES ilinaladawan nin detalyado. An mga rheological properties, fluid loss, asin shale inhibition properties kan drilling fluid pig-ebalwar sa laog kan pag-aadal, asin ipinaheling na sa konsentrasyon na 3% NADESs, an yield stress/plastic viscosity ratio (YP/PV) naglangkaw, an kapal kan mud cake nabawasan nin 26%, asin an volume kan filtrate nabawasan nin 30%. Sa partikular, an NADES nakamit an sarong kahanga-hangang expansion inhibition rate na 49.14% asin naglangkaw an produksyon nin shale nin 86.36%. An mga resultang ini pig-aatribwir sa kakayahan kan NADES na baguhon an aktibidad sa ibabaw, zeta potential, asin interlayer spacing kan mga clay, na pinag-oolayan sa papel na ini tanganing masabutan an mga nakatagong mekanismo. An sustenableng drilling fluid na ini piglalaoman na mabago an industriya nin pag-drill sa paagi nin pagtao nin bakong nakakahilo, epektibo sa gastos, asin epektibong marhay na alternatibo sa tradisyonal na mga inhibitor sa pagkaraot kan shale, na nagbubukas kan dalan para sa mga gawi sa pag-drill na friendly sa kapalibutan.
An shale sarong dakul na gamit na gapo na nagseserbing pinagkukuanan asin reservoir nin mga hidrokarbon, asin an saiyang porous na estruktura1 nagtatao nin potensyal para sa parehong produksyon asin pagtipig kan mga mahalagang rekursong ini. Alagad, an shale mayaman sa mga mineral na clay arog kan montmorillonite, smectite, kaolinite asin illite, na nagpapangyari kaini na madaling maghubag kun napapaatubang sa tubig, na nagbubunga nin instability kan wellbore sa panahon kan mga operasyon nin pag-drill2,3. An mga isyung ini pwedeng magresulta sa bakong produktibong oras (NPT) asin kadakol na mga problema sa operasyon kabali an mga naipit na tubo, nawara na sirkulasyon nin laboy, pagkarumpag kan bubon asin pag-ati nin kadikit, na nagdadakol an oras asin gastos sa pagbawi. Sa tradisyon, an mga oil-based drilling fluids (OBDF) iyo an mas gustong pagpili para sa mga pormasyon nin shale huli sa saindang kakayahan na labanan an pagpahiwas kan shale4. Alagad, an paggamit nin mga pluwido sa pag-drill na nakabase sa lana nagdadara nin mas halangkaw na gastos asin mga peligro sa kapalibutan. An mga pluwido na nakabase sa sintetikong pag-drill (SBDF) pigkonsiderar bilang alternatibo, alagad an saindang pagkaangay sa halangkaw na temperatura bakong nakakakontento. An mga water-based drilling fluids (WBDF) sarong kaakit-akit na solusyon huli ta ini mas ligtas, mas makikatood sa kapalibutan, asin mas epektibo sa gastos kisa sa OBDF5. An manlaen-laen na mga shale inhibitor ginamit tanganing mapakarhay an kakayahan sa pagpugol kan shale kan WBDF, kabali an mga tradisyonal na inhibitor arog kan potassium chloride, apog, silicate, asin polymer. Alagad, an mga inhibitor na ini igwa nin mga limitasyon sa mga termino nin pagkaepektibo asin epekto sa kapalibutan, orog na huli sa halangkaw na konsentrasyon nin K+ sa mga inhibitor nin potassium chloride asin an pH sensitivity kan mga silicate. 6 An mga parasiyasat nag-eksplorar kan posibilidad na gamiton an mga likidong ioniko bilang mga aditibo sa pluwido sa pag-drill tanganing mapakarhay an rheology kan pluwido sa pag-drill asin maibitaran an paghubag kan shale asin pagporma nin hydrate. Alagad, an mga ionic liquids na ini, orog na idtong mga igwa nin imidazolyl cations, sa pankagabsan nakakahilo, mahal, bakong biodegradable, asin nangangaipo nin komplikadong mga proseso nin pag-andam. Tanganing masolusyunan an mga problemang ini, an mga tawo nagpoon na maghanap nin mas ekonomiko asin makikatood sa kapalibutan na alternatibo, na nagdara sa pagluwas kan mga deep eutectic solvents (DES). An DES sarong eutectic mixture na nabuo kan sarong hydrogen bond donor (HBD) asin sarong hydrogen bond acceptor (HBA) sa sarong espesipikong molar ratio asin temperatura. An mga eutectic mixture na ini igwa nin mas hababang punto nin pagtunaw kisa sa saindang mga indibidwal na sangkap, sa pangenot huli sa delokasyon kan karga na kawsa kan mga hydrogen bond. Dakul na mga bagay, kabali an enerhiya kan lattice, pagbabago kan entropy, asin mga interaksiyon sa pag-ultanan kan mga anion asin HBD, an igwa nin pangenot na papel sa pagbaba kan punto nin pagtunaw kan DES.
Sa mga nakaaging pag-aadal, manlaen-laen na mga additives an idinagdag sa water-based drilling fluid tanganing masolusyunan an problema sa pagpahiwas kan shale. Halimbawa, si Ofei et al. nagdagdag nin 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIM-Cl), na nagpababa nin dakula sa kapal kan mud cake (sagkod sa 50%) asin nagpababa kan halaga kan YP/PV nin 11 sa manlaen-laen na temperatura. Huang et al. naggamit nin mga likidong ioniko (partikularmente, 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide asin 1,2-bis(3-hexylimidazol-1-yl)ethane bromide) sa kombinasyon kan mga partikulo nin Na-Bt asin makahulogan na nabawasan an paghubag kan shale nin 86.43% asin 94.17%, sunod-sunod. Dugang pa, si Yang et al. naggamit nin 1-vinyl-3-dodecylimidazolium bromide asin 1-vinyl-3-tetradecylimidazolium bromide tanganing mabawasan an paghubag kan shale nin 16.91% asin 5.81%, sunod-sunod. 13 Yang et al. naggamit man nin 1-vinyl-3-ethylimidazolium bromide asin nabawasan an pagpahiwas kan shale nin 31.62% mantang pinapadanay an pagbawi kan shale sa 40.60%. 14 Dugang pa, si Luo et al. naggamit nin 1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate tanganing mabawasan an paghubag kan shale nin 80%. 15, 16 Dai et al. naggamit nin mga ionic liquid copolymers tanganing maibitaran an shale asin nakamit an 18% na paglangkaw sa linear recovery kumpara sa mga amine inhibitor. 17
An mga likidong ioniko mismo igwa nin nagkapirang disbentaha, na nagtulod sa mga siyentipiko na maghanap nin mas makikatood sa kapalibutan na mga alternatibo sa mga likidong ioniko, asin kaya namundag an DES. Si Hanjia an pinakaenot na naggamit nin mga deep eutectic solvents (DES) na kompuesto nin vinyl chloride propionic acid (1:1), vinyl chloride 3-phenylpropionic acid (1:2), asin 3-mercaptopropionic acid + itaconic acid + vinyl chloride (1:1:2), na nag-ulang kan paghubag kan bentonite nin 85%, asin 85% 58%, sunod-sunod18. Sa sarong libreng eksperimento, si MH Rasul naggamit nin 2:1 na ratio nin gliserol asin potassium carbonate (DES) asin signipikanteng nabawasan an paghubag kan mga sample nin shale nin 87%19,20. Si Ma naggamit nin urea:vinyl chloride tanganing mabawasan nin 67% an pagpahiwas kan shale.21 Rasul et al. An kombinasyon kan DES asin polimer ginamit bilang sarong dual-action shale inhibitor, na nakamit an marahayon na shale inhibition effect22.
Dawa ngani an mga deep eutectic solvents (DES) sa pankagabsan pigkokonsiderar na mas berdeng alternatibo sa mga ionic liquids, igwa man ini nin mga potensyal na nakakahilo na mga sangkap arog kan mga asin nin ammonium, na iyo an nagpapagin kuestionable kan saindang eco-friendlyness. An problemang ini an nagdara sa paggibo nin natural na deep eutectic solvents (NADES). An mga ini pigklasipikar pa man giraray bilang DES, alagad kompuesto nin mga natural na substansya asin asin, kabali an potassium chloride (KCl), calcium chloride (CaCl2), Epsom salts (MgSO4.7H2O), asin iba pa. An kadakol na potensyal na kombinasyon kan DES asin NADES nagbubukas nin mahiwas na sakop para sa pagsiyasat sa lugar na ini asin piglalaoman na makahanap nin mga aplikasyon sa manlaen-laen na larangan. Nagkapirang mga parasiyasat an mapangganang nakagibo nin mga bagong kombinasyon nin DES na napatunayan na epektibo sa manlaen-laen na aplikasyon. Halimbawa, si Naser et al. 2013 nag-synthesize nin potassium carbonate-based DES asin pinag-adalan an mga thermophysical properties kaini, na sunod na nakanompong nin mga aplikasyon sa mga lugar nin hydrate inhibition, drilling fluid additives, delignification, asin nanofibrillation. 23 Si Jordy Kim asin an mga katrabaho nagmukna nin NADES na nakabase sa ascorbic acid asin pig-ebalwar an mga antioxidant properties kaini sa manlaen-laen na aplikasyon. 24 Christer et al. nagmukna nin NADES na nakabase sa citric acid asin namidbid an potensyal kaini bilang sarong excipient para sa mga produktong collagen. 25 Si Liu Yi asin mga katrabaho nagsumaryo kan mga aplikasyon kan NADES bilang media nin pagkua asin kromatograpiya sa sarong komprehensibong pagrepaso, mantang si Misan et al. pinag-olayan an mapangganang mga aplikasyon kan NADES sa sektor nin agri-food. Importante na an mga parasiyasat sa drilling fluid magpoon na magtao nin atensyon sa pagkaepektibo kan NADES sa saindang mga aplikasyon. ngonyan pa sana. Kan 2023, si Rasul et al. naggamit nin manlaen-laen na kombinasyon nin natural na hararom na eutectic solvents na nakabase sa ascorbic acid26, calcium chloride27, potassium chloride28 asin Epsom salt29 asin nakamit an kahanga-hangang pagpugol kan shale asin pagbawi kan shale. An pag-aadal na ini saro sa mga enot na pag-aadal na nag-introdusir kan NADES (partikularmente an citric acid asin glycerol-based formulation) bilang sarong environmentally friendly asin epektibong shale inhibitor sa mga pluwido sa pag-drill na nakabase sa tubig, na nagtatampok nin marahayon na estabilidad sa kapalibutan, pinauswag na kakayahan sa pagpugol kan shale asin pinauswag na performance kan pluwido kumpara sa mga tradisyonal na inhibitor arog kan KCl, izoid-based ionic asin tradisyonal na DES.
An pag-aadal maglalabot kan in-house na pag-andam kan NADES na nakabase sa citric acid (CA) na susundan nin detalyadong physicochemical characterization asin an paggamit kaini bilang sarong drilling fluid additive tanganing ebalwaron an mga propyedad kan drilling fluid asin an kakayahan kaini sa pagpugol kan paghubag. Sa pag-aadal na ini, an CA magigin sarong hydrogen bond acceptor mantang an glycerol (Gly) magigin sarong hydrogen bond donor na pinili base sa mga pamantayan sa pag-screen kan MH para sa pagporma/pagpili kan NADES sa mga pag-aadal sa pagpugol kan shale30. An Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) asin zeta potential (ZP) na mga pagsukol iyo an magpapaliwanag kan mga interaksiyon kan NADES-clay asin an mekanismo na nakatago sa pagpugol kan paghubag kan clay. Dugang pa, an pag-aadal na ini ikukumpara an CA NADES based drilling fluid sa DES32 na nakabase sa 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl asin choline chloride:urea (1:2) tanganing imbestigaran an saindang pagkaepektibo sa pagpugol asin pagpapauswag kan performance kan shale drilling fluid.
An citric acid (monohydrate), glycerol (99 USP), asin urea binakal sa EvaChem, Kuala Lumpur, Malaysia. An choline chloride (>98%), [EMIM]Cl 98%, asin potassium chloride binakal sa Sigma Aldrich, Malaysia. An mga estrukturang kemikal kan gabos na kemikal ipinapahiling sa Pigura 1. An berdeng diagram nagkukumpara kan mga mayor na kemikal na ginamit sa pag-aadal na ini: imidazolyl ionic liquid, choline chloride (DES), citric acid, glycerol, potassium chloride, asin NADES (citric acid asin glycerol). An eco-friendliness table kan mga kemikal na ginamit sa pag-aadal na ini iprinesentar sa Table 1. Sa lamesa, an lambang kemikal pig-rate base sa toxicity, biodegradability, gastos, asin environmental sustainability.
Mga estrukturang kemikal kan mga materyales na ginamit sa pag-aadal na ini: (a) citric acid, (b) [EMIM]Cl, (c) choline chloride, asin (d) glycerol.
An mga kandidato sa hydrogen bond donor (HBD) asin hydrogen bond acceptor (HBA) para sa paggibo kan CA (natural deep eutectic solvent) na nakabase sa NADES maingat na pinili susog sa MH 30 selection criteria, na an katuyuhan para sa paggibo kan NADES bilang epektibong mga shale inhibitor. Susog sa kriteryang ini, an mga sangkap na may dakulang bilang nin mga donor asin acceptor nin hydrogen bond siring man an mga polar functional group pigkokonsiderar na angay para sa paggibo kan NADES.
Dugang pa, an ionic liquid [EMIM]Cl asin choline chloride:urea deep eutectic solvent (DES) pinili para sa pagkumpara sa pag-aadal na ini huli ta sinda lakop na ginagamit bilang mga aditibo sa drilling fluid33,34,35,36. Dugang pa, an potassium chloride (KCl) pigkumpara huli ta ini sarong komun na inhibitor.
An citric acid asin glycerol pinaghalo sa manlaen-laen na molar ratio tanganing makakua nin mga eutectic mixtures. An biswal na pagsiyasat nagpahiling na an eutectic mixture sarong homogenous, transparent na likido na mayong turbidity, na nagpapahiling na an hydrogen bond donor (HBD) asin hydrogen bond acceptor (HBA) mapangganang pinaghalo sa eutectic na komposisyon na ini. An mga enot na eksperimento ginibo tanganing maobserbaran an gawi-gawi na nakadepende sa temperatura kan proseso nin paghalo kan HBD asin HBA. Susog sa makukuang literatura, an proporsyon kan mga pinaghalo na eutectic pig-ebalwar sa tolong espesipikong temperatura na lampas sa 50 °C, 70 °C asin 100 °C, na nagpapahiling na an temperatura na eutectic parati nasa laog kan 50–80 °C. An Mettler digital balance ginamit tanganing eksaktong timbangon an mga sangkap kan HBD asin HBA, asin an Thermo Fisher hot plate ginamit tanganing painiton asin pukawon an HBD asin HBA sa 100 rpm sa irarom nin kontroladong kondisyon.
An mga thermophysical properties kan samong sintetisado na deep eutectic solvent (DES), kabali an densidad, surface tension, refractive index, asin viscosity, eksaktong sinusukol sa laog nin temperatura poon 289.15 sagkod 333.15 K. Dapat na mangnohon na an temperaturang ini pinili sa pangenot huli sa mga limitasyon kan mga eksistidong kagamitan. An komprehensibong pag-analisar kabali an sarong hararom na pag-aadal kan manlaen-laen na termopisikal na mga propyedad kan pormulasyon na ini kan NADES, na nagpapahiling kan saindang gawi-gawi sa manlaen-laen na temperatura. An pagtutok sa partikular na temperaturang ini nagtatao nin mga pananaw sa mga propyedad kan NADES na partikularmenteng mahalaga para sa nagkapirang aplikasyon.
An tensyon sa ibabaw kan as-prepared NADES sinusukol sa rango poon 289.15 sagkod 333.15 K gamit an interfacial tension meter (IFT700). An mga turo kan NADES napoporma sa sarong silid na pano nin dakulang volume nin likido gamit an sarong dagom na capillary sa irarom nin partikular na mga kondisyon nin temperatura asin presyon. An mga modernong sistema nin pag-imahe nag-iintrodusir nin mga maninigong heometrikong parametro tanganing makalkulo an tensyon sa interfacial gamit an ekwasyon ni Laplace.
Sarong ATAGO refractometer an ginamit tanganing madeterminaran an refractive index kan bagong inandam na NADES sa temperaturang 289.15 sagkod 333.15 K. An instrumento naggagamit nin thermal module tanganing i-regulate an temperatura tanganing matantya an grado kan refraction kan liwanag, na hinahale an pangangaipo para sa sarong constant-temperature water bath. An ibabaw kan prisma kan refractometer dapat na linigon asin an solusyon kan sample dapat na pantay na idistribwir sa ibabaw kaini. Mag-calibrate gamit an sarong midbid na standard na solusyon, dangan basahon an refractive index gikan sa screen.
An viscosity kan as-prepared NADES sinusukol sa laog kan temperatura na 289.15 sagkod 333.15 K gamit an Brookfield rotational viscometer (cryogenic type) sa shear rate na 30 rpm asin spindle size na 6. An viscometer nagsusukol kan viscosity sa paagi nin pagdeterminar kan torque na kaipuhan tanganing ma-rotate an spindle sa sarong sample na pig-ipit sa sarong konstante. Pagkatapos na an sample ibugtak sa screen sa irarom kan spindle asin higpitan, an viscometer nagpapahiling kan viscosity sa centipoise (cP), na nagtatao nin mahalagang impormasyon sa mga rheological properties kan likido.
Sarong portable density meter DMA 35 Basic an ginamit tanganing determinaran an densidad kan bagong preparadong natural na deep eutectic solvent (NDEES) sa temperatura na 289.15–333.15 K. Nin huli ta an aparato mayo nin built-in heater, dapat ining painiton sa itinalaan na temperatura (± 2 °C) bago gamiton an densidad kan NES. Magdrowing nin dai mababa sa 2 ml nin sample sa paagi kan tubo, asin an densidad tulos na ipapahiling sa screen. Mahalagang mangnohon na huli sa kawaran nin sarong nakabugtak na pampainit, an mga resulta kan pagsukol igwa nin sala na ± 2 °C.
Tanganing ma-ebalwar an pH kan bagong inandam na NADES sa temperatura na 289.15–333.15 K, naggamit kami nin Kenis benchtop pH meter. Nin huli ta mayo nin nakabugtak na aparato sa pagpainit, an NADES enot na pinainit sa pigmamawot na temperatura (±2 °C) gamit an sarong hotplate dangan direktang sinukol gamit an sarong pH meter. Bilog na ilubog an pH meter probe sa NADES asin irekord an huring halaga pagkatapos na an pagbasa mag-establisar.
An thermogravimetric analysis (TGA) ginamit tanganing ebalwaron an thermal stability kan natural na deep eutectic solvents (NADES). An mga sample pig-analisar sa panahon nin pagpainit. Gamit an sarong halangkaw an pagkaeksakto na balanse asin maingat na pagbantay sa proseso nin pagpainit, sarong plot kan pagkawara nin masa kumpara sa temperatura an nabuo. An NADES pinainit poon 0 sagkod 500 °C sa rikas na 1 °C kada minuto.
Tanganing magpoon an proseso, an sample kan NADES dapat na lubos na pinaghalo, pinag-homogenize, asin nahale an ibabaw na kahamutan. An inandam na sample dangan ibinubugtak sa sarong TGA cuvette, na tipikal na gibo sa sarong inert na materyales arog kan aluminum. Tanganing maseguro an tamang mga resulta, an mga instrumento kan TGA pig-calibrate gamit an mga materyales na reperensya, na tipikal na mga pamantayan sa timbang. Kun na-calibrate na, an eksperimento sa TGA nagpopoon asin an sample pinapainit sa kontroladong paagi, parati sa sarong daing pagliwat-liwat na rikas. An padagos na pagbantay kan relasyon sa pag-ultanan kan gabat kan sample asin temperatura sarong pangenot na parte kan eksperimento. An mga instrumento kan TGA nagkokolekta nin datos sa temperatura, gabat, asin iba pang mga parametro arog kan dalagan kan gas o temperatura kan sample. Kun matapos na an eksperimento sa TGA, an nakolekta na datos inaanalisar tanganing madeterminaran an pagbabago sa gabat kan sample bilang sarong function kan temperatura. An impormasyon na ini mahalaga sa pagdeterminar kan mga hanay nin temperatura na may koneksyon sa mga pagbabago sa pisikal asin kemikal sa sample, kabali an mga proseso arog kan pagtunaw, pag-alisngaw, oksidasyon, o pagkabulok.
An pluwido sa pag-drill na nakabase sa tubig maingat na pigpormula susog sa pamantayan kan API 13B-1, asin an partikular na komposisyon kaini nakalista sa Table 2 para sa reperensya. An citric acid asin glycerol (99 USP) binakal sa Sigma Aldrich, Malaysia tanganing ihanda an natural na deep eutectic solvent (NADES). Dugang pa, an kombensyonal na shale inhibitor potassium chloride (KCl) binakal man sa Sigma Aldrich, Malaysia. 1-ethyl, 3-methylimidazolium chloride ([EMIM]Cl) na may kadalisayan na sobra sa 98% an pinili huli sa saiyang mahalagang epekto sa pagpapauswag kan rheology kan drilling fluid asin shale inhibition, na nakumpirma sa mga nakaaging pag-aadal. Parehong an KCl asin ([EMIM]Cl) gagamiton sa pagkumparar na pag-analisar tanganing ebalwaron an performance kan pagpugol kan shale kan NADES.
Dakul na mga parasiyasat an mas gustong gamiton an mga tipasi nin bentonite tanganing pag-adalan an paghubag kan shale huli ta an bentonite igwa kan parehong grupong “montmorillonite” na nagigin dahelan kan paghubag kan shale. An pagkua nin tunay na mga sample nin shale core masakit huli ta an proseso nin pag-core nagpapadestabilisar kan shale, na nagreresulta sa mga sample na bakong bilog na shale alagad tipikal na igwa nin pinaghalo na mga layer nin sandstone asin limestone. Dugang pa, an mga sampol nin shale tipikal na kulang sa mga grupo nin montmorillonite na nagigin dahelan kan paghubag kan shale asin kun kaya bakong angay para sa mga eksperimento sa pagpugol kan paghubag.
Sa pag-aadal na ini, naggamit kami nin mga partikulo nin bentonite na may diametro na mga 2.54 cm. An mga granules ginibo sa paagi nin pag-ipit nin 11.5 gramo nin sodium bentonite powder sa sarong hydraulic press sa 1600 psi. An kapal kan mga granules eksaktong sinusukol bago ibinugtak sa sarong linear dilatometer (LD). An mga partikulo dangan ilinaog sa mga sampol nin pluwido sa pag-drill, kaiba an mga sampol kan base asin mga sampol na pig-ineksiyon nin mga inhibitor na ginamit tanganing maibitaran an paghubag kan shale. An pagbabago sa kapal kan granule dangan maingat na pigbantayan gamit an LD, na may mga pagsukol na naitala sa 60-segundo na mga agwat sa laog nin 24 oras.
An X-ray diffraction nagpahiling na an komposisyon kan bentonite, orog na an 47% na montmorillonite na sangkap kaini, sarong pangenot na bagay sa pagsabot kan mga heolohikong karakteristiko kaini. Sa mga montmorillonite na sangkap kan bentonite, an montmorillonite iyo an mayor na sangkap, na nag-aako nin 88.6% kan total na mga sangkap. Mientras tanto, an quartz nag-aako nin 29%, an illite para sa 7%, asin an carbonate para sa 9%. An sadit na parte (mga 3.2%) iyo an pinaghalo nin illite asin montmorillonite. Dugang pa, igwa ining mga trace elements arog kan Fe2O3 (4.7%), silver aluminosilicate (1.2%), muscovite (4%), asin phosphate (2.3%). Dugang pa, igwa nin saradit na kantidad nin Na2O (1.83%) asin iron silicate (2.17%), na nagpapangyari na lubos na maapresyar an mga elementong minakompuesto kan bentonite asin an saindang kanya-kanyang proporsyon.
An komprehensibong seksyon na ini nin pag-aadal nagdedetalye kan mga rheological asin filtration properties kan mga sampol nin drilling fluid na pigpreparar gamit an natural na deep eutectic solvent (NADES) asin ginamit bilang sarong drilling fluid additive sa manlaen-laen na konsentrasyon (1%, 3% asin 5%). An mga sample kan slurry na nakabase sa NADES dangan pigkumpara asin pig-analisar sa mga sample kan slurry na igwa nin potassium chloride (KCl), CC:urea DES (choline chloride deep eutectic solvent:urea) asin mga likidong ionic. An nagkapirang pangenot na mga parametro sakop sa pag-aadal na ini kabali an mga pagbasa nin viscosity na nakua gamit an sarong FANN viscometer bago asin pagkatapos kan pagkakalantad sa mga kondisyon nin paggurang sa 100°C asin 150°C. An mga pagsukol ginibo sa manlaen-laen na rikas nin pagbirik (3 rpm, 6 rpm, 300 rpm asin 600 rpm) na nagtutugot para sa sarong komprehensibong pag-analisar kan gawi-gawi kan pluwido sa pag-drill. An nakuang datos pwedeng gamiton tanganing determinaran an mga pangenot na propyedad arog kan yield point (YP) asin plastic viscosity (PV), na nagtatao nin pananaw sa performance kan pluwido sa irarom kan manlaen-laen na kondisyon. An mga pag-eksamin sa pagsala na may halangkaw na presyon na halangkaw an temperatura (HPHT) sa 400 psi asin 150°C (tipikal na temperatura sa mga bubon na halangkaw an temperatura) nagdedeterminar kan performance kan pagsala (kapal kan cake asin volume kan filtrate).
An seksyon na ini naggagamit nin pinakabagong kagamitan, an Grace HPHT Linear Dilatometer (M4600), tanganing lubos na ma-ebalwar an mga propyedad sa pagpugol sa paghubag kan shale kan samong mga pluwido sa pag-drill na nakabase sa tubig. An LSM sarong pinakabagong makina na igwa nin duwang sangkap: sarong plate compactor asin sarong linear dilatometer (modelo: M4600). An mga plato nin bentonite pigpreparar para sa pag-analisar gamit an Grace Core/Plate Compactor. An LSM dangan nagtatao nin tulos na datos nin paghubag sa mga plato na ini, na nagtutugot para sa sarong komprehensibong ebalwasyon kan mga propyedad nin pagpugol kan paghubag kan shale. An mga pag-eksamin sa pagpahiwas kan shale ginibo sa irarom kan mga kondisyon sa palibot, arin na baga, 25°C asin 1 psia.
An pag-eksamin sa estabilidad kan shale may labot sa sarong pangenot na pag-eksamin na parateng inaapod na shale recovery test, shale dip test o shale dispersion test. Tanganing magpoon an ebalwasyon na ini, an mga pinutol na shale pinagbubulag sa sarong #6 BSS screen dangan ibinubugtak sa sarong #10 screen. An mga pinutol dangan ipinapakakan sa sarong tangke kun saen ini pighahalo sa sarong base fluid asin drilling mud na igwa nin NADES (Natural Deep Eutectic Solvent). An sunod na lakdang iyo an pagbugtak kan pinaghalo sa sarong horno para sa sarong makusog na proseso nin mainit na pagligid, na sinisiguro na an mga pinutol asin laboy lubos na pinaghalo. Pakalihis nin 16 na oras, an mga pinutol hinahale sa pulp sa paagi nin pagtugot sa shale na mabulok, na nagreresulta sa pagbawas kan gabat kan mga pinutol. An pag-eksamin sa pagbawi kan shale ginibo pagkatapos na an mga pinutol na shale ibugtak sa laboy sa pag-drill sa 150°C asin 1000 psi. pulgada sa laog nin 24 oras.
Tanganing masukol an pagbawi kan shale mud, sinala mi ini sa mas pinong screen (40 mesh), dangan hinugasan nin marhay nin tubig, asin sa katapustapusi pinamara ini sa sarong horno. An masakit na prosedimientong ini nagtutugot sato na matantya an nabawi na laboy kumpara sa orihinal na gabat, na sa katapustapusi kinakalkulo an porsyento kan laboy na shale na mapangganang nakua. An pinagkukuanan kan mga sample nin shale gikan sa Distrito nin Niah, Distrito nin Miri, Sarawak, Malaysia. Bago an mga pag-eksamin sa pagkalat asin pagbawi, an mga sample nin shale isinairarom sa sarong lubos na pag-analisar kan X-ray diffraction (XRD) tanganing ma-quantify an saindang komposisyon nin dalipay asin kumpirmaron an saindang pagkaangay para sa pag-eksamin. An komposisyon kan mineral na dalipay kan sample iyo an minasunod: illite 18%, kaolinite 31%, chlorite 22%, vermiculite 10%, asin mica 19%.
An tensyon sa ibabaw sarong pangenot na bagay na nagkokontrol kan paglaog kan mga cation kan tubig sa mga micropores kan shale sa paagi nin aksyon kan kapilarya, na pag-aadalan nin detalyado sa seksyon na ini. An papel na ini nag-eeksamin kan papel kan tensyon sa ibabaw sa pagkakasararong propyedad kan mga pluwido sa pag-drill, na pigtatampok an importanteng impluwensya kaini sa proseso nin pag-drill, orog na an pag-ulang kan shale. Naggamit kami nin interfacial tensiometer (IFT700) tanganing eksaktong masukol an tensyon sa ibabaw kan mga sample nin pluwido sa pag-drill, na nagpapahiling nin sarong importanteng aspeto kan gawi-gawi kan pluwido sa konteksto kan pagpugol kan shale.
An seksyon na ini detalyadong nagtutukar kan d-layer spacing, na iyo an distansya sa pag-ultanan kan mga aluminosilicate layers asin sarong aluminosilicate layer sa mga clay. An pag-analisar nagsakop nin mga sample nin basang laboy na igwa nin 1%, 3% asin 5% CA NADES, siring man 3% KCl, 3% [EMIM]Cl asin 3% CC:urea based DES para sa pagkumpara. An sarong pinakabagong benchtop X-ray diffractometer (D2 Phaser) na nag-ooperar sa 40 mA asin 45 kV na may Cu-Kα radiation (λ = 1.54059 Å) nagkaigwa nin kritikal na papel sa pagrekord kan mga X-ray diffraction peaks kan parehong basa asin mara na mga sample kan Na-Bt. An aplikasyon kan ekwasyon ni Bragg nagpapangyari kan tamang pagdeterminar kan espasyo kan d-layer, sa siring nagtatao nin mahalagang impormasyon sa gawi-gawi kan dalipay.
An seksyon na ini naggagamit kan advanced na Malvern Zetasizer Nano ZSP na instrumento tanganing eksaktong masukol an zeta potential. An ebalwasyon na ini nagtao nin mahalagang impormasyon sa mga karakteristiko kan karga kan mga sample nin lasaw na laboy na igwa nin 1%, 3%, asin 5% CA NADES, siring man 3% KCl, 3% [EMIM]Cl, asin 3% CC:urea-based DES para sa pagkumparar na pag-analisar. An mga resultang ini nakakatabang sa satuyang pagsabot kan estabilidad kan mga colloidal compound asin an saindang mga interaksiyon sa mga pluwido.
An mga sampol nin dalipay pig-eksamin bago asin pagkatapos kan pagkabantad sa natural na hararom na eutectic solvent (NADES) gamit an Zeiss Supra 55 VP field emission scanning electron microscope (FESEM) na igwa nin energy dispersive X-ray (EDX). An resolusyon kan imaging 500 nm asin an enerhiya kan electron beam 30 kV asin 50 kV. An FESEM nagtatao nin halangkaw na resolusyon na paghiling kan morpolohiya kan ibabaw asin mga tampok kan estruktura kan mga sampol nin dalipay. An obheto kan pag-aadal na ini iyo an makakua nin impormasyon manungod sa epekto kan NADES sa mga sample nin dalipay sa paagi nin pagkumpara kan mga imahe na nakua bago asin pagkatapos kan pagkakalantad.
Sa pag-aadal na ini, an teknolohiya nin field emission scanning electron microscopy (FESEM) ginamit tanganing imbestigaran an epekto kan NADES sa mga sample nin dalipay sa mikroskopikong lebel. An katuyuhan kan pag-aadal na ini iyo na maipaliwanag an mga potensyal na aplikasyon kan NADES asin an epekto kaini sa morpolohiya kan daga asin sa average na kadakulaan kan partikulo, na magtatao nin mahalagang impormasyon para sa pagsiyasat sa larangan na ini.
Sa pag-aadal na ini, an mga error bar ginamit tanganing biswal na iladawan an pagkakaiba-iba asin pagkadaing kasegurohan kan mean percent error (AMPE) sa mga kondisyon nin eksperimento. Imbes na mag-plot nin mga indibidwal na halaga kan AMPE (huli ta an pag-plot kan mga halaga kan AMPE puedeng magtago nin mga uso asin magpasobra sa saradit na pagkakaiba-iba), kinakalkulo niamo an mga error bar gamit an 5% na susundon. An paaging ini nagsisiguro na an lambang error bar nagrerepresentar kan lakdang na sa laog kun saen an 95% na lakdang nin kumpiyansa asin 100% kan mga halaga kan AMPE piglalaoman na mabagsak, sa siring nagtatao nin mas malinaw asin mas halipot na sumaryo kan distribusyon kan datos para sa lambang kondisyon nin eksperimento. An paggamit nin mga error bar base sa 5% na susundon kaya nagpapauswag kan interpretabilidad asin pagkamasasarigan kan mga representasyon na grapiko asin nakakatabang na magtao nin mas detalyadong pakasabot kan mga resulta asin kan saindang mga implikasyon.
Sa paggibo nin natural na hararom na eutectic solvents (NADES), nagkapirang pangenot na mga parametro an maingat na pinag-adalan sa laog kan proseso nin pag-andam sa laog kan harong. An mga kritikal na bagay na ini kabali an temperatura, molar ratio, asin rikas nin paghalo. An samong mga eksperimento nagpapahiling na kun an HBA (citric acid) asin HBD (glycerol) pinaghahalo sa molar ratio na 1:4 sa 50°C, sarong eutectic mixture an napoporma. An nagpapamidbid na tampok kan eutectic mixture iyo an transparent, homogenous na itsura kaini, asin an kawaran nin sediment. Kaya, an pangenot na lakdang na ini nagpapahiling kan importansya kan molar ratio, temperatura, asin rikas nin paghalo, na kun saen an molar ratio iyo an pinaka-impluwensyal na bagay sa pag-andam kan DES asin NADES, siring sa ipinapahiling sa Figure 2.
An refractive index (n) nagpapahayag kan ratio kan rikas kan liwanag sa sarong vacuum sa rikas kan liwanag sa ikaduwang, mas siksik na medium. An refractive index partikularmenteng interesante para sa natural na deep eutectic solvents (NADES) kun pigkokonsiderar an mga aplikasyon na sensitibo sa mata arog kan mga biosensor. An refractive index kan pinag-adalan na NADES sa 25 °C iyo an 1.452, na interesanteng mas hababa kisa sa glycerol.
Mahalagang mangnohon na an refractive index kan NADES nagbaba sa temperatura, asin an uso na ini puedeng eksaktong iladawan sa paagi nin pormula (1) asin Pigura 3, na an absolute mean percentage error (AMPE) minaabot sa 0%. An gawe-gawe na ini na nakadepende sa temperatura ipinapaliwanag kan pagbaba kan viscosity asin density sa halangkaw na temperatura, na nagigin dahelan kan pagbiyahe kan liwanag sa medium sa mas halangkaw na rikas, na nagreresulta sa mas hababang halaga kan refractive index (n). An mga resultang ini nagtatao nin mahalagang mga pananaw sa estratehikong paggamit kan NADES sa optical sensing, na nagpapahiling kan saindang potensyal para sa mga aplikasyon nin biosensor.
An tensyon sa ibabaw, na nagpapahiling kan tendensiya kan sarong likido na ibabaw na mabawasan an lugar kaini, igwa nin dakulang importansya sa pag-assess kan pagkakaangay kan natural na hararom na mga solvent na eutectic (NADES) para sa mga aplikasyon na nakabase sa presyon kan kapilarya. An pag-aadal kan tensyon sa ibabaw sa temperatura na 25–60 °C nagtatao nin mahalagang impormasyon. Sa 25 °C, an tensyon sa ibabaw kan NADES na nakabase sa citric acid 55.42 mN/m, na mas hababa nanggad kisa sa tubig asin gliserol. Ipinapahiling kan Pigura 4 na an tensyon sa ibabaw nagbaba nin dakula sa paglangkaw kan temperatura. An pangyayaring ini maipaliwanag sa paagi nin paglangkaw kan enerhiyang kinetiko kan molekula asin an kasunod na pagbaba kan mga pwersa nin pag-akit sa tahaw kan mga molekula.
An linear na pagbaba kan uso kan tensyon sa ibabaw na naobserbaran sa pinag-adalan na NADES puedeng marhay na maipahayag sa paagi kan ekwasyon (2), na nag-iilustrar kan pundamental na relasyon sa matematika sa rango nin temperatura na 25–60 °C. An graph sa Figure 4 malinaw na naglaladawan kan uso kan surface tension na may temperatura na may absolute mean percentage error (AMPE) na 1.4%, na nagkukuantipikar kan pagkaeksakto kan mga ibinaretang halaga kan surface tension. An mga resultang ini igwa nin importanteng implikasyon para sa pagsabot kan gawi-gawi kan NADES asin kan mga potensyal na aplikasyon kaini.
An pagsabot kan dinamika kan densidad kan natural na hararom na eutectic solvents (NADES) mahalagang marhay tanganing mapadali an saindang aplikasyon sa kadakol na pag-aadal sa siyensya. An densidad kan NADES na nakabase sa citric acid sa 25°C 1.361 g/cm3, na mas halangkaw kisa sa densidad kan magurang na gliserol. An pagkakaiba na ini maipaliwanag sa paagi kan pagdagdag nin sarong hydrogen bond acceptor (sitric acid) sa gliserol.
Kun kukuanon an NADES na nakabase sa citrate bilang halimbawa, an densidad kaini minababa sa 1.19 g/cm3 sa 60°C. An paglangkaw kan enerhiyang kinetiko sa pagpainit nagigin dahelan kan mga molekula kan NADES na magkalat, na nagigin dahelan kan saindang pag-okupar nin mas dakulang volume, na nagreresulta sa pagbaba kan densidad. An naobserbaran na pagbaba sa densidad nagpapahiling nin sarong linear na korelasyon sa paglangkaw kan temperatura, na pwedeng ipahayag nin tama sa paagi kan pormula (3). An Pigura 5 grapiko na nagpepresentar kan mga karakteristikong ini kan pagbabago kan densidad kan NADES na may absolutong mean percentage error (AMPE) na 1.12%, na nagtatao nin kuantitatibong sukol kan pagkaeksakto kan mga ibinaretang halaga nin densidad.
An viscosity iyo an nakakaakit na pwersa sa pag-ultanan kan manlaen-laen na layer kan sarong likido na naghihiro asin igwa nin pangenot na papel sa pagsabot kan aplikabilidad kan natural na deep eutectic solvents (NADES) sa manlaen-laen na aplikasyon. Sa 25 °C, an lapot kan NADES 951 cP, na mas halangkaw kisa sa gliserol.
An naobserbaran na pagbaba kan viscosity sa paglangkaw kan temperatura mayormenteng ipinapaliwanag kan pagluya kan mga intermolecular attractive forces. An pangyayaring ini nagbubunga nin pagbaba sa lapot kan pluwido, sarong uso na malinaw na ipinapahiling sa Pigura 6 asin pigkuantipikar kan Ekwasyon (4). Sa partikular, sa 60°C, an viscosity minababa sa 898 cP na may kabilogan na mean percent error (AMPE) na 1.4%. An detalyadong pakasabot kan viscosity kumpara sa temperatura dependence sa NADES igwa nin dakulang importansya para sa praktikal na aplikasyon kaini.
An pH kan solusyon, na nadedeterminaran kan negatibong logaritmo kan konsentrasyon kan ion nin hidroheno, kritikal, orog na sa mga aplikasyon na sensitibo sa pH arog kan paggibo nin DNA, kaya an pH kan NADES dapat na maingat na pag-adalan bago gamiton. Kun kukuanon an NADES na nakabase sa citric acid bilang halimbawa, an sarong malinaw na acidic pH na 1.91 mahihiling, na laen nanggad sa medyo neutral na pH kan gliserol.
Interesante, an pH kan natural na citric acid dehydrogenase soluble solvent (NADES) nagpahiling nin bakong linear na pagbaba na uso sa paglangkaw kan temperatura. An pangyayaring ini pig-aatribwir sa nagdadakol na mga pagyugyog kan molekula na nakakadisturbo sa balanse kan H+ sa solusyon, na nagdadara sa pagporma nin mga ion na [H]+ asin, sa huri, pagbabago sa halaga kan pH. Mantang an natural na pH kan citric acid minapoon sa 3 sagkod 5, an presensya kan asidong hidroheno sa gliserol orog pang nagpapababa kan pH sagkod sa 1.91.
An gawi-gawi kan pH kan NADES na nakabase sa citrate sa temperatura na 25–60 °C pwedeng angay na irepresentar kan ekwasyon (5), na nagtatao nin sarong ekspresyon sa matematika para sa naobserbaran na uso sa pH. An Pigura 7 grapikong naglaladawan kan interesanteng relasyon na ini, na nagtatampok kan epekto kan temperatura sa pH kan NADES, na ibinareta na 1.4% para sa AMPE.
An thermogravimetric analysis (TGA) kan natural na citric acid deep eutectic solvent (NADES) sistematikong ginibo sa temperatura poon sa temperatura kan kwarto sagkod sa 500 °C. Siring sa mahihiling sa mga Pigura 8a asin b, an enot na pagkawara nin masa sagkod sa 100 °C mayormenteng huli sa nasupsop na tubig asin an tubig na may hydration na may koneksyon sa citric acid asin purong gliserol. Sarong signipikanteng pagdanay nin masa na mga 88% an naobserbaran sagkod sa 180 °C, na mayormenteng huli sa pagkabulok kan citric acid pasiring sa aconitic acid asin an kasunod na pagporma kan methylmaleic anhydride(III) sa dugang pang pagpainit (Figure 8 b). Sa itaas kan 180 °C, an malinaw na itsura kan acrolein (acrylaldehyde) sa gliserol mahihiling man, siring sa ipinapahiling sa Figure 8b37.
An thermogravimetric analysis (TGA) kan gliserol naghayag nin duwang yugto na proseso nin pagkawara nin masa. An enot na yugto (180 sagkod 220 °C) minabale sa pagporma nin acrolein, na sinusundan nin signipikanteng pagkawara nin masa sa halangkaw na temperatura poon 230 sagkod 300 °C (Figure 8a). Mantang nagdadakula an temperatura, an acetaldehyde, carbon dioxide, methane, asin hydrogen sunod-sunod na napoporma. Sa partikular, 28% sana kan masa an napagdanay sa 300 °C, na nagsusuherir na an mga intrinsic na propyedad kan NADES 8(a)38,39 pwedeng may depekto.
Tanganing makakua nin impormasyon manungod sa pagporma nin mga bagong kemikal na bogkos, an mga bagong inandam na mga suspensyon kan natural na deep eutectic solvents (NADES) pig-analisar sa paagi kan Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). An pag-analisar ginibo sa paagi nin pagkumpara kan spectrum kan NADES suspension sa mga spectra kan purong citric acid (CA) asin glycerol (Gly). An CA spectrum nagpahiling nin malinaw na mga peak sa 1752 1/cm asin 1673 1/cm, na nagrerepresentar kan mga pag-unat kan C=O bond asin karakteristiko man kan CA. Dugang pa, sarong mahalagang pagbabago sa OH bending vibration sa 1360 1/cm an naobserbaran sa rehiyon kan fingerprint, siring sa ipinapahiling sa Figure 9.
Siring man, sa kaso kan gliserol, an mga pagbalyo kan mga pagyugyog kan pag-unat asin pagduko kan OH nakua sa mga numero nin alon na 3291 1/cm asin 1414 1/cm, sunod-sunod. Ngonian, sa paagi nin pag-analisar kan spectrum kan as-prepared NADES, sarong mahalagang pagbabago sa spectrum an nakua. Siring sa ipinapahiling sa Figure 7, an pag-unat kan C=O bond nagbalyo gikan sa 1752 1/cm pasiring sa 1720 1/cm asin an bending vibration kan -OH bond kan glycerol nagbalyo gikan sa 1414 1/cm pasiring sa 1359 1/cm. An mga pagbabagong ini sa mga wavenumber nagpapahiling kan pagbabago sa electronegativity, na nagpapahiling kan pagporma nin mga bagong kemikal na bogkos sa estruktura kan NADES.