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Ekspanshon di shale den reservorionan klástiko ta krea problemanan signifikante, loke ta kondusí na instabilidat di pos. Pa motibunan ambiental, e uso di líkido di boramentu basá riba awa ku inhibidornan di shale agregá ta preferá riba líkido di boramentu basá riba zeta. Líkidonan ióniko (IL) a atraé hopi atenshon komo inhibidornan di shale debí na nan propiedatnan sintonisá i karakterístikanan elektrostátiko fuerte. Sinembargo, líkido ióniko (IL) basá riba imidazolyl, ampliamente usá den líkido di boramentu, a resultá di ta tóksiko, no-biodegradabel i karu. Solventenan eutéktiko profundo (DES) ta wòrdu konsiderá un alternativa mas kosto-efektivo i ménos tóksiko pa líkido ióniko, pero tòg nan ta kai abou di e sostenibilidat ambiental nesesario. Avansonan resien den e tereno aki a kondusí na e introdukshon di solventenan eutéktiko profundo natural (NADES), konosí pa nan berdadero amistat pa medio ambiente. E estudio aki a investigá NADES, ku ta kontené asido sítriko (komo un aseptor di enlase di hidrógeno) i gliserol (komo un donante di enlase di hidrógeno) komo aditivonan di líkido di boramentu. E fluidonan di boramentu basá riba NADES a wòrdu desaroyá di akuerdo ku API 13B-1 i nan rendimentu a wòrdu kompará ku fluidonan di boramentu basá riba klorido di potasio, líkidonan ióniko basá riba imidazolium, i fluidonan di boramentu basá riba klorido di kolina:urea-DES. E propiedatnan físikokímiko di e NADESnan propietario ta wòrdu deskribí den detaye. E propiedatnan reológiko, pèrdida di líkido, i propiedatnan di inhibishon di shale di e líkido di boramentu a wòrdu evaluá durante e estudio, i a keda demostrá ku na un konsentrashon di 3% NADES, e relashon di strès di rendimentu/viskosidat di plèstik (YP/PV) a oumentá, e diki di bolo di lodo a redusí ku 26%, i e volúmen di filtrado a redusí ku 30%. Notabelmente, NADES a logra un tasa impreshonante di inhibishon di ekspanshon di 49.14% i a oumentá produkshon di shale ku 86.36%. E resultadonan aki ta wòrdu atribuí na e abilidat di NADES pa modifiká e aktividat di superfisie, potensial zeta, i espasio entre kapanan di klei, ku ta wòrdu diskutí den e artíkulo aki pa komprondé e mekanismonan subyacente. Ta antisipá ku e líkido di boramentu sostenibel aki lo revolushoná e industria di boramentu dor di proveé ​​un alternativa no-tóksiko, kosto-efektivo i sumamente efektivo na inhibidornan tradishonal di koroshon di shale, habriendo kaminda pa práktikanan di boramentu amigabel pa medio ambiente.
Shale ta un piedra versátil ku ta sirbi komo tantu un fuente komo un reservorio di hidrokarburo, i su struktura poroso1 ta proveé ​​e potensial pa tantu produkshon komo almasenamentu di e rekursonan balioso aki. Sinembargo, shale ta riku na mineralnan di klei manera montmorillonite, smectite, kaolinite i illite, ku ta hasié propenso na hinchamentu ora e ta eksponé na awa, loke ta kondusí na instabilidat di pos durante operashonnan di boramentu2,3. E problemanan aki por kondusí na tempu no-produktivo (NPT) i un kantidat di problemanan operashonal inkluyendo tubonan pega, sirkulashon di lodo pèrdí, kolapso di pos i sushamentu di pida, oumentando tempu i kosto di rekuperashon. Tradishonalmente, fluidonan di boramentu basá riba zeta (OBDF) tabata e eskoho preferí pa formashonnan di shale debí na nan abilidat pa resistí ekspanshon di shale4. Sinembargo, e uso di fluidonan di boramentu basá riba zeta ta enserá gastunan mas haltu i riesgonan ambiental. Fluidonan di boramentu basá riba sintétiko (SBDF) a wòrdu konsiderá komo un alternativa, pero nan adecuashon na temperaturanan haltu no ta satisfaktorio. Fluidonan di boramentu basá riba awa (WBDF) ta un solushon atraktivo pasobra nan ta mas sigur, mas amigabel ku medio ambiente i mas kosto-efektivo ku OBDF5. Varios inhibidor di shale a wòrdu usá pa mehorá e abilidat di inhibishon di shale di WBDF, inkluyendo inhibidornan tradishonal manera kloruro di potasio, kalki, silikato i polímero. Sinembargo, e inhibidornan aki tin limitashonnan pa loke ta trata efektividat i impakto ambiental, spesialmente debí na e konsentrashon haltu di K+ den inhibidornan di klorido di potasio i e sensitividat di pH di silikatonan. 6 Investigadónan a eksplorá e posibilidat di usa líkido ióniko komo aditivonan di líkido di boramentu pa mehorá e reologia di líkido di boramentu i prevení hinchamentu di shale i formashon di hidrato. Sinembargo, e líkidonan ióniko aki, spesialmente esnan ku ta kontené kationnan di imidazolyl, ta generalmente tóksiko, karu, no-biodegradabel, i ta rekerí prosesonan di preparashon kompleho. Pa solushoná e problemanan aki, hende a kuminsá buska un alternativa mas ekonómiko i amigabel pa medio ambiente, loke a kondusí na e surgimentu di solventenan eutéktiko profundo (DES). DES ta un meskla eutéktiko formá pa un donante di enlase di hidrógeno (HBD) i un aseptor di enlase di hidrógeno (HBA) na un relashon i temperatura molar spesífiko. E meskla eutéktiko aki tin puntonan di smelt mas abou ku nan komponentenan individual, prinsipalmente debí na delokalisashon di karga kousa pa enlasenan di hidrogeno. Hopi faktor, inkluyendo energia di retikulo, kambio di entropia, i interakshonnan entre anionnan i HBD, ta hunga un ròl klave den baha e punto di smelt di DES.
Den estudionan anterior, vários aditivo a wòrdu agregá na e líkido di boramentu basá riba awa pa solushoná e problema di ekspanshon di shale. Por ehèmpel, Ofei et al. a agregá 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIM-Cl), ku a redusí e diki di e bolo di lodo signifikantemente (te ku 50%) i a baha e balor di YP/PV ku 11 na diferente temperatura. Huang et al. a usa líkido ióniko (spesifikamente, 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide i 1,2-bis(3-hexylimidazol-1-yl)ethane bromide) den kombinashon ku partikulonan di Na-Bt i a redusí e hinchamentu di shale signifikantemente ku 86.43% i 94.17%, respektivamente. Ademas, Yang et al. a usa 1-vinil-3-dodesilimidazolium bromide i 1-vinyl-3-tetradecylimidazolium bromide pa redusí hinchamentu di shale ku 16.91% i 5.81%, respektivamente. 13 Yang et al. tambe a usa 1-vinil-3-ethylimidazolium bromide i a redusí ekspanshon di shale ku 31.62% miéntras ku a mantené rekuperashon di shale na 40.60%. 14 Ademas, Luo et al. a usa 1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate pa redusí hinchamentu di shale ku 80%. 15, 16 Dai et al. a usa kopolimeronan líkido ióniko pa inhibi shale i a logra un oumento di 18% den rekuperashon lineal kompará ku inhibidornan di amina. 17
Líkidonan ióniko mes tin algun desbentaha, loke a pone sientífikonan buska alternativanan mas amigabel pa medio ambiente pa likidonan ióniko, i asina DES a nase. Hanjia tabata e promé pa usa solventenan eutéktiko profundo (DES) ku ta konsistí di asido propióniko di klorido di vinil (1:1), asido di klorido di vinil 3-fenilpropióniko (1:2), i asido 3-merkaptopropióniko + asido itakoniko + klorido di vinil (1:1:2), ku a inhibi e hinchamentu di e bentonita ku 8%, i 8%, i 8% 58%, respektivamente18. Den un eksperimento grátis, MH Rasul a usa un proporshon di 2:1 di gliserol i karbonato di potasio (DES) i a redusí e hinchamentu di muestranan di shale signifikantemente ku 87%19,20. Ma a usa urea:vinyl chloride pa redusí e ekspanshon di shale signifikantemente ku 67%.21 Rasul et al. E kombinashon di DES i polímero a wòrdu usá komo un inhibidor di shale di akshon dual, ku a logra un efekto di inhibishon di shale ekselente22.
Aunke solventenan eutéktiko profundo (DES) ta wòrdu konsiderá generalmente un alternativa mas bèrdè pa líkidonan ióniko, nan ta kontené tambe komponentenan potensialmente tóksiko manera salu di amonium, loke ta hasi nan eko-amistoso kuestionabel. E problema aki a kondusí na e desaroyo di solventenan eutéktiko profundo natural (NADES). Ainda nan ta wòrdu klasifiká komo DES, pero ta komponé di supstansianan natural i salu, inkluyendo kloruro di potasio (KCl), kloruro di kalsio (CaCl2), salunan di Epsom (MgSO4.7H2O), i otronan. E numeroso kombinashonnan potensial di DES i NADES ta habri un alkanse amplio pa investigashon den e área aki i ta spera di haña aplikashonnan den un variedat di tereno. Varios investigadó a desaroyá ku éksito kombinashonnan nobo di DES ku a resultá efektivo den un variedat di aplikashon. Por ehèmpel, Naser et al. 2013 a sintetisá DES basá riba karbonato di potasio i a studia su propiedatnan termofísiko, ku despues a haña aplikashonnan den e áreanan di inhibishon di hidrato, aditivonan di líkido di boramentu, delignifikashon i nanofibrilashon. 23 Jordy Kim i koleganan di trabou a desaroyá NADES basá riba asido askorbiko i a evaluá su propiedatnan antioksidante den vários aplikashon. 24 Christer et al. a desaroyá NADES basá riba asido sítriko i a identifiká su potensial komo un eksipiente pa produktonan di kolagen. 25 Liu Yi i koleganan di trabou a resumí e aplikashonnan di NADES komo medio di ekstrakshon i kromatografia den un revishon amplio, miéntras ku Misan et al. a papia tokante e aplikashonnan eksitoso di NADES den e sektor agri-alimentario. Ta imperativo pa investigadónan di fluido di boramentu kuminsá paga tinu na e efektividat di NADES den nan aplikashonnan. resiente. Na 2023, Rasul et al. a usa diferente kombinashon di solvente eutéktiko profundo natural basá riba asido askórbiko26, kloruro di kalsio27, kloruro di potasio28 i salu di Epsom29 i a logra inhibishon impreshonante di shale i rekuperashon di shale. E estudio aki ta un di e promé estudionan pa introdusí NADES (partikularmente formulashon basá riba asido sítriko i gliserol) komo un inhibidor di shale amigabel i efektivo den fluidonan di boramentu basá riba awa, ku ta karakterisá pa un stabilidat ambiental ekselente, abilidat di inhibishon di shale mehorá i rendimentu di líkido mehorá kompará ku inhibidornan tradishonal manera KCl, DES tradishonal basá riba ion ion i ion.
E estudio lo enserá e preparashon interno di NADES basá riba asido sítriko (CA) sigui pa karakterisashon físikokímiko detayá i su uso komo un aditivo di líkido di boramentu pa evaluá e propiedatnan di líkido di boramentu i su abilidat di inhibishon di hinchamentu. Den e estudio aki, CA lo fungi komo un aseptor di enlase di hidrogeno miéntras ku gliserol (Gly) lo fungi komo un donante di enlase di hidrogeno selektá a base di e kriterionan di screening di MH pa formashon/selekshon di NADES den estudionan di inhibishon di shale30. Midimentunan di spektroskopia infrakòrá di transformashon di Fourier (FTIR), difrakshon di rayo X (XRD) i potensial zeta (ZP) lo elucida e interakshonnan NADES-klei i e mekanismo ku ta subyase na e inhibishon di hinchamentu di klei. Adishonalmente, e estudio aki lo kompará e fluido di boramentu basá riba CA NADES ku DES32 basá riba 1-etil-3-metilimidazolium chloride [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl i choline chloride:urea (1:2) pa investigá nan efektividat den inhibishon i mehorashon di rendimentu di boramentu di shale.
Ásido sítriko (monohidrato), gliserol (99 USP), i urea a wòrdu kumprá for di EvaChem, Kuala Lumpur, Malaysia. Kloruro di kolina (>98%), [EMIM]Cl 98%, i kloruro di potasio a wòrdu kumprá for di Sigma Aldrich, Malaysia. E strukturanan kímiko di tur kímikonan ta wòrdu mustra den Figura 1. E diagram bèrdè ta kompará e kímikonan prinsipal usá den e estudio aki: líkido ióniko di imidazolyl, klorido di kolina (DES), asido sítriko, gliserol, kloruro di potasio, i NADES (asido sítriko i gliserol). E tabel di eko-amistad di e kímikonan usá den e estudio aki ta wòrdu presentá den Tabel 1. Den e tabel, kada kímikonan ta wòrdu evaluá a base di toksisidat, biodegradabilidat, kosto i sostenibilidat ambiental.
Strukturanan kímiko di e materialnan usá den e estudio aki: (a) asido sítriko, (b) [EMIM]Cl, (c) klorido di kolina, i (d) gliserol.
Kandidatonan pa donante di enlase di hidrógeno (HBD) i aseptor di enlase di hidrógeno (HBA) pa e desaroyo di NADES basá riba CA (solvente eutéktiko profundo natural) a wòrdu selektá kuidadosamente segun e kriterionan di selekshon di MH 30, ku ta destiná pa e desaroyo di NADES komo inhibidornan di shale efektivo. Di akuerdo ku e kriterio aki, komponentenan ku un kantidat grandi di donante i aseptadó di enlase di hidrogeno i tambe gruponan funshonal polar ta wòrdu konsiderá adekuá pa e desaroyo di NADES.
Ademas, e líkido ióniko [EMIM]Cl i e klorido di kolina:solvente eutéktiko profundo di urea (DES) a wòrdu selektá pa komparashon den e estudio aki pasobra nan ta wòrdu usá ampliamente komo aditivonan di líkido di boramentu33,34,35,36. Ademas, a kompará kloruro di potasio (KCl) pasobra e ta un inhibidor komun.
Ásido sítriko i gliserol a wòrdu mesklá den diferente proporshon molar pa optené meskla eutéktiko. Inspekshon visual a mustra ku e meskla eutéktiko tabata un líkido homogéneo i transparente sin turbididat, indikando ku e donante di enlase di hidrógeno (HBD) i e aseptor di enlase di hidrógeno (HBA) a wòrdu mesklá ku éksito den e komposishon eutéktiko aki. Eksperimentunan preliminar a wòrdu kondusí pa opservá e komportashon dependiente di temperatura di e proseso di meskla di HBD i HBA. Di akuerdo ku e literatura disponibel, e proporshon di meskla eutéktiko a wòrdu evaluá na tres temperatura spesífiko riba 50 °C, 70 °C i 100 °C, indikando ku e temperatura eutéktiko ta normalmente den e rango di 50–80 °C. Un balansa digital di Mettler a wòrdu usá pa pisa e komponentenan di HBD i HBA ku eksaktitut, i un plachi kayente di Thermo Fisher a wòrdu usá pa keinta i stir e HBD i HBA na 100 rpm bou di kondishonnan kontrolá.
E propiedatnan termofísiko di nos solvente eutéktiko profundo (DES) sintetisá, inkluyendo densidat, tenshon di superfisie, índise di refrakshon i viskosidat, a wòrdu midi ku eksaktitut riba un rango di temperatura di 289.15 pa 333.15 K. Mester tuma nota ku e rango di temperatura aki a wòrdu skohé prinsipalmente debí na e limitashonnan eksistente di e ekipo. E analisis amplio a inkluí un estudio profundo di vários propiedat termofísiko di e formulashon di NADES aki, revelando nan komportashon riba un rango di temperatura. Enfoká riba e rango di temperatura spesífiko aki ta duna bista riba e propiedatnan di NADES ku ta di importansia partikular pa un kantidat di aplikashon.
E tenshon di superfisie di NADES manera prepará a wòrdu midi den e rango di 289.15 pa 333.15 K usando un meter di tenshon interfasial (IFT700). Gotanan di NADES ta wòrdu formá den un kamber yená ku un volúmen grandi di líkido usando un aguja kapilar bou di kondishonnan di temperatura i preshon spesífiko. Sistemanan di imágen moderno ta introdusí parameternan geométriko apropiá pa kalkulá e tenshon interfasial usando e ekuashon di Laplace.
Un refraktometer ATAGO a wòrdu usá pa determiná e índise di refrakshon di NADES resien prepará riba e rango di temperatura di 289.15 pa 333.15 K. E instrumento ta usa un mòdul termal pa regulá e temperatura pa kalkulá e grado di refrakshon di lus, eliminando e nesesidat pa un baño di awa di temperatura konstante. E superfisie di prisma di e refraktometer mester wòrdu limpia i e solushon di muestra mester wòrdu distribuí uniformemente riba dje. Kalibrá ku un solushon standart konosí, i despues lesa e índise di refrakshon for di e pantaya.
E viskosidat di NADES manera prepará a wòrdu midi riba e rango di temperatura di 289.15 pa 333.15 K usando un viskometer rotashonal di Brookfield (tipo kriogéniko) na un velosidat di kòrtamentu di 30 rpm i un tamaño di spindel di 6. E viskosidat ta midi viskosidat dor di determiná e torsi nesesario pa rotá e spindel na un muestra konstante den un muestra di líkido. Despues ku e muestra ta wòrdu poné riba e pantaya bou di e spindel i será, e viskometer ta mustra e viskosidat den centipoise (cP), dunando informashon balioso riba e propiedatnan reológiko di e líkido.
Un meter di densidat portátil DMA 35 Basic a wòrdu usá pa determiná e densidat di un solvente eutéktiko profundo natural (NDEES) resien prepará den e rango di temperatura di 289.15–333.15 K. Komo ku e aparato no tin un keintadó inkorporá, e mester wòrdu pre-kalentá na e temperatura spesifiká (± 2 °C) promé ku usa e meter di densidat NES. Saka por lo ménos 2 ml di muestra dor di e tubo, i e densidat lo wòrdu mustra mesora riba e pantaya. Ta bon pa menshoná ku debí na e falta di un heater inkorporá, e resultadonan di midimentu tin un eror di ± 2 °C.
Pa evaluá e pH di NADES resien prepará den e rango di temperatura di 289.15–333.15 K, nos a usa un pH meter di banki di Kenis. Komo ku no tin un aparato di keintamentu inkorporá, NADES a wòrdu keintá promé na e temperatura deseá (±2 °C) usando un hotplate i despues a midi direktamente ku un pH meter. Sumergi e sonda di pH meter kompletamente den NADES i registrá e balor final despues ku e lesamentu a stabilisá.
Análisis termogravimétriko (TGA) a wòrdu usá pa evaluá e stabilidat termal di solventenan eutektiko profundo natural (NADES). A analisá e muestranan durante di keintamentu. Usando un balansa di haltu presishon i monitoriá e proseso di keintamentu kuidadosamente, a generá un gráfiko di pèrdida di masa kontra temperatura. NADES a wòrdu keintá di 0 pa 500 °C na un velosidat di 1 °C pa minüt.
Pa kuminsá e proseso, e muestra di NADES mester ta kompletamente mesklá, homogeneisá, i kita e humedat di superfisie. E muestra prepará ta wòrdu poné den un kuveta TGA, ku ta tipikamente trahá di un material inerte manera aluminio. Pa garantisá resultadonan eksakto, instrumentonan TGA ta wòrdu kalibrá usando materialnan di referensia, tipikamente normanan di peso. Unabes kalibrá, e eksperimento di TGA ta kuminsá i e muestra ta wòrdu keintá na un manera kontrolá, normalmente na un velosidat konstante. Monitoreo kontinuo di e relashon entre peso di muestra i temperatura ta un parti klave di e eksperimento. Instrumentonan di TGA ta rekohé dato riba temperatura, peso, i otro parameternan manera fluho di gas òf temperatura di muestra. Unabes ku e eksperimento di TGA ta kompleto, e datonan rekohé ta wòrdu analisá pa determiná e kambio den peso di e muestra komo un funshon di temperatura. E informashon aki ta balioso pa determiná e rangonan di temperatura asosiá ku kambionan físiko i kímiko den e muestra, inkluyendo prosesonan manera smeltmentu, evaporashon, oksidashon òf deskomposishon.
E líkido di boramentu basá riba awa a wòrdu formulá kuidadosamente segun e norma API 13B-1, i su komposishon spesífiko ta lista den Tabel 2 pa referensia. A kumpra ácido sítriko i gliserol (99 USP) serka Sigma Aldrich, Malaysia pa prepará e solvente eutektiko profundo natural (NADES). Ademas, e inhibidor di shale konvenshonal klorido di potasio (KCl) tambe a wòrdu kumprá serka Sigma Aldrich, Malaysia. 1-etil, 3-methylimidazolium chloride ([EMIM]Cl) ku un puresa di mas ku 98% a wòrdu selektá debí na su efekto signifikante den mehorashon di e reologia di fluido di boramentu i inhibishon di shale, loke a wòrdu konfirmá den estudionan anterior. Tantu KCl komo ([EMIM]Cl) lo wòrdu usá den e analisis komparativo pa evaluá e rendimentu di inhibishon di shale di NADES.
Hopi investigadó ta preferá di usa slaknan di bentonita pa studia hinchamentu di shale pasobra bentonita ta kontené e mesun grupo “montmorillonite” ku ta kousa hinchamentu di shale. Obtené muestranan di núkleo di shale real ta un reto pasobra e proseso di núkleo ta destabilisá e shale, resultando den muestranan ku no ta kompletamente shale pero ku tipikamente ta kontené un meskla di kapanan di piedra di santu i piedra di kalki. Ademas, muestranan di shale tipikamente ta falta e gruponan di montmorillonite ku ta kousa hinchamentu di shale i pues no ta adekuá pa eksperimentonan di inhibishon di hinchamentu.
Den e estudio aki, nos a usa partikulonan di bentonita rekonstituí ku un diameter di aproksimadamente 2.54 cm. E granulanan a wòrdu trahá dor di primi 11.5 gram di polvo di bentonita di sodio den un prensa hidráuliko na 1600 psi. E diki di e granulanan a wòrdu midi ku eksaktitut promé ku a pone nan den un dilatometer lineal (LD). Despues a hinka e partikulonan den muestranan di líkido di boramentu, inkluyendo muestranan di base i muestranan inyektá ku inhibidornan usá pa prevení hinchamentu di shale. E kambio den diki di granula despues a wòrdu monitoriá kuidadosamente usando e LD, ku midimentunan registrá na intervalonan di 60 sekònde pa 24 ora.
Difrakshon di rayonan X a mustra ku e komposishon di bentonita, spesialmente su komponente di 47% di montmorillonita, ta un faktor klave pa komprondé su karakterístikanan geológiko. Entre e komponentenan di montmorillonite di bentonite, montmorillonite ta e komponente prinsipal, ku ta konta pa 88.6% di e komponentenan total. Miéntras tantu, kuarso ta konta pa 29%, ilit pa 7%, i karbonato pa 9%. Un parti chikitu (mas o ménos 3.2%) ta un meskla di illite i montmorillonite. Ademas, e ta kontené elementonan oligoelemento manera Fe2O3 (4.7%), aluminosilikato di plata (1.2%), muscovite (4%), i fosfato (2.3%). Ademas, kantidatnan chikitu di Na2O (1.83%) i silikato di heru (2.17%) ta presente, loke ta hasi posibel pa apresiá kompletamente e elementonan konstituyente di bentonita i nan proporshonnan respektivo.
E sekshon di estudio amplio aki ta detayá e propiedatnan reológiko i di filtrashon di muestranan di líkido di boramentu prepará usando solvente eutektiko profundo natural (NADES) i usá komo un aditivo di líkido di boramentu na diferente konsentrashon (1%, 3% i 5%). Despues a kompará i analisá e muestranan di slurry basá riba NADES ku muestranan di slurry ku ta konsistí di klorido di potasio (KCl), CC:urea DES (solvente eutéktiko profundo di klorido di kolina:urea) i líkido ióniko. Un kantidat di parameter klave a wòrdu kubri den e estudio aki inkluyendo lesamentu di viskosidat optené usando un viskometer FANN promé i despues di eksposishon na kondishonnan di envehesimentu na 100°C i 150°C. A tuma midimentu na diferente velosidat di rotashon (3 rpm, 6 rpm, 300 rpm i 600 rpm) loke ta permití un analisis amplio di e komportashon di e líkido di boramentu. E datonan optené por wòrdu usá despues pa determiná propiedatnan klave manera punto di rendimentu (YP) i viskosidat di plèstik (PV), ku ta duna bista riba e rendimentu di e fluido bou di vários kondishon. Pruebanan di filtrashon di preshon haltu di temperatura haltu (HPHT) na 400 psi i 150°C (temperaturanan típiko den posnan di temperatura haltu) ta determiná e rendimentu di filtrashon (diki di bolo i volúmen di filtrashon).
E sekshon aki ta utilisá ekipo di último generashon, e Grace HPHT Linear Dilatometer (M4600), pa evaluá profundamente e propiedatnan di inhibishon di hinchamentu di shale di nos fluidonan di boramentu basá riba awa. E LSM ta un mashin di último generashon ku ta konsistí di dos komponente: un kompaktadó di plachi i un dilatometer lineal (modelo: M4600). Plachinan di bentonita a wòrdu prepará pa analisis usando e Grace Core/Plate Compactor. Despues e LSM ta proveé ​​datonan di hinchamentu inmediato riba e plachinan aki, loke ta permití un evaluashon amplio di e propiedatnan di inhibishon di hinchamentu di e shale. Pruebanan di ekspanshon di shale a wòrdu kondusí bou di kondishonnan di ambiente, esta, 25°C i 1 psia.
Prueba di stabilidat di shale ta enserá un prueba klave ku hopi bia ta wòrdu referí na dje komo e prueba di rekuperashon di shale, prueba di dip di shale òf prueba di dispershon di shale. Pa kuminsá e evaluashon aki, e kòrtamentunan di shale ta wòrdu separá riba un pantaya #6 BSS i despues ta wòrdu poné riba un pantaya #10. Despues e kòrtamentunan ta wòrdu alimentá na un tanki di retenshon kaminda nan ta wòrdu mesklá ku un líkido di base i lodo di boramentu ku ta kontené NADES (Solvent Eutéktiko Profundo Natural). E siguiente paso ta pa pone e meskla den un fòrnu pa un proseso intenso di lora kayente, sigurando ku e kòrtamentu i lodo ta kompletamente mesklá. Despues di 16 ora, e steknan ta wòrdu kita for di e pulpa dor di laga e shale deskomponé, loke ta resultá den un redukshon den peso di e steknan. E tèst di rekuperashon di shale a wòrdu kondusí despues ku e kòrtamentunan di shale a wòrdu tené den lodo di boramentu na 150°C i 1000 psi. inch denter di 24 ora.
Pa midi e rekuperashon di e lodo di shale, nos a filtr’é dor di un pantaya mas fini (40 mesh), despues a lab’é kompletamente ku awa, i finalmente a seku’é den un fòrnu. E prosedura penoso aki ta permití nos kalkulá e lodo rekuperá kompará ku e peso original, kalkulando na final e porsentahe di lodo di shale rekuperá ku éksito. E fuente di e muestranan di shale ta di Distrito di Niah, Distrito di Miri, Sarawak, Malaysia. Promé ku e tèstnan di dispershon i rekuperashon, e muestranan di shale a wòrdu sometí na un analisis di difrakshon di rayo X (XRD) profundo pa kalkulá nan komposishon di klei i konfirmá nan adekuashon pa tèst. E komposishon di mineral di klei di e muestra ta lo siguiente: ilit 18%, kaolinit 31%, klorit 22%, vermikulit 10%, i mika 19%.
Tenshon di superfisie ta un faktor klave ku ta kontrolá e penetrashon di kationnan di awa den mikroporonan di shale via akshon kapilar, ku lo wòrdu studia den detaye den e sekshon aki. E artíkulo aki ta analisá e ròl di tenshon di superfisie den e propiedat kohesivo di fluidonan di boramentu, resaltando su influensia importante riba e proseso di boramentu, spesialmente inhibishon di shale. Nos a usa un tensiometer interfasial (IFT700) pa midi ku eksaktitut e tenshon di superfisie di muestranan di líkido di boramentu, revelando un aspekto importante di komportashon di líkido den e konteksto di inhibishon di shale.
E sekshon aki ta trata den detaye e espasio di e kapa d, ku ta e distansia entre e kapanan entre e kapanan di aluminosilikato i un kapa di aluminosilikato den klei. E analisis a kubri muestranan di lodo muha ku ta kontené 1%, 3% i 5% CA NADES, i tambe 3% KCl, 3% [EMIM]Cl i 3% CC:urea basá riba DES pa komparashon. Un difraktometer di rayo X di banki di último generashon (D2 Phaser) ku ta operá na 40 mA i 45 kV ku radiashon Cu-Kα (λ = 1.54059 Å) a hunga un ròl krusial den registrá e piknan di difrakshon di rayo X di tantu muestranan di Na-Bt muhá komo seku. E aplikashon di e ekuashon di Bragg ta permití e determinashon eksakto di e espasio di e kapa d, dunando asina informashon balioso riba e komportashon di klei.
E sekshon aki ta utilisá e instrumento avansá di Malvern Zetasizer Nano ZSP pa midi potensial zeta ku eksaktitut. E evaluashon aki a proveé ​​informashon balioso riba e karakterístikanan di karga di muestranan di lodo diluí ku ta kontené 1%, 3%, i 5% CA NADES, i tambe 3% KCl, 3% [EMIM]Cl, i 3% CC:DES basá riba urea pa analisis komparativo. E resultadonan aki ta kontribuí na nos komprondementu di e stabilidat di komponentenan koloidal i nan interakshonnan den líkido.
E muestranan di klei a wòrdu analisá promé i despues di eksposishon na solvente eutektiko profundo natural (NADES) usando un mikroskopio elektróniko di skan di emishon di kampo Zeiss Supra 55 VP (FESEM) ekipá ku rayonan X dispersivo di energia (EDX). E resolushon di imágen tabata 500 nm i e energia di e rayo di elektrón tabata 30 kV i 50 kV. FESEM ta proveé ​​visualisashon di resolushon haltu di e morfologia di superfisie i karakterístikanan struktural di e muestranan di klei. E ophetivo di e estudio aki tabata pa optené informashon tokante e efekto di NADES riba e muestranan di klei dor di kompará e imágennan optené promé i despues di eksposishon.
Den e estudio aki, teknologia di mikroskopia di elektrón di skan di emishon di tereno (FESEM) a wòrdu usá pa investigá e efekto di NADES riba muestranan di klei na nivel mikroskópiko. E meta di e estudio aki ta pa elucida e aplikashonnan potensial di NADES i su efekto riba morfologia di klei i tamaño promedio di partikulo, ku lo duna informashon balioso pa investigashon riba e tereno aki.
Den e estudio aki, a usa barnan di eror pa deskribí visualmente e variabilidat i insertidumbre di e eror di porsentahe promedio (AMPE) den kondishonnan eksperimental. En bes di traha un grafiko di balornan individual di AMPE (ya ku trahamentu di balornan di AMPE por skonde tendensianan i eksagerá variashonnan chikí), nos ta kalkulá barnan di eror usando e regla di 5%. E aserkamentu aki ta sigurá ku kada bara di eror ta representá e intervalo den kua e intervalo di konfiansa di 95% i 100% di e balornan di AMPE ta spera di kai, dunando asina un resúmen mas kla i mas konkiso di e distribushon di dato pa kada kondishon eksperimental. Usando barnan di eror basá riba e regla di 5% ta mehorá asina e interpretabilidat i konfiabilidat di representashonnan gráfiko i ta yuda duna un komprondementu mas detayá di e resultadonan i nan implikashonnan.
Den e síntesis di solventenan eutéktiko profundo natural (NADES), vários parameter klave a wòrdu studia kuidadosamente durante e proseso di preparashon interno. E faktornan krítiko aki ta inkluí temperatura, relashon molar i velosidat di meskla. Nos eksperimentonan ta mustra ku ora HBA (ácido sítriko) i HBD (gliserol) ta wòrdu mesklá na un proporshon molar di 1:4 na 50°C, un meskla eutéktiko ta wòrdu formá. E karakterístika distintivo di e meskla eutéktiko ta su aparensia transparente i homogéneo, i e ousensia di sedimento. Pues, e paso klave aki ta destaká e importansia di e relashon molar, temperatura i velosidat di meskla, entre kua e relashon molar tabata e faktor mas influente den e preparashon di DES i NADES, manera ta mustra den Figura 2.
E índise di refrakshon (n) ta ekspresá e relashon di e velosidat di lus den un vakuo pa e velosidat di lus den un di dos medio, mas denso. E índise di refrakshon ta di interes partikular pa solventenan eutektiko profundo natural (NADES) ora ta konsiderá aplikashonnan optikamente sensitivo manera biosensornan. E índise di refrakshon di e NADES studiá na 25 °C tabata 1.452, ku ta interesantemente mas abou ku esun di gliserol.
Ta bon pa menshoná ku e índise di refrakshon di NADES ta baha ku temperatura, i e tendensia aki por wòrdu deskribí ku eksaktitut pa fórmula (1) i Figura 3, ku e eror di porsentahe promedio apsoluto (AMPE) yegando 0%. E komportashon dependiente di temperatura aki ta wòrdu splika dor di e bahada den viskosidat i densidat na temperaturanan haltu, kousando ku e lus ta biaha dor di e medio na un velosidat mas haltu, resultando den un balor di índise di refrakshon (n) mas abou. E resultadonan aki ta duna bista balioso riba e uso stratégiko di NADES den detekshon optiko, resaltando nan potensial pa aplikashonnan di biosensor.
Tenshon di superfisie, ku ta reflehá e tendensia di un superfisie líkido pa minimalisá su área, ta di gran importansia pa evaluá e adecuashon di solventenan eutéktiko profundo natural (NADES) pa aplikashonnan basá riba preshon kapilar. Un estudio di tenshon di superfisie den e rango di temperatura di 25–60 °C ta duna informashon balioso. Na 25 °C, e tenshon di superfisie di NADES basá riba asido sítriko tabata 55.42 mN/m, ku ta signifikantemente mas abou ku esun di awa i gliserol. Figura 4 ta mustra ku e tenshon di superfisie ta baha signifikantemente ku oumento di temperatura. E fenómeno aki por wòrdu splika dor di un oumento den energia kinétiko molekular i un bahada siguiente den forsanan atraktivo intermolekular.
E tendensia di bahada lineal di tenshon di superfisie opservá den e NADES studiá por wòrdu bon ekspresá dor di ekuashon (2), ku ta ilustrá e relashon matemátiko básiko den e rango di temperatura di 25–60 °C. E grafiko den Figura 4 ta deskribí klaramente e tendensia di tenshon di superfisie ku temperatura ku un eror di porsentahe promedio apsoluto (AMPE) di 1.4%, ku ta kalkulá e eksaktitut di e balornan di tenshon di superfisie raportá. E resultadonan aki tin implikashonnan importante pa komprondé e komportashon di NADES i su aplikashonnan potensial.
Komprondementu di e dinámika di densidat di solventenan eutéktiko profundo natural (NADES) ta krusial pa fasilitá nan aplikashon den numeroso estudionan sientífiko. E densidat di NADES basá riba asido sítriko na 25°C ta 1.361 g/cm3, ku ta mas haltu ku e densidat di e gliserol mayor. E diferensia aki por wòrdu splika dor di e adishon di un aseptor di enlase di hidrógeno (ácido sítriko) na gliserol.
Tumando NADES basá riba sitrato komo un ehèmpel, su densidat ta baha te na 1.19 g/cm3 na 60°C. E oumento den energia kinétiko ora di keintamentu ta kousa ku e molèkülnan di NADES ta dispersá, kousando ku nan ta okupá un volúmen mas grandi, loke ta resultá den un bahada den densidat. E bahada di densidat opservá ta mustra un sierto korelashon lineal ku e oumento di temperatura, ku por wòrdu ekspresá korektamente pa medio di fórmula (3). Figura 5 ta presentá gráfikamente e karakterístikanan aki di e kambio di densidat di NADES ku un eror di porsentahe promedio apsoluto (AMPE) di 1.12%, ku ta proveé ​​un midi kuantitativo di e eksaktitut di e balornan di densidat raportá.
Viskosidat ta e forsa atraktivo entre diferente kapa di un líkido den moveshon i ta hunga un ròl klave den komprondé e aplikabilidat di solventenan eutéktiko profundo natural (NADES) den vários aplikashon. Na 25 °C, e viskosidat di NADES tabata 951 cP, ku ta mas haltu ku esun di gliserol.
E bahada opservá den viskosidat ku oumento di temperatura ta wòrdu splika prinsipalmente dor di e debilitamentu di forsanan atraktivo intermolekular. E fenómeno aki ta resultá den un bahada den e viskosidat di e líkido, un tendensia demostrá klaramente den Figura 6 i kalkulá pa Ekuashon (4). Notabelmente, na 60°C, e viskosidat ta baha te na 898 cP ku un eror di porsentahe promedio (AMPE) di 1.4%. Un komprondementu detayá di e dependensia di viskosidat kontra temperatura den NADES ta di gran importansia pa su aplikashon práktiko.
E pH di e solushon, determiná pa e logaritmo negativo di e konsentrashon di ion di hidrógeno, ta kritiko, spesialmente den aplikashonnan sensitivo na pH manera síntesis di DNA, pues e pH di NADES mester wòrdu studia kuidadosamente promé ku uso. Tumando NADES basá riba asido sítriko komo un ehèmpel, por opservá un pH distintamente asidiko di 1.91, ku ta den kontraste fuerte ku e pH relativamente neutral di gliserol.
Interesantemente, e pH di e solvente solubel di asido sítriko natural (NADES) a mustra un tendensia di bahada no-lineal ku oumento di temperatura. E fenómeno aki ta wòrdu atribuí na e vibrashonnan molekular oumentá ku ta stroba e balansa di H+ den e solushon, loke ta kondusí na formashon di ionnan [H]+ i, na su turno, un kambio den e balor di pH. Miéntras ku e pH natural di asido sítriko ta varia di 3 pa 5, e presensia di hidrogeno asidiko den gliserol ta baha e pH mas ainda te na 1.91.
E komportashon di pH di NADES basá riba sitrato den e rango di temperatura di 25–60 °C por wòrdu representá apropiadamente pa ekuashon (5), ku ta proveé ​​un ekspreshon matemátiko pa e tendensia di pH opservá. Figura 7 ta deskribí gráfikamente e relashon interesante aki, resaltando e efekto di temperatura riba e pH di NADES, ku ta wòrdu raportá di ta 1.4% pa AMPE.
Análisis termogravimétriko (TGA) di solvente eutéktiko profundo di asido sítriko natural (NADES) a wòrdu realisá sistematikamente den e rango di temperatura di temperatura di kamber te ku 500 °C. Manera por mira for di Figuranan 8a i b, e pèrdida di masa inisial te ku 100 °C tabata prinsipalmente debí na e awa apsorbé i e awa di hidratashon asosiá ku asido sítriko i gliserol puru. Un retenshon di masa signifikante di alrededor di 88% a wòrdu opservá te ku 180 °C, ku tabata prinsipalmente debí na e deskomposishon di asido sítriko pa asido akonítiko i e formashon siguiente di anhidrido metilmaleiko(III) despues di mas keintamentu (Figura 8 b). Riba 180 °C, un aparensia kla di akrolein (akrilaldehído) den gliserol tambe por a wòrdu opservá, manera ta mustra den Figura 8b37.
Análisis termogravimétriko (TGA) di gliserol a revelá un proseso di pèrdida di masa den dos fase. E fase inisial (180 pa 220 °C) ta enserá e formashon di acrolein, sigui pa pèrdida di masa signifikante na temperaturanan haltu di 230 pa 300 °C (Figura 8a). Segun ku e temperatura ta oumentá, asetaldehído, dióksido di karbon, metan i hidrogeno ta wòrdu formá sekuensialmente. Notabelmente, solamente 28% di e masa a keda retené na 300 °C, loke ta sugerí ku e propiedatnan intrínseko di NADES 8(a)38,39 por ta defekto.
Pa optené informashon tokante e formashon di vínkulonan kímiko nobo, suspenshonnan fresku prepará di solventenan eutektiko profundo natural (NADES) a wòrdu analisá pa medio di spektroskopia infrakòrá di transformashon di Fourier (FTIR). E analisis a wòrdu realisá dor di kompará e spektrum di e suspenshon di NADES ku e spektronan di asido sítriko puru (CA) i gliserol (Gly). E spektrum di CA a mustra piknan kla na 1752 1/cm i 1673 1/cm, ku ta representá e vibrashonnan di strekmentu di e enlase C=O i tambe ta karakterístiko di CA. Ademas, un kambio signifikante den e vibrashon di doblamentu di OH na 1360 1/cm a wòrdu opservá den e region di fingerprint, manera ta mustra den Figura 9.
Di mes manera, den kaso di gliserol, e kambionan di vibrashonnan di strechmentu i doblamentu di OH a wòrdu hañá na numbernan di ola di 3291 1/cm i 1414 1/cm, respektivamente. Awor, dor di analisá e spektrum di NADES manera prepará, a haña un kambio signifikante den e spektrum. Manera ta mustra den Figura 7, e vibrashon di strekmentu di e enlase C=O a kambia di 1752 1/cm pa 1720 1/cm i e vibrashon di doblamentu di e enlase -OH di gliserol a kambia di 1414 1/cm pa 1359 1/cm. E kambionan aki den numbernan di ola ta indiká e kambio den elektronegatividat, ku ta indiká e formashon di vínkulonan kímiko nobo den e struktura di NADES.