1 العينة والمواد
عينات CAD: CAD-1 ، CAD-2 ، CAD-3 ، CAD-7 ، معلمات التركيب الجزيئي ذات الصلة موضحة في التقرير السابق [3] ؛ تربة Anqiu: أنتجها مصنع Shandong Anqiu للبنتونيت ، يوضح تحليل حيود الأشعة السينية أن مكوناته الرئيسية هي: مونتموريلونيت الكالسيوم ، مخبوز عند 120 درجة مئوية لمدة 7 ساعات ويمر عبر غربال 100 شبكة قبل الاستخدام ؛ FA-367 ، XY-27: مقدمة من مصنع كيماويات حقول النفط التابع لمعهد البترول الجنوبي الغربي.
1.2 اختبار تورم ترطيب الطينتم تحضير قرص الطين من تربة Anqiu ، وتم فحص ارتفاع التورم في محاليل اختبار مختلفة عن طريق مقياس توسع WZ-2 (من إنتاج Nanjing Soil Instrument Factory). احسب معدل التمدد الخطي V لقرص الصلصال وفقًا لـ Vf = (Ht-H0) / H0 × 100٪ ، حيث H0 هو الارتفاع الأولي للقرص الطيني ، و Ht هو ارتفاع التورم للقرص الصلصالي في الوقت t.
1.3 اختبار أداء الطينتم تحضير الملاط الأساسي وفقًا لنسبة الكتلة لتربة Anqiu والمياه النقية والمياه كـ 3.0: 0.3: 100 ، وتم قياس جدول الملاط قبل وبعد معالجة العينة بمساعدة مقياس اللزوجة الدورانية ZNN-3 ( من إنتاج Qingdao Camera Factory) وفقًا للطريقة التقليدية [4]. اللزوجة الظاهرة ηa ، اللزوجة البلاستيكية η وقوة القص الديناميكية τ0.
1.4 تحليل حيود الأشعة السينيةتم تجفيف عينات الطين المميهة والمتورمة بالهواء وتجفيفها بالفراغ ، ثم تم تحليلها بواسطة مقياس حيود Rigaku D / max-IIIA X-ray. أشعل النار النحاس ، أحادي اللون من الجرافيت ، جهد العمل 40 كيلو فولت ، تدفق الأنبوب 40 مللي أمبير.
1.5 مسح المراقبة بالمجهر الإلكترونيتم تجفيف عينات الطين المائي والممتد بالهواء وتجفيفها بالتفريغ الهوائي ، ثم رشها بالذهب باستخدام جهاز رش أيوني. لوحظ الشكل المورفولوجي للعينات باستخدام مجهر هيتاشي الإلكتروني الماسح S-520. ضغط 25 كيلو فولت.
1.6 تحديد التحلل البيولوجيتم استخدام طريقة اللزوجة [5] للتوصيف النسبي ، وتم التحقق من تغيير لزوجة محلول العينة مع وقت التحلل المائي الأنزيمي في وجود السليولاز عن طريق مقياس اللزوجة الدوراني من نوع RHEOTEST 2 (تم إنتاجه في ألمانيا الغربية) . درجة حرارة التحلل الأنزيمي 32 ℃ ، وقيمة الأس الهيدروجيني للمحلول 6-7.
2 النتائج والمناقشة
2.1 قمع الأداءتم إجراء تجارب ترطيب وتورم الطين باستخدام المحاليل المائية CAD-1 و CAD-2 و CAD-3 و CAD-7 بتركيز 0.2 ٪ (وقت النقع لمدة 12 ساعة) وخلطها بالماء و CMC و AM graft copolymer (CA) بتركيز 0.2٪. ) محلول مائي للمقارنة ، النتائج موضحة في الجدول 1.
الجدول 1 البيانات التجريبية لتورم الطين الطين
* CA-carboxymethylcellulose كوبوليمر أكريلاميد مطعمة.
تتمتع عينات CAD التي تم فحصها بقدرة أكبر على تثبيط ترطيب وانتفاخ الطين من البوليمر الأنيوني CA ، كما أن تأثير التثبيط له علاقة كبيرة بالتركيب الجزيئي. كلما زاد الوزن الجزيئي (المعبر عنه نسبيًا بواسطة [η]) لـ CAD-1 و CAD-2 و CAD-3 مع قابلية جيدة للذوبان في الماء ، كلما زاد محتوى الكاتيون ، كان الأداء المثبط أفضل ، والذي يتماشى مع القانون العام من مثبطات مغلفة بالبوليمر [6] ؛ بينما CAD-7 ، الذي له ارتباط قوي بين مجموعتي الأيونات الموجبة والسالبة في السلسلة الجزيئية (المحلول المائي حليبي) ، يحاول الحصول على محتوى كاتيوني أعلى [η] من CAD-2 و CAD-3 ، ولكن التأثير المثبط واضح. أقل من CAD-2 و CAD-3. لذلك ، بالإضافة إلى الوزن الجزيئي ومحتوى الكاتيون ، فإن العامل الرئيسي الذي يؤثر على أداء تثبيط CAD هو الارتباط بين مجموعات الأيونات الموجبة والسالبة في السلسلة الجزيئية.
وفقًا لـ Sheu et al. [6] ، يتم تحقيق التأثير المثبط للبوليمر بشكل أساسي من خلال تكوين طبقة امتصاص كثيفة مغلفة بالبوليمر على سطح جزيئات الطين ، مما يؤدي إلى إضعاف الاتصال بين جزيئات الماء الحر وسطح الطين والتسلل بين الطبقات البلورية. وهذا الرأي أكده البحث في هذه الورقة إلى حد ما. يمكن أن نرى من الشكل 1 أن التباعد بين الكواكب d (001) لعينات الطين المعالجة بالماء و 0.2 ٪ من محلول مائي CAD-3 لا يختلف كثيرًا ، مما يشير إلى أن تأثير CAD والطين يقتصر بشكل أساسي على السطح الخارجي من جزيئات الطين ولا يدخل الطين. يوضح الشكل 2 أن جزيئات عينة الطين المشبعة بالماء موجودة في التكتلات وهناك فجوات كبيرة بين الجزيئات. هيكل كثيف. لذلك ، يمكن اعتبار أنه كلما كان التفاعل أقوى بين جزيئات CAD وسطح الطين المشحون سالبًا ، زاد كثافة الطلاء المتشكل ، وزادت القدرة التثبيطية. التأثير المثبط لـ zwitterionic CAD أفضل بشكل عام من تأثير CA الأنيوني ، على وجه التحديد لأن جزيء CAD يحتوي على كمية معينة من كاتيونات ملح الأمونيوم الرباعية التي يمكن أن تتفاعل بقوة مع سطح الطين ؛ التأثير المثبط لـ CAD-7 أفضل من تأثير CAD-2 أو CAD- 3 ضعيف ، لأن الارتباط بين المجموعات يؤثر بشكل كبير على طول السلسلة الجزيئي الفعال والمحتوى الكاتيوني الفعال الذي يمكن أن يعزز جزيئات CAD لتشكيل أفلام كثيفة على الطين سطح - المظهر الخارجي.
تم إجراء مقارنة أولية للأداء بين CAD-3 و FA-367 ، وهو مثبط مذبذب مغطى بالبوليمر يستخدم على نطاق واسع في حقول النفط المحلية.
2.2 أداء الخلطيوضح الجدول 2 خصائص معالجة CAD-3 و CAD-7 و FA-367 في ملاط قاعدة المياه العذبة للتربة Anqiu بنسبة 3 ٪.
الجدول 2 خصائص معالجة البوليمرات في 3٪ ملاط قاعدة المياه العذبة للتربة Anqiu
يتضح من الجدول 2 أنه مع إضافة CAD-3 ، زادت قيم ηa و p و 0 من ملاط قاعدة المياه العذبة بسرعة ؛ عند إضافة 0.1٪ ، كان تأثير زيادة اللزوجة لـ CAD-3 و CAD-7 أفضل من تأثير FA-367. من المعتقد عمومًا أن تعزيز لزوجة البوليمرات في الطين يأتي بشكل أساسي من جانبين [4]: الأول هو اتصال الشبكة بين البوليمر وجزيئات الطين ؛ والآخر هو ترطيب الأيونات والمجموعات القطبية في جزيئات البوليمر. لا تحتوي سلسلة جزيئات CAD على مجموعة -COO- أو -COOH مع قدرة ترطيب قوية فحسب ، بل تحتوي أيضًا على مجموعة -CONH2 التي يسهل تكوين امتزاز رابطة الهيدروجين على سطح الطين وهي سهلة للغاية للترطيب ، وتحتوي أيضًا على تفاعل قوي مع سطح الطين. (كثف ، متعادل) -N + (CH3) 3Cl- مجموعات ؛ في ظل ظروف معينة ، فإن عمل هذه المجموعات على سطح الطين سيسهل السلاسل الجزيئية لربط جزيئات الطين وتشكيل ماء أكثر سمكًا حول طبقة جزيئات الطين ، بحيث يكون CAD تأثير قوي في التكسير. من الواضح أنه كلما كان اتصال الشبكة أقوى وترطيب جزيئات CAD ، كان تأثير تحسين اللزوجة أفضل. إن قدرة CAD-7 على زيادة اللزوجة ليست جيدة مثل قدرة CAD-3 ، وذلك على وجه التحديد لأن الارتباط بين مجموعات الأيونات الموجبة والسالبة في سلسلتها الجزيئية يؤثر على هذين التأثيرين إلى حد معين.
يوضح الجدول 3 نتائج التحقيق حول تحمل الملح للطين منخفض الصلابة CAD-3 و FA-367.
الجدول 3 تحمل الملح للطين البوليمر ذي الطور الصلب المنخفض وتوافق CAD-3 و XY-27
* 3٪ ملاط قاعدة Anqiu للتربة + 0.10٪ CAD-3 أو FA-367.
يمكن ملاحظة من الجدول 3 أنه عندما يزداد محتوى الملح في النظام من 0 إلى 4.0٪ ، فإن قيم ηa و p و 0 لطين CAD-3 تتناقص بعض الشيء ، لكن الانخفاض ليس كبيرًا ، وتكون اللزوجة لا تزال مرتفعة في حالة 4.0٪ كلوريد الصوديوم. في الطين FA-367. يمكن تحليل آلية العمل على النحو التالي: من ناحية ، تحمي أيونات الملح الجزيئي الصغيرة الأيونات الموجبة والسالبة غير المرتبطة في السلسلة الجزيئية CAD-3 ، وتضعف التفاعل بين السلسلة الجزيئية وجزيئات الطين ، وتجفف الأنيون المجموعات ، وتسبب انخفاض لزوجة الطين (على غرار الطين متعدد الإلكتروليت العادي) ؛ من ناحية أخرى ، تحمي أيونات الملح الأيونات الموجبة والسالبة المرتبطة بها وتدمر روابط الملح المتكونة ، وهو أمر مفيد لتمديد سلاسل الجزيئات الكبيرة والتفاعل مع سطح جزيئات الطين ، مما يؤدي إلى زيادة قيمة a و p و 0. هذا مشابه للآلية المضادة للملح لمحلول CAD [3].
تمت دراسة التوافق بين CAD-3 و XY-27 ، وهو مخفض لزوجة مذبذب للبوليمر يستخدم على نطاق واسع في حقول النفط المحلية. النتائج مدرجة أيضًا في الجدول 3. عندما تمت إضافة XY-27 إلى طين الطور الصلب المنخفض CAD-3 ، انخفض a و p و 0 من الطين بسرعة ، مما يشير إلى أن CAD-3 لم يؤثر على تأثير تقليل اللزوجة في XY -27 ويمكن أن تتضاعف مع XY-27.
2.3 التحلل البيولوجيفي ضوء حقيقة أن معظم خلايا العفن تحتوي على السليولاز [2] ، يختار هذا العمل السليوليز لإجراء تحقيق أولي حول أداء التحلل البيولوجي لـ CAD-3 و FA-367 بطريقة اللزوجة [5]. تظهر النتائج في الشكل 4. خلال فترة التحقيق ، انخفضت لزوجة محلول CAD-3 بشكل كبير ، مما يشير إلى أن CAD-3 كان يتحلل بسهولة بواسطة السليولاز لتشكيل شظايا منخفضة الوزن الجزيئي. على العكس من ذلك ، كان من الصعب التحلل البيولوجي FA-367 وظلت لزوجة المحلول دون تغيير أساسًا. لذلك ، فإن دمج كربوكسي ميثيل السليلوز في بنية العمود الفقري للبوليمر البرمائي يمكن أن ينقل خصائص قابلة للتحلل إلى المادة.
باختصار ، يمكن أن يكون لبوليمرات السليلوز المذبذب CAD ذات التركيب الجزيئي المناسب تثبيط ممتاز ، وخلط الملاط ، وقابلية التحلل البيولوجي ، وإظهار آفاق التطبيق كعوامل معالجة جديدة متعددة الوظائف لسائل الحفر.
