کاربرد گلبرگ‌های بنفش زعفران پایدار به عنوان یک افزودنی سبز سازگار با محیط زیست برای سیالات حفاری: یک مطالعه در مورد رئولوژی، فیلتراسیون، مورفولوژی و جلوگیری از خوردگی

در این مطالعه، اثرات پودر گلبرگ‌های بنفش زعفران خشک (SPP) بر خواص ریولوژیکی، از دست دادن سیال و جلوگیری از خوردگی سیالات حفاری مبتنی بر بنتونیت بررسی شد. سیالات حفاری حاوی مقادیر مختلفی از پودر SPP تهیه شدند و رفتار ریولوژیکی آن‌ها از طریق ویسکومتر دورانی و طیف‌سنجی مکانیکی ریولوژیکی (RMS) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ویسکومتر دورانی با مدل‌های قانون توان، پلاستیک بیگام و هرسچل-بولکلی تطابق داده شد و داده‌های به‌دست‌آمده با داده‌های گل پایه مقایسه شد.تمام مدل‌ها داده‌های ویسکوزیته چرخشی را با ضرایب تعیین بالاتر از 0.93 برازش کردند.

وجود ۳ درصد وزنی SSP در مایع به طور قابل توجهی تنش جاری و شاخص پایستگی مایع را به ترتیب ۲۲۳.۳% و ۹۴.۴% نسبت به گل پایه بهبود بخشید. عملکرد فیلتراسیون و نتایج تشکیل کیک افزایش ۴۵% در رفتار مانع نفوذ مایع حاوی ۳ درصد وزنی پودر SPP را تأیید کردند. اندازه‌گیری‌های امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که امپدانس کل فولاد ملایم از ۲۹۹ به ۳۹۸۰۰ Ω cm2 در حضور ۳ درصد وزنی پودر SPP نسبت به نمونه کنترل افزایش می‌یابد.علاوه بر این، نمودارهای قطبش پوتنسیودینامیک نشان‌دهنده یک مکانیزم مهار مختلط برای پودر SPP با نرخ خوردگی ۰.۰۰۴ میلی‌متر در سال و کارایی مهاری ۹۶.۵٪ در حضور ۳٪ وزنی پودر SPP بودند.

مورفولوژی صفحات فولادی ملایم غوطه‌ور در مایعات پر شده با SPP نشان‌دهنده تشکیل لایه‌های مهار کننده خوردگی بر روی سطح فلز بود که واکنش‌های آنودی و کاتودی را محدود می‌کرد در حالی که مقدار قابل توجهی زنگ و محصولات خوردگی برای صفحه غوطه‌ور در گل پایه تشکیل شد. علاوه بر این، استفاده از SPP به عنوان یک افزودنی سبز ارگانیک هیچ اثر مضر بر محیط پیرامون و اکوسیستم نخواهد گذاشت.

In this study, effects of dried saffron purple petals (SPP) powder were examined on the rheological, fluid loss, and corrosion inhibition properties of bentonite-based drilling fluids. Drilling fluids containing different amounts of the SPP powder were prepared and their rheological behavior was investigated via the rotary viscometry and rheometric mechanical spectroscopy (RMS). Rotary viscometer results were fitted with Power-law, Bingham plastic, and Herschel-Bulkley models and the obtained data were compared with that of the base mud. All models fitted the rotary viscometer data with the determination coefficients higher than 0.93. The presence of 3 wt% of the SSP in the fluid significantly improved the fluid’s yield stress and consistency index by 223.3% and 94.4%, respectively compared to those of the base mud.

The filtration performance and cake formation results confirmed a 45% enhancement in the permeation barrier behavior of the fluid containing 3 wt% SPP powder. Electrochemical impedance measurements illustrated that the total impedance of the mild steel increase from 299 to 39,800 Ω cm2 in the presence of 3 wt% SPP powder compared to the control sample. Additionally, potentiodynamic polarization plots indicated a mixed-type inhibition mechanism for the SPP powder with the corrosion rate of 0.004 mm year−1 and inhibition efficiency of 96.5% in the presence of 3 wt% SPP powder.

The morphology of mild steel plates immersed in SPP filled fluids demonstrated the formation of corrosion inhibitive layers on the metallic surface, which hindered the anodic and cathodic reactions while a considerable amount of rusts and corrosion products formed for the plate immersed in the base mud. Furthermore, having SPP as an organic green additive would leave no damaging effects on the surrounding environment and ecosystem.