SCIEX高分辨质谱技术丨石油钻井液复杂成分表征

在钻井的整个过程之中，钻井液所发挥的主要作用就是对井底进行清理和冲洗，将一些在破碎岩石的过程之中所产生的一些尘屑带到地面上来，再通过对钻头及时的进行冷却和润滑，去对地层的压力产生一个平衡的作用，推动钻井工作的正常进行。随着科技的不断进步，钻井的种类也在逐渐增多，钻井技术也得到了空前发展，相对应的钻井液种类也越来越丰富。

目前，对钻井液进行分类所采取的主要方法是“相”。以 “相”为标准去对做这项作业进行分类，可以将其分为惰性固相钻井液、活性固相钻井液以及液相钻井液这三大类。其中液相钻井液分为清水类钻井液与油质类钻井液, 这类钻井液具有清洗以及润滑降温的功能，可以说是一种比较常见的钻井液类型。在钻井的工作过程之中，要根据实际情况去进行钻井液的配置，才能获得不同性能的钻井液。还可以在钻井液之中添加一些合适的添加剂，对钻井液的状态进行及时的调整，来推动钻井工作的进行。所以对钻井液中的成分鉴定，对钻井工作具有重要意义。

鉴于钻井液成分的复杂性和对钻井作业的重要性，对钻井液成分的精确鉴定显得尤为重要。 QTOF高分辨质谱技术，以其超快速的扫描速度、高质量的质谱信息获取能力，以及智能化的数据处理流程，为钻井液成分分析提供了强有力的技术支持。

一针进样同时获得高质量有效的一级和二级质谱信息，结合智能化的动态背景扣除技术（DBS），保证二级质谱信息采集的有效性

独特的Turbo V离子源就有强大的抗基质干扰能力，适用于基质复杂的样本，减少仪器维护频率的同时，保证数据的稳定性

对于同一类别化合物，使用软件Fragment and Neutral Loss Filter功能，输入特征子离子碎片或者中性丢失，快速从大量信息中找到该类化合物，Formula Finder功能自动拟合分子式，链接到本地数据库或者在线数据库进行检索，也可以导入结构式，结构式与采集的化合物二级质谱图相匹配，鉴定一类化合物。

对于完全未知化合物，软件自动拟合分子式，链接到本地数据库或者在线数据库进行检索，完成未知物鉴定和结构解析。

发现低聚物区质荷比为249.1689的化合物，查看一级质谱图，根据同位素分布判断为单电荷，同时有[M+H]⁺和[M+NH4]⁺存在，查看二级质谱图有重复单元。

通过软件Formula Finder可以计算该质荷比可能的分子式组成，通过不饱和度和氮律判断分子式组成为C12H24O5。

通过ChemSpider匹配分子式结构，该化合物可能的结构为CH2=CH-O-[CH2-CH2-O]2-[CH(CH3)-CH2-O]2-H

通过该离子解析的结果，可以鉴定出这一类不同聚合度的聚合物，该低聚区域化合物骨架为CH2=CH-O- [CH2-CH2-O]n-[CH(CH3)-CH2-O]m-H

使用 OS软件导入高分辨二级谱库化合物列表进行峰提取和数据库匹配，通过一级质量准确度，同位素丰度，二级谱库匹配得分三个维度给出可靠的鉴定结果，结果如图所示，可根据不同需求对结果进行筛选，从而大大节省对分析结果的验证时间，提高数据处理效率。

本研究采用X500R QTOF系统的IDA+DBS采集技术，对钻井液中的聚合物和表面活性剂进行深入分析，IDA+DBS采集技术能够保证在有限的时间内采集到的有效信息，一针进样同时获得高分辨一级和二级质谱图。在分析过程中， OS软件能够基于化合物结构特点，从海量数据中快速筛选出目标化合物，极大地提高了分析效率。此外，该软件还具备自动背景扣除、自动识别离子加合形式及电荷形式的功能，为数据分析提供了有力支持。结合本地或在线数据库的非靶向分析功能，进一步拓展了化合物的鉴定范围，实现了对未知化合物的有效解析。