Метод за определяне на якостта на гел от целулозен етер

За измерване на силата нацелулозен етер гел, статията въвежда, че въпреки че целулозен етер гел и желеподобни профилни контролни агенти имат различни механизми на желиране, те могат да използват сходството във външния вид, тоест не могат да текат след желиране В полутвърдо състояние, често използваният метод за наблюдение, ротационният метод и вакуумният пробивен метод за оценка на якостта на желето се използват за оценка на якостта на целулозен етер гел и е добавен нов пробивен метод с положително налягане. Приложимостта на тези четири метода за определяне на якостта на целулозен етерен гел беше анализирана чрез експерименти. Резултатите показват, че методът на наблюдение може да оцени само качествено силата на целулозния етер, ротационният метод не е подходящ за оценка на якостта на целулозния етер, вакуумният метод може да оцени само якостта на целулозния етер с якост под 0,1 MPa и новодобавеното положително налягане Този метод може да оцени количествено силата на целулозен етер гел.

Ключови думи: желе; целулозен етер гел; сила; метод

0.Предговор

Агентите за контрол на профила на базата на полимерно желе се използват най-широко при запушване на вода в нефтени находища и контрол на профила. През последните години обаче чувствителната към температурата и термично обратима система за запушване и контрол на гел целулозен етер постепенно се превърна в изследователска гореща точка за запушване на вода и контрол на профила в резервоари за тежък нефт. . Силата на гела на целулозния етер е един от най-важните показатели за запушване на образуванията, но няма единен стандарт за метода за изпитване на якостта му. Често използвани методи за оценка на якостта на желето, като метод на наблюдение – директен и икономичен метод за тестване на якостта на желето, използвайте кодовата таблица за якост на желето, за да прецените нивото на якост на желето, което трябва да се измери; ротационен метод – често използваните инструменти са вискозиметър и реометър на Брукфийлд, температурата на тестовата проба на вискозиметъра на Брукфийлд е ограничена в рамките на 90°C; метод на пробивен вакуум – когато се използва въздух за пробиване на гела, максималното показание на манометъра представлява силата на гела. Механизмът на желиране на желето е добавянето на омрежващ агент към полимерния разтвор. Омрежващият агент и полимерната верига са свързани чрез химични връзки, за да образуват пространствена мрежеста структура и течната фаза е обвита в нея, така че цялата система губи течливост и след това се трансформира За желето този процес не е обратим и е химическа промяна. Гелният механизъм на целулозния етер е, че при ниска температура макромолекулите на целулозния етер са заобиколени от малки молекули вода чрез водородни връзки, за да образуват воден разтвор. Тъй като температурата на разтвора се покачва, водородните връзки се разрушават и големите молекули целулозен етер. Състоянието, в което молекулите се събират чрез взаимодействието на хидрофобни групи, за да образуват гел, е физическа промяна. Въпреки че механизмът на желиране на двете е различен, външният вид има подобно състояние, тоест неподвижно полутвърдо състояние се образува в триизмерното пространство. Дали методът за оценка на якостта на желето е подходящ за оценка на якостта на целулозен етер гел се нуждае от проучване и експериментална проверка. В тази статия се използват три традиционни метода за оценка на якостта на целулозни етерни гелове: метод на наблюдение, метод на въртене и метод на пробив на вакуум, и на тази основа се формира метод на пробив при положително налягане.

1. Експериментална част

1.1 Основно експериментално оборудване и инструменти

Електрическа водна баня с постоянна температура, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; реометър за висока температура и високо налягане, MARS-III, Германия HAAKE company; многофункционална вакуумна помпа с циркулираща вода, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; сензор, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; система за събиране на налягане, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; колориметрична тръба, 100 mL, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; стъклена бутилка, устойчива на висока температура, 120 mL, Schott Glass Works, Германия; азот с висока чистота, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Експериментални проби и подготовка

Хидроксипропил метилцелулозен етер, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; разтворете 2g, 3g и 4g хидроксипропилметилцелулозен етер в 50 mL гореща вода при 80℃, разбъркайте добре и добавете 25℃от 50 mL студена вода, пробите бяха напълно разтворени, за да се образуват разтвори на целулозен етер с концентрации съответно 0.02g/mL, 0.03g/mL и 0.04g/mL.

1.3 Експериментален метод за тест за якост на целулозен етер гел

(1) Тестван чрез метод на наблюдение. Капацитетът на стъклените бутилки с широко гърло, устойчиви на висока температура, използвани в експеримента, е 120 ml, а обемът на разтвора на целулозния етер е 50 ml. Поставете приготвените разтвори на целулозен етер с концентрации от 0,02 g/mL, 0,03 g/mL и 0,04 g/mL в стъклена бутилка, устойчива на висока температура, обърнете я при различни температури и сравнете горните три различни концентрации според кода за якост на гела Силата на желиране на водния разтвор на целулозния етер беше тествана.

(2) Тестван по метода на ротация. Тестовият уред, използван в този експеримент, е реометър за висока температура и високо налягане. Водният разтвор на целулозния етер с концентрация 2% се избира и се поставя в барабан за изпитване. Степента на нагряване е 5℃/10 min, скоростта на срязване е 50 s-1, а времето за изпитване е 1 min. , Диапазонът на отопление е 40～110℃.

(3) Тестван чрез пробивен вакуумен метод. Свържете колориметричните тръби, съдържащи гела, включете вакуумната помпа и отчетете максималното показание на манометъра, когато въздухът пробие гела. Всяка проба се обработва три пъти, за да се получи средната стойност.

(4) Изпитване чрез метод на положително налягане. Съгласно принципа на метода на степента на пробив на вакуум, ние подобрихме този експериментален метод и възприехме метода на пробив на положително налягане. Свържете колориметричните тръби, съдържащи гела, и използвайте система за получаване на налягане, за да тествате силата на гела от целулозен етер. Количеството гел, използвано в експеримента, е 50 ml, капацитетът на колориметричната тръба е 100 ml, вътрешният диаметър е 3 cm, вътрешният диаметър на кръглата тръба, поставена в гела, е 1 cm, а дълбочината на вмъкване е 3 cm. Бавно включете превключвателя на азотната бутилка. Когато показаните данни за налягане спаднат внезапно и рязко, вземете най-високата точка като стойност на якост, необходима за пробиване на гела. Всяка проба се обработва три пъти, за да се получи средната стойност.

2. Експериментални резултати и обсъждане

2.1 Приложимостта на метода за наблюдение за тестване на якостта на гела на целулозния етер

В резултат на оценка на якостта на гела на целулозния етер чрез наблюдение, като се вземе за пример разтвор на целулозен етер с концентрация 0,02 g/mL, може да се знае, че нивото на якост е А, когато температурата е 65°С.°C, а силата започва да се увеличава с повишаване на температурата, когато температурата достигне 75℃, той представлява състояние на гел, степента на якост се променя от B на D и когато температурата се повиши до 120℃, степента на якост става F. Може да се види, че резултатът от оценката на този метод за оценка показва само нивото на якост на гела, но не може да използва данните, за да изрази специфичната якост на гела, тоест той е качествен, но не количествен. Предимството на този метод е, че операцията е лесна и интуитивна и гелът с необходимата якост може да се пресее евтино по този метод.

2.2 Приложимост на ротационния метод за тестване на якостта на гела на целулозния етер

Когато разтворът се загрее до 80°С, вискозитетът на разтвора е 61 mPa·s, тогава вискозитетът нараства бързо и достига максимална стойност от 46 790 mPa·s на 100°C, а след това силата намалява. Това не е в съответствие с наблюдаваното по-рано явление, че вискозитетът на водния разтвор на хидроксипропил метилцелулозен етер започва да се увеличава при 65°C, а геловете се появяват при около 75°C и силата продължава да нараства. Причината за това явление е, че гелът е счупен поради въртенето на ротора при тестване на якостта на гела на целулозния етер, което води до неправилни данни за якостта на гела при следващите температури. Следователно този метод не е подходящ за оценка на якостта на гелове от целулозен етер.

2.3 Приложимост на революционния вакуумен метод за тестване на якостта на гела на целулозния етер

Експерименталните резултати за якостта на целулозен етерен гел бяха оценени чрез пробивния вакуумен метод. Този метод не включва въртене на ротора, така че проблемът с колоидно срязване и счупване, причинени от въртенето на ротора, може да бъде избегнат. От горните експериментални резултати може да се види, че този метод може да тества количествено силата на гела. Когато температурата е 100°C, якостта на целулозен етер гел с концентрация от 4% е по-голяма от 0,1 MPa (максималната степен на вакуум) и якостта не може да бъде измерена над 0,1 MPa. Якостта на гела, т.е. горната граница на якостта на гела, тествана по този метод, е 0,1 MPa. В този експеримент якостта на гела от целулозен етер е по-голяма от 0,1 MPa, така че този метод не е подходящ за оценка на якостта на гела от целулозен етер.

2.4 Приложимостта на метода с положително налягане за тестване на якостта на гела на целулозния етер

Методът на положителното налягане беше използван за оценка на експерименталните резултати за якостта на целулозен етер гел. Може да се види, че този метод може да тества количествено гела с якост над 0,1 MPa. Системата за събиране на данни, използвана в експеримента, прави експерименталните резултати по-точни от данните за изкуствено четене при метода на степента на вакуум.

3. Заключение

Силата на гела на целулозния етер показва обща тенденция на нарастване с повишаването на температурата. Методът на въртене и методът на пробивния вакуум не са подходящи за определяне на якостта на целулозен етерен гел. Методът за наблюдение може да измерва само качествено силата на целулозен етер гел, а новодобавеният метод на положително налягане може да тества количествено силата на целулозен етер гел.