Mètode per a la determinació de la força del gel de l'èter de cel·lulosa

Per mesurar la força degel d'èter de cel·lulosa, l'article presenta que, tot i que el gel d'èter de cel·lulosa i els agents de control de perfils semblants a la gelea tenen mecanismes de gelificació diferents, poden utilitzar la semblança d'aparença, és a dir, no poden fluir després de la gelificació. En estat semisòlid, el mètode d'observació utilitzat habitualment, El mètode de rotació i el mètode d'avanç al buit per avaluar la força de la gelea s'utilitzen per avaluar la força del gel d'èter de cel·lulosa i s'afegeix un nou mètode d'avanç de pressió positiva. L'aplicabilitat d'aquests quatre mètodes per a la determinació de la força del gel d'èter de cel·lulosa es va analitzar mitjançant experiments. Els resultats mostren que el mètode d'observació només pot avaluar qualitativament la força de l'èter de cel·lulosa, el mètode de rotació no és adequat per avaluar la força de l'èter de cel·lulosa, el mètode al buit només pot avaluar la força de l'èter de cel·lulosa amb una força inferior a 0,1 MPa i la pressió positiva recentment afegida Aquest mètode pot avaluar quantitativament la força del gel d'èter de cel·lulosa.

Paraules clau: gelea; gel d'èter de cel·lulosa; força; mètode

0.Pròleg

Els agents de control de perfils a base de gelea de polímers s'utilitzen més en l'obturació d'aigua de camps petroliers i en el control de perfils. Tanmateix, en els darrers anys, el sistema d'obturació i control d'èter de cel·lulosa de gel sensible a la temperatura i tèrmicament reversible s'ha convertit gradualment en un punt d'investigació per a l'obturació d'aigua i el control de perfils en dipòsits de petroli pesat. . La força del gel de l'èter de cel·lulosa és un dels indicadors més importants per a l'obturació de la formació, però no hi ha un estàndard uniforme per al seu mètode de prova de resistència. Mètodes utilitzats habitualment per avaluar la força de la gelatina, com ara el mètode d'observació: un mètode directe i econòmic per provar la força de la gelatina, utilitzeu la taula de codis de la força de la gelatina per jutjar el nivell de força del gel a mesurar; mètode de rotació: els instruments d'ús habitual són el viscosímetre i el reòmetre Brookfield, la temperatura de la mostra de prova del viscosímetre Brookfield està limitada a 90°C; Mètode de buit innovador: quan s'utilitza l'aire per trencar el gel, la lectura màxima del manòmetre representa la força del gel. El mecanisme de gelificació de la gelea és afegir un agent de reticulació a la solució de polímer. L'agent de reticulació i la cadena de polímers estan connectats per enllaços químics per formar una estructura de xarxa espacial, i la fase líquida s'embolica, de manera que tot el sistema perdi fluïdesa i després es transforma Per a la gelatina, aquest procés no és reversible i és un canvi químic. El mecanisme de gel de l'èter de cel·lulosa és que a baixa temperatura, les macromolècules de l'èter de cel·lulosa estan envoltades de petites molècules d'aigua mitjançant ponts d'hidrogen per formar una solució aquosa. A mesura que augmenta la temperatura de la solució, els ponts d'hidrogen es destrueixen i les grans molècules d'èter de cel·lulosa L'estat en què les molècules s'ajunten mitjançant la interacció de grups hidrofòbics per formar un gel és un canvi físic. Tot i que el mecanisme de gelificació dels dos és diferent, l'aspecte té un estat similar, és a dir, es forma un estat semisòlid immòbil a l'espai tridimensional. Si el mètode d'avaluació de la força de la gelea és adequat per avaluar la força del gel d'èter de cel·lulosa necessita exploració i verificació experimental. En aquest article, s'utilitzen tres mètodes tradicionals per avaluar la força dels gels d'èter de cel·lulosa: mètode d'observació, mètode de rotació i mètode de buit d'avenç, i sobre aquesta base es forma un mètode d'avanç de pressió positiva.

1. Part experimental

1.1 Principals equips i instruments experimentals

Bany d'aigua elèctric a temperatura constant, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; reòmetre d'alta temperatura i alta pressió, MARS-III, Alemanya empresa HAAKE; bomba de buit multiusos d'aigua circulant, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; sistema d'adquisició de pressió, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co, Ltd; tub colorimètric, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; ampolla de vidre resistent a altes temperatures, 120 ml, Schott Glass Works, Alemanya; nitrogen d'alta puresa, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Mostres experimentals i preparació

Èter d'hidroxipropil metilcel·lulosa, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; dissoldre 2 g, 3 g i 4 g d'èter d'hidroxipropilmetilcel·lulosa en 50 ml d'aigua calenta a 80ºC.℃, remenar bé i afegir 25℃de 50 ml d'aigua freda, les mostres es van dissoldre completament per formar solucions d'èter de cel·lulosa amb concentracions de 0,02 g/mL, 0,03 g/mL i 0,04 g/mL respectivament.

1.3 Mètode experimental de prova de resistència del gel d'èter de cel·lulosa

(1) Provada pel mètode d'observació. La capacitat de les ampolles de vidre de boca ampla resistent a altes temperatures utilitzades en l'experiment és de 120 ml i el volum de la solució d'èter de cel·lulosa és de 50 ml. Posa les solucions d'èter de cel·lulosa preparades amb concentracions de 0,02 g/mL, 0,03 g/mL i 0,04 g/mL en una ampolla de vidre resistent a altes temperatures, inverteix-la a diferents temperatures i compara les tres concentracions anteriors segons el codi de força del gel. Es va provar la força de gelificació de la solució aquosa d'èter de cel·lulosa.

(2) Provat pel mètode de rotació. L'instrument de prova utilitzat en aquest experiment és un reòmetre d'alta temperatura i alta pressió. Es selecciona la solució aquosa d'èter de cel·lulosa amb una concentració del 2% i es col·loca en un tambor per a la prova. La velocitat de calefacció és 5℃/10 min, la velocitat de cisalla és de 50 s-1 i el temps de prova és d'1 min. , El rang de calefacció és de 40～110℃.

(3) Provat pel mètode de buit innovador. Connecteu els tubs colorimètrics que contenen el gel, engegueu la bomba de buit i llegiu la lectura màxima del manòmetre quan l'aire trenca el gel. Cada mostra s'opera tres vegades per obtenir el valor mitjà.

(4) Prova pel mètode de pressió positiva. D'acord amb el principi del mètode del grau de buit d'avenç, hem millorat aquest mètode experimental i hem adoptat el mètode d'avanç de pressió positiva. Connecteu els tubs colorimètrics que contenen el gel i utilitzeu un sistema d'adquisició de pressió per provar la força del gel d'èter de cel·lulosa. La quantitat de gel utilitzada a l'experiment és de 50 ml, la capacitat del tub colorimètric és de 100 ml, el diàmetre interior és de 3 cm, el diàmetre interior del tub circular inserit al gel és d'1 cm i la profunditat d'inserció és de 3 cm. Enceneu lentament l'interruptor del cilindre de nitrogen. Quan les dades de pressió que es mostren cauen sobtadament i bruscament, pren el punt més alt com el valor de força necessari per trencar el gel. Cada mostra s'opera tres vegades per obtenir el valor mitjà.

2. Resultats experimentals i discussió

2.1 L'aplicabilitat del mètode d'observació per provar la força del gel de l'èter de cel·lulosa

Com a resultat de l'avaluació de la força del gel de l'èter de cel·lulosa mitjançant l'observació, prenent com a exemple la solució d'èter de cel·lulosa amb una concentració de 0,02 g/mL, es pot saber que el nivell de resistència és A quan la temperatura és de 65ºC.°C, i la força comença a augmentar a mesura que augmenta la temperatura, quan la temperatura arriba als 75℃, presenta un estat de gel, el grau de resistència canvia de B a D, i quan la temperatura puja a 120℃, el grau de força es converteix en F. Es pot veure que el resultat de l'avaluació d'aquest mètode d'avaluació només mostra el nivell de resistència del gel, però no pot utilitzar les dades per expressar la força específica del gel, és a dir, és qualitatiu però no quantitativa. L'avantatge d'aquest mètode és que l'operació és senzilla i intuïtiva, i el gel amb la força necessària es pot filtrar de manera econòmica mitjançant aquest mètode.

2.2 Aplicabilitat del mètode de rotació per provar la resistència del gel de l'èter de cel·lulosa

Quan la solució s'escalfa a 80°C, la viscositat de la solució és de 61 mPa·s, aleshores la viscositat augmenta ràpidament i arriba a un valor màxim de 46 790 mPa·s a 100°C, i aleshores la força disminueix. Això no és coherent amb el fenomen observat anteriorment que la viscositat de la solució aquosa d'èter d'hidroxipropil metilcel·lulosa comença a augmentar a 65ºC.°C, i els gels apareixen al voltant dels 75°C i la força continua augmentant. El motiu d'aquest fenomen és que el gel es trenca a causa de la rotació del rotor quan es prova la resistència del gel de l'èter de cel·lulosa, donant lloc a dades incorrectes de la força del gel a temperatures posteriors. Per tant, aquest mètode no és adequat per avaluar la força dels gels d'èter de cel·lulosa.

2.3 Aplicabilitat del mètode de buit innovador per provar la força del gel de l'èter de cel·lulosa

Els resultats experimentals de la força del gel d'èter de cel·lulosa es van avaluar mitjançant el mètode de buit innovador. Aquest mètode no implica la rotació del rotor, de manera que es pot evitar el problema de cisalla col·loïdal i trencament causat per la rotació del rotor. A partir dels resultats experimentals anteriors, es pot veure que aquest mètode pot provar quantitativament la força del gel. Quan la temperatura és de 100°C, la força del gel d'èter de cel·lulosa amb una concentració del 4% és superior a 0,1 MPa (el grau de buit màxim) i la força no es pot mesurar més de 0,1 MPa. La força del gel, és a dir, el límit superior de la força del gel provada per aquest mètode és de 0,1 MPa. En aquest experiment, la força del gel d'èter de cel·lulosa és superior a 0,1 MPa, de manera que aquest mètode no és adequat per avaluar la força del gel d'èter de cel·lulosa.

2.4 L'aplicabilitat del mètode de pressió positiva per provar la força del gel de l'èter de cel·lulosa

Es va utilitzar el mètode de pressió positiva per avaluar els resultats experimentals de la força del gel d'èter de cel·lulosa. Es pot veure que aquest mètode pot provar quantitativament el gel amb una força superior a 0,1 MPa. El sistema d'adquisició de dades utilitzat a l'experiment fa que els resultats experimentals siguin més precisos que les dades de lectura artificial en el mètode del grau de buit.

3. Conclusió

La força del gel de l'èter de cel·lulosa va mostrar una tendència general a l'augment amb l'augment de la temperatura. El mètode de rotació i el mètode de buit innovador no són adequats per determinar la força del gel d'èter de cel·lulosa. El mètode d'observació només pot mesurar qualitativament la força del gel d'èter de cel·lulosa, i el mètode de pressió positiva recentment afegit pot provar quantitativament la força del gel d'èter de cel·lulosa.