Způsob stanovení pevnosti gelu etheru celulózy

K měření sílygel éteru celulózy, článek uvádí, že ačkoliv gel z éteru celulózy a želé podobná činidla pro kontrolu profilu mají různé mechanismy gelovatění, mohou využít podobnosti vzhledu, to znamená, že po gelaci nemohou téci. V polotuhém stavu, běžně používaná pozorovací metoda, K hodnocení síly gelu éteru celulózy se používá rotační metoda a vakuová průrazná metoda pro hodnocení síly želé a přidává se nová metoda průrazu pozitivním tlakem. Použitelnost těchto čtyř metod pro stanovení pevnosti gelu éteru celulózy byla analyzována pomocí experimentů. Z výsledků vyplývá, že pozorovací metodou lze kvalitativně hodnotit pouze sílu éteru celulózy, rotační metoda není vhodná pro hodnocení síly éteru celulózy, vakuovou metodou lze hodnotit pouze sílu éteru celulózy o pevnosti pod 0,1 MPa, resp. nově přidaný přetlak Touto metodou lze kvantitativně vyhodnotit sílu gelu éteru celulózy.

klíčová slova: želé; gel éteru celulózy; pevnost; metoda

0.Předmluva

Činidla pro kontrolu profilu na bázi polymerového želé se nejrozšířeněji používají při ucpávání vody ropných polí a kontrole profilu. V posledních letech se však teplotně citlivý a tepelně reverzibilní systém ucpávání a kontroly gel éteru celulózy postupně stal aktivním bodem výzkumu pro ucpávání vody a kontrolu profilu v ložiskách těžké ropy. . Síla gelu éteru celulózy je jedním z nejdůležitějších ukazatelů ucpávání tvorby, ale neexistuje jednotná norma pro metodu testování pevnosti. Běžně používané metody pro hodnocení síly želé, jako je metoda pozorování – přímá a ekonomická metoda pro testování síly želé, používají tabulku kódů síly želé k posouzení úrovně síly gelu, která má být měřena; rotační metoda – běžně používané přístroje jsou Brookfieldův viskozimetr a reometr, teplota zkušebního vzorku Brookfieldova viskozimetru je omezena na 90°C; metoda průlomového vakua – při použití vzduchu k proražení gelu představuje maximální údaj na manometru sílu gelu. Gelující mechanismus želé spočívá v přidání síťovacího činidla do roztoku polymeru. Síťovací činidlo a polymerní řetězec jsou spojeny chemickými vazbami, aby vytvořily prostorovou síťovou strukturu, do ní je obalena kapalná fáze, takže celý systém ztrácí tekutost a následně se transformuje Pro želé je tento proces nevratný a je chemická změna. Gelový mechanismus éteru celulózy spočívá v tom, že při nízké teplotě jsou makromolekuly éteru celulózy obklopeny malými molekulami vody prostřednictvím vodíkových vazeb za vzniku vodného roztoku. Jak teplota roztoku stoupá, vodíkové vazby jsou zničeny a velké molekuly éteru celulózy Stav, ve kterém se molekuly spojují prostřednictvím interakce hydrofobních skupin za vzniku gelu, je fyzikální změna. I když je gelovací mechanismus těchto dvou odlišný, vzhled má podobný stav, to znamená, že se v trojrozměrném prostoru tvoří nehybné polotuhé skupenství. Zda je metoda hodnocení pevnosti želé vhodná pro hodnocení síly gelu éteru celulózy, vyžaduje průzkum a experimentální ověření. V tomto příspěvku jsou k hodnocení síly gelů éteru celulózy použity tři tradiční metody: metoda pozorování, metoda rotace a metoda průrazného vakua a na tomto základě je vytvořena metoda průrazu pozitivním tlakem.

1. Experimentální část

1.1 Hlavní experimentální zařízení a přístroje

Elektrická vodní lázeň s konstantní teplotou, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; vysokoteplotní a vysokotlaký reometr, MARS-III, Německo společnost HAAKE; víceúčelová vakuová pumpa na oběhovou vodu, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; senzor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; systém získávání tlaku, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; kolorimetrická zkumavka, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; skleněná láhev odolná vysokým teplotám, 120 ml, Schott Glass Works, Německo; vysoce čistý dusík, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Experimentální vzorky a příprava

ether hydroxypropylmethylcelulózy, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; rozpusťte 2 g, 3 g a 4 g etheru hydroxypropylmethylcelulózy v 50 ml horké vody o teplotě 80 °C℃dobře promíchejte a přidejte 25℃50 ml studené vody byly vzorky zcela rozpuštěny za vzniku roztoků etheru celulózy s koncentracemi 0,02 g/ml, 0,03 g/ml a 0,04 g/ml, v daném pořadí.

1.3 Experimentální metoda testu pevnosti gelu éteru celulózy

(1) Testováno pozorovací metodou. Kapacita širokohrdlých skleněných lahví odolných vůči vysokým teplotám použitých v experimentu je 120 ml a objem roztoku etheru celulózy je 50 ml. Připravené roztoky éteru celulózy o koncentracích 0,02 g/ml, 0,03 g/ml a 0,04 g/ml vložte do skleněné lahvičky odolné vůči vysokým teplotám, převraťte ji při různých teplotách a porovnejte výše uvedené tři různé koncentrace podle kódu síly gelu Byla testována síla gelovatění vodného roztoku etheru celulózy.

(2) Testováno rotační metodou. Testovacím přístrojem použitým v tomto experimentu je vysokoteplotní a vysokotlaký reometr. Vybere se vodný roztok etheru celulózy o koncentraci 2 % a umístí se do bubnu pro testování. Rychlost ohřevu je 5℃/10 min, smyková rychlost je 50 s-1 a doba zkoušky je 1 min. , Rozsah ohřevu je 40～110℃.

(3) Testováno metodou průlomového vakua. Připojte kolorimetrické zkumavky obsahující gel, zapněte vakuovou pumpu a odečtěte maximální hodnotu na manometru, když vzduch pronikne přes gel. Každý vzorek se zpracuje třikrát, aby se získala průměrná hodnota.

(4) Zkouška přetlakovou metodou. Podle principu metody stupně průrazného vakua jsme tuto experimentální metodu vylepšili a přijali metodu průrazu pozitivním tlakem. Připojte kolorimetrické zkumavky obsahující gel a použijte tlakový akviziční systém k otestování síly gelu éteru celulózy. Množství gelu použitého v experimentu je 50 ml, kapacita kolorimetrické trubice je 100 ml, vnitřní průměr je 3 cm, vnitřní průměr kruhové trubice vložené do gelu je 1 cm a hloubka zavedení je 3 cm. Pomalu zapněte spínač dusíkové láhve. Když zobrazené údaje o tlaku náhle a prudce poklesnou, berte nejvyšší bod jako hodnotu pevnosti potřebnou k proražení gelu. Každý vzorek se zpracuje třikrát, aby se získala průměrná hodnota.

2. Experimentální výsledky a diskuse

2.1 Použitelnost pozorovací metody pro testování pevnosti gelu éteru celulózy

Jako výsledek vyhodnocení pevnosti gelu éteru celulózy pozorováním, přičemž jako příklad vezmeme roztok éteru celulózy s koncentrací 0,02 g/ml, lze vědět, že úroveň pevnosti je A, když je teplota 65 °C.°C a pevnost se začne zvyšovat s rostoucí teplotou, když teplota dosáhne 75℃představuje gelový stav, stupeň pevnosti se mění z B na D, a když teplota stoupne na 120℃, stupeň pevnosti se stává F. Je vidět, že výsledek hodnocení této metody hodnocení ukazuje pouze úroveň pevnosti gelu, ale nemůže použít data k vyjádření specifické síly gelu, to znamená, že je kvalitativní, ale ne kvantitativní. Výhodou této metody je, že obsluha je jednoduchá a intuitivní a gel s požadovanou pevností lze touto metodou levně prosévat.

2.2 Použitelnost rotační metody pro testování pevnosti gelu éteru celulózy

Když se roztok zahřeje na 80 °C°C, viskozita roztoku je 61 mPa·s, pak viskozita rychle roste a dosahuje maximální hodnoty 46 790 mPa·s na 100°C a poté pevnost klesá. To je v rozporu s dříve pozorovaným jevem, že viskozita vodného roztoku etheru hydroxypropylmethylcelulózy se začíná zvyšovat při 65°C a gely se objevují kolem 75°C a pevnost se stále zvyšuje. Důvodem tohoto jevu je rozbití gelu v důsledku rotace rotoru při testování pevnosti gelu éteru celulózy, což má za následek nesprávné údaje o pevnosti gelu při následujících teplotách. Proto tato metoda není vhodná pro hodnocení pevnosti gelů éteru celulózy.

2.3 Použitelnost metody průlomového vakua pro testování pevnosti gelu éteru celulózy

Experimentální výsledky pevnosti gelu éteru celulózy byly vyhodnoceny metodou průlomového vakua. Tento způsob nezahrnuje rotaci rotoru, takže se lze vyhnout problému koloidního střihu a lámání způsobeného rotací rotoru. Z výše uvedených experimentálních výsledků je vidět, že touto metodou lze kvantitativně testovat pevnost gelu. Když je teplota 100°C, pevnost gelu éteru celulózy o koncentraci 4 % je větší než 0,1 MPa (maximální stupeň vakua) a nelze naměřit pevnost větší než 0,1 MPa. Pevnost gelu, tj. horní hranice pevnosti gelu testované touto metodou, je 0,1 MPa. V tomto experimentu je pevnost gelu éteru celulózy větší než 0,1 MPa, takže tato metoda není vhodná pro hodnocení pevnosti gelu éteru celulózy.

2.4 Použitelnost metody pozitivního tlaku pro testování pevnosti gelu éteru celulózy

K vyhodnocení experimentálních výsledků pevnosti gelu éteru celulózy byla použita metoda pozitivního tlaku. Je vidět, že touto metodou lze kvantitativně testovat gel s pevností nad 0,1 MPa. Systém sběru dat použitý v experimentu činí experimentální výsledky přesnější než umělé čtení dat metodou vakuového stupně.

3. Závěr

Síla gelu éteru celulózy vykazovala celkově rostoucí trend s rostoucí teplotou. Rotační metoda a metoda průlomového vakua nejsou vhodné pro stanovení síly gelu éteru celulózy. Pozorovací metoda může pouze kvalitativně měřit sílu gelu éteru celulózy a nově přidaná metoda pozitivního tlaku může kvantitativně testovat sílu gelu éteru celulózy.