Metode til bestemmelse af gelstyrke af celluloseether

At måle styrken afcellulose ether gel, introducerer artiklen, at selvom celluloseethergel og gelélignende profilkontrolmidler har forskellige geleringsmekanismer, kan de bruge ligheden i udseende, det vil sige, at de ikke kan flyde efter gelering. I halvfast tilstand er den almindeligt anvendte observationsmetode, rotationsmetode og vakuumgennembrudsmetode til evaluering af geléens styrke bruges til at vurdere styrken af ​​celluloseethergel, og en ny gennembrudsmetode med positivt tryk er tilføjet. Anvendeligheden af ​​disse fire metoder til bestemmelse af celluloseethergelstyrke blev analyseret gennem eksperimenter. Resultaterne viser, at observationsmetoden kun kvalitativt kan vurdere styrken af ​​celluloseether, rotationsmetoden er ikke egnet til at vurdere styrken af ​​celluloseether, vakuummetoden kan kun vurdere styrken af ​​celluloseether med en styrke under 0,1 MPa, og det nyligt tilføjede positive tryk Denne metode kan kvantitativt vurdere styrken af ​​celluloseethergel.

Nøgleord: gele; cellulose ether gel; styrke; metode

0.Forord

Polymergelébaserede profilkontrolmidler er mest udbredt i oliefeltsvandtilstopning og profilkontrol. Men i de senere år er det temperaturfølsomme og termisk reversible gelcelluloseethertilstopnings- og kontrolsystem efterhånden blevet et forskningshotspot for vandtilstopning og profilkontrol i tungoliereservoirer. . Gelstyrken af ​​celluloseether er en af ​​de vigtigste indikatorer for tilstopning af dannelsen, men der er ingen ensartet standard for dens styrketestmetode. Almindelig anvendte metoder til at evaluere geléstyrke, såsom observationsmetode - en direkte og økonomisk metode til at teste geléstyrke, brug geléstyrkekodetabellen til at bedømme niveauet af gelstyrke, der skal måles; rotationsmetode - almindeligt anvendte instrumenter er Brookfield viskosimeter og rheometer, temperaturen på Brookfield viskosimetertestprøven er begrænset inden for 90°C; gennembrudsvakuummetode – når luften bruges til at bryde igennem gelen, repræsenterer den maksimale aflæsning af trykmåleren gelens styrke. Geleringsmekanismen for gelé er at tilsætte et tværbindingsmiddel til polymeropløsningen. Tværbindingsmidlet og polymerkæden er forbundet med kemiske bindinger for at danne en rumlig netværksstruktur, og den flydende fase er pakket ind i den, så hele systemet mister fluiditet og derefter transformeres. For gelé er denne proces ikke reversibel og er en kemisk forandring. Gelmekanismen for celluloseether er, at makromolekylerne af celluloseether ved lav temperatur er omgivet af små vandmolekyler gennem hydrogenbindinger for at danne en vandig opløsning. Efterhånden som opløsningens temperatur stiger, ødelægges brintbindingerne, og de store molekyler af celluloseether. Tilstanden, hvori molekyler samles gennem vekselvirkning af hydrofobe grupper for at danne en gel, er en fysisk ændring. Selvom geleringsmekanismen af ​​de to er forskellig, har udseendet en lignende tilstand, det vil sige, at der dannes en immobil halvfast tilstand i tredimensionelt rum. Hvorvidt evalueringsmetoden for geléstyrke er egnet til at evaluere styrken af ​​celluloseethergel skal udforskes og eksperimentel verifikation. I dette papir bruges tre traditionelle metoder til at evaluere styrken af ​​celluloseethergeler: observationsmetode, rotationsmetode og gennembrudsvakuummetode, og en gennembrudsmetode med positivt tryk dannes på dette grundlag.

1. Eksperimentel del

1.1 Vigtigste eksperimentelt udstyr og instrumenter

Elektrisk konstant temperatur vandbad, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co, Ltd; høj temperatur og højtryk reometer, MARS-III, Tyskland HAAKE selskab; cirkulerende vand multi-formål vakuum pumpe, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co, Ltd; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; tryk erhvervelse system, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co, Ltd; kolorimetrisk rør, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; højtemperaturbestandig glasflaske, 120 ml, Schott Glass Works, Tyskland; højrent nitrogen, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Eksperimentelle prøver og forberedelse

Hydroxypropylmethylcelluloseether, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; opløs 2g, 3g og 4g hydroxypropylmethylcelluloseether i 50 ml varmt vand ved 80°C℃, rør godt og tilsæt 25℃af 50 ml koldt vand, blev prøverne fuldstændigt opløst til dannelse af celluloseetheropløsninger med koncentrationer på henholdsvis 0,02 g/ml, 0,03 g/ml og 0,04 g/ml.

1.3 Eksperimentel metode til test af celluloseethergelstyrke

(1) Testet ved observationsmetode. Kapaciteten af ​​de bredmundede højtemperaturbestandige glasflasker, der blev brugt i eksperimentet, er 120mL, og volumenet af celluloseetheropløsningen er 50mL. Kom de forberedte celluloseetheropløsninger med koncentrationer på 0,02g/ml, 0,03g/ml og 0,04g/ml i en højtemperaturbestandig glasflaske, vend den om ved forskellige temperaturer, og sammenlign de ovennævnte tre forskellige koncentrationer i henhold til gelstyrkekoden Geleringsstyrken af ​​den vandige celluloseetheropløsning blev testet.

(2) Testet ved rotationsmetoden. Testinstrumentet brugt i dette eksperiment er et højtemperatur- og højtryksrheometer. Den vandige celluloseetheropløsning med en koncentration på 2% udvælges og anbringes i en tromle til test. Opvarmningshastigheden er 5℃/10 min, forskydningshastigheden er 50 s-1, og testtiden er 1 min. , Opvarmningsområdet er 40～110℃.

(3) Testet ved banebrydende vakuummetode. Tilslut de kolorimetriske rør, der indeholder gelen, tænd for vakuumpumpen, og aflæs den maksimale aflæsning af trykmåleren, når luften bryder igennem gelen. Hver prøve betjenes tre gange for at opnå gennemsnitsværdien.

(4) Test med overtryksmetode. I henhold til princippet om gennembrudsvakuumgradsmetoden har vi forbedret denne eksperimentelle metode og vedtaget metoden med positivt trykgennembrud. Tilslut de kolorimetriske rør, der indeholder gelen, og brug et trykopsamlingssystem til at teste styrken af ​​celluloseethergelen. Mængden af ​​gel anvendt i eksperimentet er 50 ml, kapaciteten af ​​det kolorimetriske rør er 100 ml, den indre diameter er 3 cm, den indre diameter af det cirkulære rør indsat i gelen er 1 cm, og indføringsdybden er 3 cm. Tænd langsomt kontakten på nitrogencylinderen. Når de viste trykdata falder pludseligt og skarpt, skal du tage det højeste punkt som den styrkeværdi, der kræves for at bryde igennem gelen. Hver prøve betjenes tre gange for at få gennemsnitsværdien.

2. Eksperimentelle resultater og diskussion

2.1 Observationsmetodens anvendelighed til at teste gelstyrken af ​​celluloseether

Som et resultat af evaluering af gelstyrken af ​​celluloseether ved observation, idet man tager celluloseetheropløsningen med en koncentration på 0,02 g/mL som eksempel, kan det vides, at styrkeniveauet er A, når temperaturen er 65°C.°C, og styrken begynder at stige, når temperaturen stiger, når temperaturen når 75℃, det præsenterer en geltilstand, styrkegraden ændres fra B til D, og ​​når temperaturen stiger til 120℃, bliver styrkekarakteren F. Det kan ses, at evalueringsresultatet af denne evalueringsmetode kun viser gelens styrkeniveau, men kan ikke bruge dataene til at udtrykke gelens specifikke styrke, det vil sige, at den er kvalitativ, men ikke kvantitative. Fordelen ved denne metode er, at betjeningen er enkel og intuitiv, og gelen med den nødvendige styrke kan screenes billigt ved denne metode.

2.2 Anvendelse af rotationsmetoden til at teste gelstyrken af ​​celluloseether

Når opløsningen er opvarmet til 80°C, er opløsningens viskositet 61 mPa·s, så stiger viskositeten hurtigt og når en maksimal værdi på 46 790 mPa·s på 100°C, og så falder styrken. Dette er ikke i overensstemmelse med det tidligere observerede fænomen, at viskositeten af ​​hydroxypropylmethylcelluloseether vandig opløsning begynder at stige ved 65°C, og geler vises ved omkring 75°C og styrken fortsætter med at stige. Årsagen til dette fænomen er, at gelen er brudt på grund af rotationen af ​​rotoren ved test af gelstyrken af ​​celluloseether, hvilket resulterer i forkerte data for gelstyrke ved efterfølgende temperaturer. Derfor er denne metode ikke egnet til at vurdere styrken af ​​celluloseethergeler.

2.3 Anvendelse af gennembrudsvakuummetode til at teste gelstyrken af ​​celluloseether

De eksperimentelle resultater af celluloseethergelstyrke blev evalueret ved gennembrudsvakuummetoden. Denne metode involverer ikke rotation af rotoren, så problemet med kolloid forskydning og brud forårsaget af rotorens rotation kan undgås. Ud fra ovenstående eksperimentelle resultater kan det ses, at denne metode kvantitativt kan teste gelens styrke. Når temperaturen er 100°C er styrken af ​​celluloseethergelen med en koncentration på 4 % større end 0,1 MPa (den maksimale vakuumgrad), og styrken kan ikke måles større end 0,1 MPa. Styrken af ​​gelen, det vil sige den øvre grænse for gelstyrken testet ved denne metode er 0,1 MPa. I dette forsøg er styrken af ​​celluloseethergel større end 0,1 MPa, så denne metode er ikke egnet til at vurdere styrken af ​​celluloseethergel.

2.4 Anvendeligheden af ​​overtryksmetoden til at teste gelstyrken af ​​celluloseether

Overtryksmetoden blev anvendt til at evaluere de eksperimentelle resultater af celluloseethergelstyrken. Det kan ses, at denne metode kan kvantitativt teste gelen med en styrke over 0,1 MPa. Dataopsamlingssystemet, der er brugt i eksperimentet, gør forsøgsresultaterne mere nøjagtige end de kunstige aflæsningsdata i vakuumgradmetoden.

3. Konklusion

Gelstyrken af ​​celluloseether viste en samlet stigende tendens med stigningen i temperaturen. Rotationsmetoden og gennembrudsvakuummetoden er ikke egnede til at bestemme styrken af ​​celluloseethergel. Observationsmetoden kan kun kvalitativt måle styrken af ​​celluloseethergel, og den nyligt tilføjede overtryksmetode kan kvantitativt teste styrken af ​​celluloseethergel.