Método para determinar la resistencia del gel del éter de celulosa

Para medir la fuerza degel de éter de celulosa, el artículo presenta que aunque el gel de éter de celulosa y los agentes de control de perfil gelatinosos tienen diferentes mecanismos de gelificación, pueden usar la similitud en apariencia, es decir, no pueden fluir después de la gelificación en el estado semisólido, el método de observación comúnmente utilizado. El método de rotación y el método de avance al vacío para evaluar la resistencia de la gelatina se utilizan para evaluar la resistencia del gel de éter de celulosa, y se agrega un nuevo método de avance de presión positiva. La aplicabilidad de estos cuatro métodos para la determinación de la resistencia del gel de éter de celulosa se analizó mediante experimentos. Los resultados muestran que el método de observación solo puede evaluar cualitativamente la resistencia del éter de celulosa, el método de rotación no es adecuado para evaluar la resistencia del éter de celulosa, el método de vacío solo puede evaluar la resistencia del éter de celulosa con una resistencia inferior a 0,1 MPa, y la presión positiva recién agregada. Este método puede evaluar cuantitativamente la resistencia del gel de éter de celulosa.

Palabras clave: gelatina; gel de éter de celulosa; fortaleza; método

0.Prefacio

Los agentes de control de perfiles a base de gelatina polimérica se utilizan más ampliamente en la obstrucción de agua y el control de perfiles en yacimientos petrolíferos. Sin embargo, en los últimos años, el sistema de control y taponamiento de éter de celulosa en gel, sensible a la temperatura y térmicamente reversible, se ha convertido gradualmente en un punto de investigación para el taponamiento de agua y el control de perfiles en yacimientos de petróleo pesado. . La fuerza del gel del éter de celulosa es uno de los indicadores más importantes para el taponamiento de formaciones, pero no existe un estándar uniforme para su método de prueba de fuerza. Los métodos comúnmente utilizados para evaluar la resistencia de la gelatina, como el método de observación: un método directo y económico para probar la resistencia de la gelatina, utilice la tabla de códigos de resistencia de la gelatina para juzgar el nivel de resistencia del gel que se va a medir; método de rotación: los instrumentos comúnmente utilizados son el viscosímetro y el reómetro Brookfield, la temperatura de la muestra de prueba del viscosímetro Brookfield está limitada a 90°DO; Método de vacío innovador: cuando se utiliza aire para romper el gel, la lectura máxima del manómetro representa la fuerza del gel. El mecanismo gelificante de la gelatina consiste en agregar un agente reticulante a la solución de polímero. El agente reticulante y la cadena polimérica están conectados mediante enlaces químicos para formar una estructura de red espacial, y la fase líquida se envuelve en ella, de modo que todo el sistema pierde fluidez y luego se transforma. Para la gelatina, este proceso no es reversible y es un cambio químico. El mecanismo de gel del éter de celulosa es que, a baja temperatura, las macromoléculas del éter de celulosa están rodeadas por pequeñas moléculas de agua a través de enlaces de hidrógeno para formar una solución acuosa. A medida que aumenta la temperatura de la solución, los enlaces de hidrógeno se destruyen y las moléculas grandes de éter de celulosa. El estado en el que las moléculas se unen mediante la interacción de grupos hidrofóbicos para formar un gel es un cambio físico. Aunque el mecanismo de gelificación de los dos es diferente, la apariencia tiene un estado similar, es decir, se forma un estado semisólido inmóvil en un espacio tridimensional. Es necesario explorar y verificar experimentalmente si el método de evaluación de la resistencia de la gelatina es adecuado para evaluar la resistencia del gel de éter de celulosa. En este artículo, se utilizan tres métodos tradicionales para evaluar la resistencia de los geles de éter de celulosa: método de observación, método de rotación y método de vacío de ruptura, y sobre esta base se forma un método de ruptura de presión positiva.

1. Parte experimental

1.1 Principales equipos e instrumentos experimentales.

Baño María eléctrico a temperatura constante, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; reómetro de alta temperatura y alta presión, MARS-III, empresa HAAKE de Alemania; bomba de vacío multiusos de agua circulante, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; sistema de adquisición de presión, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; tubo colorimétrico, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; botella de vidrio resistente a altas temperaturas, 120 ml, Schott Glass Works, Alemania; nitrógeno de alta pureza, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Muestras experimentales y preparación.

Éter de hidroxipropilmetilcelulosa, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; disolver 2 g, 3 gy 4 g de éter de hidroxipropilmetilcelulosa en 50 ml de agua caliente a 80℃, revuelva bien y agregue 25℃de 50 ml de agua fría, las muestras se disolvieron completamente para formar soluciones de éter de celulosa con concentraciones de 0,02 g/ml, 0,03 g/ml y 0,04 g/ml respectivamente.

1.3 Método experimental de prueba de resistencia del gel de éter de celulosa

(1) Probado por método de observación. La capacidad de las botellas de vidrio de boca ancha resistentes a altas temperaturas utilizadas en el experimento es de 120 ml y el volumen de la solución de éter de celulosa es de 50 ml. Coloque las soluciones de éter de celulosa preparadas con concentraciones de 0,02 g/ml, 0,03 g/ml y 0,04 g/ml en una botella de vidrio resistente a altas temperaturas, inviértala a diferentes temperaturas y compare las tres concentraciones diferentes anteriores según el código de fuerza del gel. Se ensayó la fuerza gelificante de la solución acuosa de éter de celulosa.

(2) Probado por el método de rotación. El instrumento de prueba utilizado en este experimento es un reómetro de alta temperatura y alta presión. La solución acuosa de éter de celulosa con una concentración del 2% se selecciona y se coloca en un tambor para realizar pruebas. La velocidad de calentamiento es 5℃/10 min, la velocidad de corte es 50 s-1 y el tiempo de prueba es 1 min. , El rango de calentamiento es 40~110℃.

(3) Probado mediante el método de vacío innovador. Conecte los tubos colorimétricos que contienen el gel, encienda la bomba de vacío y lea la lectura máxima del manómetro cuando el aire atraviese el gel. Cada muestra se opera tres veces para obtener el valor promedio.

(4) Prueba mediante el método de presión positiva. De acuerdo con el principio del método de avance del grado de vacío, hemos mejorado este método experimental y adoptamos el método de avance de presión positiva. Conecte los tubos colorimétricos que contienen el gel y utilice un sistema de adquisición de presión para probar la resistencia del gel de éter de celulosa. La cantidad de gel utilizada en el experimento es de 50 ml, la capacidad del tubo colorimétrico es de 100 ml, el diámetro interior es de 3 cm, el diámetro interior del tubo circular insertado en el gel es de 1 cm y la profundidad de inserción es de 3 cm. Encienda lentamente el interruptor del cilindro de nitrógeno. Cuando los datos de presión mostrados caen repentina y bruscamente, tome el punto más alto como el valor de fuerza necesario para romper el gel. Cada muestra se opera tres veces para obtener el valor promedio.

2. Resultados experimentales y discusión.

2.1 La aplicabilidad del método de observación para probar la fuerza del gel del éter de celulosa.

Como resultado de evaluar la fuerza del gel del éter de celulosa mediante observación, tomando como ejemplo la solución de éter de celulosa con una concentración de 0,02 g/mL, se puede saber que el nivel de fuerza es A cuando la temperatura es 65ºC.°C, y la fuerza comienza a aumentar a medida que aumenta la temperatura, cuando la temperatura alcanza los 75℃, presenta un estado de gel, el grado de resistencia cambia de B a D, y cuando la temperatura sube a 120℃, el grado de resistencia se convierte en F. Se puede ver que el resultado de la evaluación de este método de evaluación solo muestra el nivel de resistencia del gel, pero no puede usar los datos para expresar la resistencia específica del gel, es decir, es cualitativo pero no cuantitativo. La ventaja de este método es que la operación es simple e intuitiva, y el gel con la concentración requerida se puede detectar de manera económica mediante este método.

2.2 Aplicabilidad del método de rotación para probar la fuerza del gel del éter de celulosa

Cuando la solución se calienta a 80°C, la viscosidad de la solución es 61 mPa.·s, entonces la viscosidad aumenta rápidamente y alcanza un valor máximo de 46 790 mPa·s a 100°C, y luego la fuerza disminuye. Esto es inconsistente con el fenómeno observado previamente de que la viscosidad de la solución acuosa de éter de hidroxipropilmetilcelulosa comienza a aumentar a 65ºC.°C, y los geles aparecen alrededor de 75°C y la fuerza sigue aumentando. La razón de este fenómeno es que el gel se rompe debido a la rotación del rotor cuando se prueba la resistencia del gel del éter de celulosa, lo que da como resultado datos incorrectos de la resistencia del gel a temperaturas posteriores. Por lo tanto, este método no es adecuado para evaluar la resistencia de geles de éter de celulosa.

2.3 Aplicabilidad del método de vacío innovador para probar la fuerza del gel del éter de celulosa

Los resultados experimentales de la resistencia del gel de éter de celulosa se evaluaron mediante el método de vacío revolucionario. Este método no implica la rotación del rotor, por lo que se puede evitar el problema de cizallamiento y rotura coloidal causado por la rotación del rotor. De los resultados experimentales anteriores, se puede ver que este método puede probar cuantitativamente la resistencia del gel. Cuando la temperatura es 100°C, la resistencia del gel de éter de celulosa con una concentración del 4% es superior a 0,1 MPa (el grado de vacío máximo) y la resistencia no se puede medir a más de 0,1 MPa. La resistencia del gel, es decir, el límite superior de la resistencia del gel ensayado mediante este método es 0,1 MPa. En este experimento, la resistencia del gel de éter de celulosa es superior a 0,1 MPa, por lo que este método no es adecuado para evaluar la resistencia del gel de éter de celulosa.

2.4 La aplicabilidad del método de presión positiva para probar la fuerza del gel del éter de celulosa.

Se utilizó el método de presión positiva para evaluar los resultados experimentales de la resistencia del gel de éter de celulosa. Se puede ver que este método puede probar cuantitativamente el gel con una resistencia superior a 0,1 MPa. El sistema de adquisición de datos utilizado en el experimento hace que los resultados experimentales sean más precisos que los datos de lectura artificial en el método del grado de vacío.

3. Conclusión

La fuerza del gel del éter de celulosa mostró una tendencia general creciente con el aumento de la temperatura. El método de rotación y el método de vacío no son adecuados para determinar la resistencia del gel de éter de celulosa. El método de observación solo puede medir cualitativamente la resistencia del gel de éter de celulosa, y el método de presión positiva recientemente agregado puede probar cuantitativamente la resistencia del gel de éter de celulosa.