Méthode de détermination de la force du gel de l'éther de cellulose

Pour mesurer la force degel d'éther de cellulose, l'article introduit que bien que le gel d'éther de cellulose et les agents de contrôle du profil gélatineux aient des mécanismes de gélification différents, ils peuvent utiliser la similitude d'apparence, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas s'écouler après la gélification à l'état semi-solide, la méthode d'observation couramment utilisée, la méthode de rotation et la méthode de percée sous vide pour évaluer la résistance de la gelée sont utilisées pour évaluer la résistance du gel d'éther de cellulose, et une nouvelle méthode de percée par pression positive est ajoutée. L’applicabilité de ces quatre méthodes à la détermination de la résistance du gel d’éther de cellulose a été analysée expérimentalement. Les résultats montrent que la méthode d'observation ne peut évaluer que qualitativement la résistance de l'éther de cellulose, la méthode de rotation n'est pas adaptée pour évaluer la résistance de l'éther de cellulose, la méthode sous vide ne peut évaluer la résistance de l'éther de cellulose qu'avec une résistance inférieure à 0,1 MPa, et la pression positive nouvellement ajoutée. Cette méthode peut évaluer quantitativement la résistance du gel d'éther de cellulose.

Mots clés : gelée; gel d'éther de cellulose; force; méthode

0.Préface

Les agents de contrôle de profil à base de gelée polymère sont les plus largement utilisés dans le colmatage des eaux et le contrôle de profil des champs pétrolifères. Cependant, ces dernières années, le système de colmatage et de contrôle de l'éther de cellulose en gel sensible à la température et thermiquement réversible est progressivement devenu un point chaud de la recherche pour le colmatage de l'eau et le contrôle du profil dans les réservoirs de pétrole lourd. . La résistance du gel de l'éther de cellulose est l'un des indicateurs les plus importants pour le colmatage des formations, mais il n'existe pas de norme uniforme pour sa méthode de test de résistance. Méthodes couramment utilisées pour évaluer la force de la gelée, telles que la méthode d'observation – une méthode directe et économique pour tester la force de la gelée, utilisez le tableau des codes de force de la gelée pour juger du niveau de force du gel à mesurer ; méthode de rotation - les instruments couramment utilisés sont le viscosimètre et le rhéomètre Brookfield, la température de l'échantillon de test du viscosimètre Brookfield est limitée à 90°C ; méthode du vide révolutionnaire – lorsque l’air est utilisé pour percer le gel, la lecture maximale du manomètre représente la résistance du gel. Le mécanisme de gélification de la gelée consiste à ajouter un agent de réticulation à la solution de polymère. L'agent de réticulation et la chaîne polymère sont reliés par des liaisons chimiques pour former une structure de réseau spatial, et la phase liquide y est enveloppée, de sorte que l'ensemble du système perd sa fluidité, puis se transforme. Pour la gelée, ce processus n'est pas réversible et est un changement chimique. Le mécanisme de gel de l'éther de cellulose est qu'à basse température, les macromolécules de l'éther de cellulose sont entourées de petites molécules d'eau via des liaisons hydrogène pour former une solution aqueuse. À mesure que la température de la solution augmente, les liaisons hydrogène sont détruites et les grosses molécules d'éther de cellulose. L'état dans lequel les molécules se réunissent par l'interaction de groupes hydrophobes pour former un gel est un changement physique. Bien que le mécanisme de gélification des deux soit différent, l'apparence présente un état similaire, c'est-à-dire qu'un état semi-solide immobile se forme dans un espace tridimensionnel. La question de savoir si la méthode d’évaluation de la résistance de la gelée est adaptée à l’évaluation de la résistance du gel d’éther de cellulose nécessite une exploration et une vérification expérimentale. Dans cet article, trois méthodes traditionnelles sont utilisées pour évaluer la résistance des gels d'éther de cellulose : la méthode d'observation, la méthode de rotation et la méthode du vide de percée, et une méthode de percée à pression positive est formée sur cette base.

1. Partie expérimentale

1.1 Principaux équipements et instruments expérimentaux

Bain-marie électrique à température constante, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd. ; rhéomètre haute température et haute pression, MARS-III, société allemande HAAKE; pompe à vide polyvalente à circulation d'eau, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd. ; capteur, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd. ; système d'acquisition de pression, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd. ; tube colorimétrique, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd. ; bouteille en verre résistant aux hautes températures, 120 ml, Schott Glass Works, Allemagne ; azote de haute pureté, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Échantillons expérimentaux et préparation

Éther d'hydroxypropylméthylcellulose, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; dissoudre 2g, 3g et 4g d'éther d'hydroxypropylméthylcellulose dans 50 mL d'eau chaude à 80°C.℃, remuez bien et ajoutez 25℃Dans 50 ml d'eau froide, les échantillons ont été complètement dissous pour former des solutions d'éther de cellulose avec des concentrations de 0,02 g/mL, 0,03 g/mL et 0,04 g/mL respectivement.

1.3 Méthode expérimentale d'essai de résistance au gel d'éther de cellulose

(1) Testé par méthode d'observation. La capacité des bouteilles en verre à large ouverture et résistantes aux hautes températures utilisées dans l'expérience est de 120 ml et le volume de la solution d'éther de cellulose est de 50 ml. Mettez les solutions d'éther de cellulose préparées avec des concentrations de 0,02 g/mL, 0,03 g/mL et 0,04 g/mL dans une bouteille en verre résistant aux hautes températures, retournez-la à différentes températures et comparez les trois concentrations différentes ci-dessus selon le code de résistance du gel. La force gélifiante de la solution aqueuse d'éther de cellulose a été testée.

(2) Testé par la méthode de rotation. L'instrument de test utilisé dans cette expérience est un rhéomètre haute température et haute pression. La solution aqueuse d'éther de cellulose à une concentration de 2% est sélectionnée et placée dans un tambour pour test. Le taux de chauffage est de 5℃/10 min, le taux de cisaillement est de 50 s-1 et la durée du test est de 1 min. , La plage de chauffage est de 40～110℃.

(3) Testé par la méthode du vide révolutionnaire. Connectez les tubes colorimétriques contenant le gel, allumez la pompe à vide et lisez la lecture maximale du manomètre lorsque l'air traverse le gel. Chaque échantillon est opéré trois fois pour obtenir la valeur moyenne.

(4) Test par méthode de pression positive. Selon le principe de la méthode du degré de vide de percée, nous avons amélioré cette méthode expérimentale et adopté la méthode de percée de pression positive. Connectez les tubes colorimétriques contenant le gel et utilisez un système d’acquisition de pression pour tester la résistance du gel d’éther de cellulose. La quantité de gel utilisée dans l'expérience est de 50 ml, la capacité du tube colorimétrique est de 100 ml, le diamètre intérieur est de 3 cm, le diamètre intérieur du tube circulaire inséré dans le gel est de 1 cm et la profondeur d'insertion est de 3 cm. Allumez lentement l’interrupteur de la bouteille d’azote. Lorsque les données de pression affichées chutent soudainement et brusquement, prenez le point le plus élevé comme valeur de résistance requise pour percer le gel. Chaque échantillon est opéré trois fois pour obtenir la valeur moyenne.

2. Résultats expérimentaux et discussion

2.1 L'applicabilité de la méthode d'observation pour tester la force du gel de l'éther de cellulose

Suite à l'évaluation de la force du gel de l'éther de cellulose par observation, en prenant comme exemple la solution d'éther de cellulose avec une concentration de 0,02 g/mL, on peut savoir que le niveau de résistance est A lorsque la température est de 65 °C.°C, et la résistance commence à augmenter à mesure que la température augmente, lorsque la température atteint 75℃, il présente un état de gel, le degré de résistance passe de B à D, et lorsque la température monte à 120℃, la note de résistance devient F. On peut voir que le résultat de l'évaluation de cette méthode d'évaluation montre uniquement le niveau de résistance du gel, mais ne peut pas utiliser les données pour exprimer la résistance spécifique du gel, c'est-à-dire qu'il est qualitatif mais pas quantitatif. L’avantage de cette méthode est que l’opération est simple et intuitive et que le gel ayant la résistance requise peut être analysé à moindre coût par cette méthode.

2.2 Applicabilité de la méthode de rotation pour tester la résistance du gel de l'éther de cellulose

Lorsque la solution est chauffée à 80°C, la viscosité de la solution est de 61 mPa·s, alors la viscosité augmente rapidement, et atteint une valeur maximale de 46 790 mPa·il est à 100°C, puis la force diminue. Ceci est incompatible avec le phénomène observé précédemment selon lequel la viscosité de la solution aqueuse d'éther d'hydroxypropylméthylcellulose commence à augmenter à 65 °C.°C, et les gels apparaissent vers 75°C et la force continue d'augmenter. La raison de ce phénomène est que le gel est brisé en raison de la rotation du rotor lors du test de la force du gel de l'éther de cellulose, ce qui entraîne des données incorrectes sur la force du gel aux températures ultérieures. Par conséquent, cette méthode ne convient pas pour évaluer la résistance des gels d’éther de cellulose.

2.3 Applicabilité de la méthode du vide révolutionnaire pour tester la résistance du gel de l'éther de cellulose

Les résultats expérimentaux de la résistance du gel d’éther de cellulose ont été évalués par la méthode du vide révolutionnaire. Cette méthode n'implique pas la rotation du rotor, de sorte que le problème du cisaillement et de la rupture colloïdale provoqués par la rotation du rotor peut être évité. D’après les résultats expérimentaux ci-dessus, on peut voir que cette méthode peut tester quantitativement la résistance du gel. Quand la température est de 100°C, la résistance du gel d'éther de cellulose avec une concentration de 4 % est supérieure à 0,1 MPa (le degré de vide maximum), et la résistance ne peut pas être mesurée supérieure à 0,1 MPa. La résistance du gel, c'est-à-dire la limite supérieure de la résistance du gel testée par cette méthode, est de 0,1 MPa. Dans cette expérience, la résistance du gel d’éther de cellulose est supérieure à 0,1 MPa, cette méthode ne convient donc pas pour évaluer la résistance du gel d’éther de cellulose.

2.4 L'applicabilité de la méthode de pression positive pour tester la résistance du gel de l'éther de cellulose

La méthode de pression positive a été utilisée pour évaluer les résultats expérimentaux de la résistance du gel d’éther de cellulose. On peut voir que cette méthode permet de tester quantitativement le gel avec une résistance supérieure à 0,1 MPa. Le système d'acquisition de données utilisé dans l'expérience rend les résultats expérimentaux plus précis que les données de lecture artificielle dans la méthode du degré de vide.

3. Conclusion

La force du gel de l’éther de cellulose a montré une tendance globale à la hausse avec l’augmentation de la température. La méthode de rotation et la méthode du vide de percée ne conviennent pas pour déterminer la résistance du gel d'éther de cellulose. La méthode d'observation ne peut mesurer que qualitativement la résistance du gel d'éther de cellulose, et la méthode de pression positive nouvellement ajoutée peut tester quantitativement la résistance du gel d'éther de cellulose.