Metoda za određivanje čvrstoće gela celuloznog etera

Za mjerenje snagecelulozni eter gel, članak uvodi da iako celulozni eter gel i sredstva za kontrolu profila poput želea imaju različite mehanizme geliranja, mogu koristiti sličnost u izgledu, to jest ne mogu teći nakon geliranja. U polukrutom stanju, uobičajeno korištena metoda promatranja, Za ocjenu čvrstoće celuloznog eter gela koriste se rotacijska metoda i metoda vakuumskog proboja za ocjenu čvrstoće želea, a dodana je i nova metoda proboja pozitivnog tlaka. Eksperimentalno je analizirana primjenjivost ove četiri metode za određivanje čvrstoće celuloznog eterskog gela. Rezultati pokazuju da se metodom promatranja može kvalitativno ocijeniti samo čvrstoća celuloznog etera, rotacijska metoda nije prikladna za procjenu čvrstoće celuloznog etera, vakuumskom metodom može se ocijeniti samo čvrstoća celuloznog etera s čvrstoćom ispod 0,1 MPa, a novododani pozitivni tlak Ovom se metodom može kvantitativno procijeniti čvrstoća celuloznog eterskog gela.

Ključne riječi: žele; celulozni eter gel; snaga; metoda

0.Predgovor

Sredstva za kontrolu profila na bazi polimernog želea najčešće se koriste u začepljenju vode u naftnim poljima i kontroli profila. Međutim, posljednjih godina, temperaturno osjetljiv i termički reverzibilan gel celulozni eter sustav za začepljenje i kontrolu postupno je postao žarište istraživanja za začepljenje vodom i kontrolu profila u ležištima teške nafte. . Čvrstoća gela celuloznog etera jedan je od najvažnijih pokazatelja začepljenja formacije, ali ne postoji jedinstveni standard za njegovu metodu ispitivanja čvrstoće. Često korištene metode za procjenu čvrstoće želea, kao što je metoda promatranja – izravna i ekonomična metoda za ispitivanje čvrstoće želea, koristite tablicu kodova jačine želea za procjenu razine čvrstoće gela koju treba izmjeriti; metoda rotacije – najčešće korišteni instrumenti su Brookfieldov viskozimetar i reometar, temperatura testnog uzorka Brookfieldovog viskozimetra ograničena je unutar 90°C; metoda probojnog vakuuma – kada se za probijanje gela koristi zrak, maksimalno očitanje manometra predstavlja čvrstoću gela. Mehanizam geliranja želea je dodavanje sredstva za umrežavanje u otopinu polimera. Sredstvo za umrežavanje i polimerni lanac povezani su kemijskim vezama tvoreći prostornu mrežnu strukturu, a tekuća faza je omotana njome, tako da cijeli sustav gubi fluidnost, a zatim se transformira. Za žele ovaj proces nije reverzibilan i je kemijska promjena. Mehanizam geliranja celuloznog etera sastoji se u tome da su na niskoj temperaturi makromolekule celuloznog etera okružene malim molekulama vode kroz vodikove veze i tvore vodenu otopinu. Kako temperatura otopine raste, vodikove veze se uništavaju, a velike molekule celuloznog etera. Stanje u kojem se molekule spajaju međudjelovanjem hidrofobnih skupina u obliku gela je fizička promjena. Iako je mehanizam geliranja ova dva različita, izgled ima slično stanje, odnosno formira se nepomično polukruto stanje u trodimenzionalnom prostoru. Potrebno je istražiti i eksperimentalno provjeriti je li metoda procjene čvrstoće želea prikladna za procjenu čvrstoće celuloznog eterskog gela. U ovom radu korištene su tri tradicionalne metode za ocjenu čvrstoće celuloznih eterskih gelova: metoda promatranja, metoda rotacije i metoda probojnog vakuuma, a na temelju toga je formirana metoda proboja pozitivnog tlaka.

1. Eksperimentalni dio

1.1 Glavna eksperimentalna oprema i instrumenti

Električna vodena kupelj konstantne temperature, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; reometar visoke temperature i visokog tlaka, MARS-III, Njemačka tvrtka HAAKE; višenamjenska vakuumska pumpa za cirkulaciju vode, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; senzor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; sustav za prikupljanje tlaka, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; kolorimetrijska cijev, 100 mL, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; staklena boca otporna na visoke temperature, 120 mL, Schott Glass Works, Njemačka; dušik visoke čistoće, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Eksperimentalni uzorci i priprema

Hidroksipropil metilcelulozni eter, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; otopiti 2g, 3g i 4g hidroksipropilmetilceluloznog etera u 50 mL vruće vode na 80℃, dobro promiješati i dodati 25℃50 mL hladne vode, uzorci su potpuno otopljeni da se formiraju otopine celuloznog etera s koncentracijama od 0,02 g/mL, 0,03 g/mL i 0,04 g/mL respektivno.

1.3. Eksperimentalna metoda ispitivanja čvrstoće celuloznog eterskog gela

(1) Ispitano metodom promatranja. Kapacitet staklenih boca širokog grla otpornog na visoke temperature korištenih u pokusu je 120 ml, a volumen otopine celuloznog etera je 50 ml. Stavite pripremljene otopine celuloznog etera s koncentracijama od 0,02 g/mL, 0,03 g/mL i 0,04 g/mL u staklenu bocu otpornu na visoke temperature, okrenite je na različitim temperaturama i usporedite gornje tri različite koncentracije prema kodu za jačinu gela Ispitana je čvrstoća želiranja vodene otopine celuloznog etera.

(2) Ispitano metodom rotacije. Ispitni instrument korišten u ovom eksperimentu je reometar za visoke temperature i visoki tlak. Odabere se vodena otopina celuloznog etera koncentracije 2% i stavi u bačvu za ispitivanje. Stopa zagrijavanja je 5℃/10 min, brzina smicanja je 50 s-1, a vrijeme ispitivanja je 1 min. , Raspon grijanja je 40～110℃.

(3) Ispitano metodom probojnog vakuuma. Spojite kolorimetrijske cijevi koje sadrže gel, uključite vakuumsku pumpu i očitajte maksimalno očitanje manometra kada zrak probije gel. Sa svakim se uzorkom radi tri puta kako bi se dobila prosječna vrijednost.

(4) Ispitivanje metodom pozitivnog tlaka. Prema principu metode probojnog vakuumskog stupnja, unaprijedili smo ovu eksperimentalnu metodu i usvojili metodu proboja pozitivnog tlaka. Spojite kolorimetrijske cijevi koje sadrže gel i upotrijebite sustav za mjerenje tlaka za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etera. Količina gela korištenog u eksperimentu je 50 mL, kapacitet kolorimetrijske cijevi je 100 mL, unutarnji promjer je 3 cm, unutarnji promjer kružne cijevi umetnute u gel je 1 cm, a dubina umetanja je 3 cm. Polako uključite prekidač cilindra dušika. Kada prikazani podaci o tlaku iznenada i oštro padnu, uzmite najvišu točku kao vrijednost čvrstoće potrebnu za probijanje gela. Svaki uzorak se operira tri puta kako bi se dobila prosječna vrijednost.

2. Eksperimentalni rezultati i rasprava

2.1 Primjenjivost metode promatranja za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etera

Kao rezultat procjene čvrstoće gela celuloznog etera promatranjem, uzimajući otopinu celuloznog etera s koncentracijom od 0,02 g/mL kao primjer, može se znati da je razina čvrstoće A kada je temperatura 65°C.°C, a čvrstoća počinje rasti kako temperatura raste, kada temperatura dosegne 75℃, predstavlja stanje gela, stupanj čvrstoće se mijenja od B do D, a kada temperatura poraste na 120℃, stupanj čvrstoće postaje F. Može se vidjeti da rezultat ocjenjivanja ove metode ocjenjivanja pokazuje samo razinu čvrstoće gela, ali ne može koristiti podatke za izražavanje specifične čvrstoće gela, to jest, on je kvalitativan, ali ne kvantitativni. Prednost ove metode je u tome što je rad jednostavan i intuitivan, te se ovom metodom može jeftino prosijati gel potrebne čvrstoće.

2.2 Primjenjivost metode rotacije za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etera

Kad se otopina zagrije na 80°C, viskoznost otopine je 61 mPa·s, tada viskoznost brzo raste, te doseže maksimalnu vrijednost od 46 790 mPa·s na 100°C, a zatim snaga opada. To nije u skladu s prethodno uočenim fenomenom da viskoznost vodene otopine hidroksipropil metilceluloznog etera počinje rasti na 65°C, a gelovi se pojavljuju na oko 75°C i snaga nastavlja rasti. Razlog za ovu pojavu je što se gel lomi zbog rotacije rotora prilikom ispitivanja čvrstoće gela celuloznog etera, što rezultira netočnim podacima o čvrstoći gela na sljedećim temperaturama. Stoga ova metoda nije prikladna za procjenu čvrstoće celuloznih eterskih gelova.

2.3 Primjenjivost metode prodornog vakuuma za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etera

Eksperimentalni rezultati čvrstoće celuloznog eter gela ocijenjeni su metodom probojnog vakuuma. Ova metoda ne uključuje rotaciju rotora, tako da se problem koloidnog smicanja i lomljenja uzrokovan rotacijom rotora može izbjeći. Iz gornjih eksperimentalnih rezultata može se vidjeti da se ovom metodom može kvantitativno ispitati čvrstoća gela. Kada je temperatura 100°C, čvrstoća celuloznog eterskog gela s koncentracijom od 4% veća je od 0,1 MPa (maksimalni stupanj vakuuma), a čvrstoća se ne može mjeriti većom od 0,1 MPa. Čvrstoća gela, odnosno gornja granica čvrstoće gela ispitana ovom metodom je 0,1 MPa. U ovom eksperimentu, čvrstoća celuloznog eter gela je veća od 0,1 MPa, tako da ova metoda nije prikladna za procjenu čvrstoće celuloznog eter gela.

2.4 Primjenjivost metode pozitivnog tlaka za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etera

Metoda pozitivnog tlaka korištena je za procjenu eksperimentalnih rezultata čvrstoće celuloznog eterskog gela. Vidljivo je da se ovom metodom može kvantitativno ispitati gel čvrstoće iznad 0,1 MPa. Sustav prikupljanja podataka koji se koristi u eksperimentu čini eksperimentalne rezultate točnijim od podataka umjetnog očitavanja u metodi stupnja vakuuma.

3. Zaključak

Snaga gela celuloznog etera pokazala je opći trend povećanja s porastom temperature. Metoda rotacije i metoda probojnog vakuuma nisu prikladne za određivanje čvrstoće celuloznog eterskog gela. Metodom promatranja može se samo kvalitativno izmjeriti čvrstoća celuloznog eterskog gela, a novododana metoda pozitivnog tlaka može kvantitativno ispitati čvrstoću celuloznog eterskog gela.