Metode Penentuan Kekuatan Gel Selulosa Eter

Untuk mengukur kekuatangel selulosa eter, artikel tersebut memperkenalkan bahwa meskipun gel selulosa eter dan bahan pengontrol profil seperti jeli memiliki mekanisme gelasi yang berbeda, keduanya dapat menggunakan kesamaan penampilan, yaitu tidak dapat mengalir setelah gelasi. Dalam keadaan semi padat, metode observasi yang umum digunakan, metode rotasi dan metode terobosan vakum untuk mengevaluasi kekuatan jeli digunakan untuk mengevaluasi kekuatan gel selulosa eter, dan metode terobosan tekanan positif baru ditambahkan. Penerapan keempat metode ini untuk penentuan kekuatan gel selulosa eter dianalisis melalui eksperimen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode observasi hanya dapat mengevaluasi kekuatan selulosa eter secara kualitatif, metode rotasi tidak cocok untuk mengevaluasi kekuatan selulosa eter, metode vakum hanya dapat mengevaluasi kekuatan selulosa eter dengan kekuatan di bawah 0,1 MPa, dan tekanan positif yang baru ditambahkan Metode ini dapat mengevaluasi kekuatan gel selulosa eter secara kuantitatif.

Kata kunci: jeli; gel selulosa eter; kekuatan; metode

0.Kata pengantar

Agen pengontrol profil berbasis jeli polimer paling banyak digunakan dalam penyumbatan air ladang minyak dan kontrol profil. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, sistem penyumbatan dan kontrol gel selulosa eter yang sensitif terhadap suhu dan reversibel secara termal telah secara bertahap menjadi pusat penelitian untuk penyumbatan air dan kontrol profil di reservoir minyak berat. . Kekuatan gel selulosa eter adalah salah satu indikator terpenting untuk penyumbatan formasi, namun tidak ada standar seragam untuk metode uji kekuatannya. Metode yang umum digunakan untuk mengevaluasi kekuatan jeli, seperti metode observasi – metode langsung dan ekonomis untuk menguji kekuatan jeli, menggunakan tabel kode kekuatan jeli untuk menilai tingkat kekuatan gel yang akan diukur; metode rotasi – instrumen yang umum digunakan adalah viskometer Brookfield dan rheometer, suhu sampel uji viskometer Brookfield dibatasi dalam 90°C; metode vakum terobosan – ketika udara digunakan untuk menerobos gel, pembacaan maksimum pengukur tekanan menunjukkan kekuatan gel. Mekanisme pembentuk gel pada jeli adalah dengan menambahkan zat pengikat silang ke dalam larutan polimer. Agen pengikat silang dan rantai polimer dihubungkan melalui ikatan kimia untuk membentuk struktur jaringan spasial, dan fase cair dibungkus di dalamnya, sehingga seluruh sistem kehilangan fluiditas, dan kemudian berubah menjadi jeli, proses ini tidak dapat dibalik dan adalah perubahan kimia. Mekanisme gel selulosa eter adalah pada suhu rendah, makromolekul selulosa eter dikelilingi oleh molekul kecil air melalui ikatan hidrogen untuk membentuk larutan berair. Ketika suhu larutan meningkat, ikatan hidrogen hancur, dan molekul besar selulosa eter Keadaan di mana molekul berkumpul melalui interaksi gugus hidrofobik untuk membentuk gel merupakan perubahan fisika. Walaupun mekanisme gelasi keduanya berbeda, namun penampakannya mempunyai wujud yang serupa, yaitu wujud semi padat yang tidak bergerak yang terbentuk dalam ruang tiga dimensi. Apakah metode evaluasi kekuatan jeli cocok untuk mengevaluasi kekuatan gel selulosa eter memerlukan eksplorasi dan verifikasi eksperimental. Dalam makalah ini, tiga metode tradisional digunakan untuk mengevaluasi kekuatan gel selulosa eter: metode observasi, metode rotasi dan metode terobosan vakum, dan metode terobosan tekanan positif dibentuk atas dasar ini.

1. Bagian percobaan

1.1 Peralatan dan instrumen eksperimen utama

Pemandian air suhu konstan listrik, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; rheometer suhu tinggi dan tekanan tinggi, MARS-III, perusahaan HAAKE Jerman; pompa vakum serbaguna air sirkulasi, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; sistem akuisisi tekanan, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; tabung kolorimetri, 100 mL, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; botol kaca tahan suhu tinggi, 120 mL, Schott Glass Works, Jerman; nitrogen dengan kemurnian tinggi, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Sampel percobaan dan persiapannya

Hidroksipropil metilselulosa eter, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; larutkan 2g, 3g dan 4g hidroksipropilmetilselulosa eter dalam 50 mL air panas pada suhu 80℃, aduk rata dan tambahkan 25℃dari 50 mL air dingin, sampel dilarutkan seluruhnya membentuk larutan selulosa eter dengan konsentrasi masing-masing 0,02g/mL, 0,03g/mL dan 0,04g/mL.

1.3 Metode percobaan uji kekuatan gel selulosa eter

(1) Diuji dengan metode observasi. Kapasitas botol kaca tahan suhu tinggi bermulut lebar yang digunakan dalam percobaan adalah 120mL, dan volume larutan selulosa eter adalah 50mL. Masukkan larutan selulosa eter yang telah disiapkan dengan konsentrasi 0,02g/mL, 0,03g/mL dan 0,04g/mL ke dalam botol kaca tahan suhu tinggi, balikkan pada suhu berbeda, dan bandingkan ketiga konsentrasi berbeda di atas sesuai dengan kode kekuatan gel Kekuatan pembentuk gel dari larutan berair selulosa eter diuji.

(2) Diuji dengan metode rotasi. Alat uji yang digunakan dalam percobaan ini adalah rheometer suhu tinggi dan tekanan tinggi. Larutan berair selulosa eter dengan konsentrasi 2% dipilih dan ditempatkan dalam drum untuk pengujian. Tingkat pemanasan adalah 5℃/10 menit, laju geser 50 s-1, dan waktu pengujian 1 menit. , Kisaran pemanasan adalah 40～110℃.

(3) Diuji dengan metode vakum terobosan. Hubungkan tabung kolorimetri yang berisi gel, hidupkan pompa vakum, dan baca pembacaan maksimum pengukur tekanan ketika udara menembus gel. Setiap sampel dioperasikan tiga kali untuk mendapatkan nilai rata-rata.

(4) Uji dengan metode tekanan positif. Sesuai dengan prinsip metode terobosan derajat vakum, kami telah meningkatkan metode eksperimental ini dan mengadopsi metode terobosan tekanan positif. Hubungkan tabung kolorimetri yang berisi gel, dan gunakan sistem perolehan tekanan untuk menguji kekuatan gel selulosa eter. Jumlah gel yang digunakan dalam percobaan adalah 50mL, kapasitas tabung kolorimetri 100mL, diameter dalam 3cm, diameter dalam tabung melingkar yang dimasukkan ke dalam gel adalah 1cm, dan kedalaman penyisipan 3cm. Nyalakan sakelar silinder nitrogen secara perlahan. Ketika data tekanan yang ditampilkan turun secara tiba-tiba dan tajam, ambil titik tertinggi sebagai nilai kekuatan yang diperlukan untuk menembus gel. Setiap sampel dioperasikan tiga kali untuk mendapatkan nilai rata-rata.

2. Hasil percobaan dan pembahasan

2.1 Penerapan metode observasi untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Dari hasil evaluasi kekuatan gel selulosa eter dengan pengamatan, dengan mengambil contoh larutan selulosa eter dengan konsentrasi 0,02 g/mL, diketahui tingkat kekuatannya adalah A pada suhu 65.°C, dan kekuatannya mulai meningkat seiring dengan meningkatnya suhu, ketika suhu mencapai 75℃, ini menyajikan keadaan gel, tingkat kekuatan berubah dari B ke D, dan ketika suhu naik menjadi 120℃, tingkat kekuatannya menjadi F. Terlihat bahwa hasil evaluasi metode evaluasi ini hanya menunjukkan tingkat kekuatan gel, tetapi tidak dapat menggunakan data tersebut untuk menyatakan kekuatan spesifik gel, yaitu kualitatif tetapi tidak kuantitatif. Keuntungan metode ini adalah pengoperasiannya sederhana dan intuitif, dan gel dengan kekuatan yang dibutuhkan dapat disaring dengan murah menggunakan metode ini.

2.2 Penerapan metode rotasi untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Ketika larutan dipanaskan sampai 80°C, viskositas larutan adalah 61 mPa·s, maka viskositasnya meningkat pesat, dan mencapai nilai maksimum 46.790 mPa·s pada 100°C, dan kemudian kekuatannya menurun. Hal ini tidak konsisten dengan fenomena yang diamati sebelumnya bahwa viskositas larutan berair hidroksipropil metilselulosa eter mulai meningkat pada 65°C, dan gel muncul pada suhu sekitar 75°C dan kekuatannya terus meningkat. Penyebab fenomena ini adalah pecahnya gel akibat putaran rotor saat pengujian kekuatan gel selulosa eter, sehingga menghasilkan data kekuatan gel yang salah pada suhu berikutnya. Oleh karena itu, metode ini tidak cocok untuk mengevaluasi kekuatan gel selulosa eter.

2.3 Penerapan metode vakum terobosan untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Hasil percobaan kekuatan gel selulosa eter dievaluasi dengan metode vakum terobosan. Metode ini tidak melibatkan perputaran rotor, sehingga masalah geser dan putusnya koloid akibat perputaran rotor dapat dihindari. Dari hasil percobaan di atas terlihat bahwa metode ini dapat menguji kekuatan gel secara kuantitatif. Ketika suhunya 100°C, kekuatan gel selulosa eter dengan konsentrasi 4% lebih besar dari 0,1 MPa (derajat vakum maksimum), dan kekuatannya tidak dapat diukur lebih besar dari 0,1 MPa. Kekuatan gel yaitu batas atas kekuatan gel yang diuji dengan metode ini adalah 0,1 MPa. Pada percobaan ini kekuatan gel selulosa eter lebih besar dari 0,1 MPa, sehingga metode ini tidak cocok untuk mengevaluasi kekuatan gel selulosa eter.

2.4 Penerapan metode tekanan positif untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Metode tekanan positif digunakan untuk mengevaluasi hasil percobaan kekuatan gel selulosa eter. Terlihat bahwa metode ini dapat menguji gel dengan kekuatan di atas 0,1 MPa secara kuantitatif. Sistem akuisisi data yang digunakan dalam percobaan menjadikan hasil percobaan lebih akurat dibandingkan dengan data pembacaan buatan pada metode derajat vakum.

3. Kesimpulan

Kekuatan gel selulosa eter menunjukkan tren peningkatan secara keseluruhan dengan meningkatnya suhu. Metode rotasi dan metode vakum terobosan tidak cocok untuk menentukan kekuatan gel selulosa eter. Metode observasi hanya dapat mengukur kekuatan gel selulosa eter secara kualitatif, dan metode tekanan positif yang baru ditambahkan dapat menguji kekuatan gel selulosa eter secara kuantitatif.