Metodo per la determinazione della forza del gel dell'etere di cellulosa

Per misurare la forza digel di etere di cellulosa, l'articolo introduce che sebbene il gel di etere di cellulosa e gli agenti di controllo del profilo gelatinoso abbiano meccanismi di gelificazione diversi, possono sfruttare la somiglianza nell'aspetto, ovvero non possono fluire dopo la gelificazione Allo stato semisolido, il metodo di osservazione comunemente usato, Il metodo di rotazione e il metodo di rottura del vuoto per valutare la forza della gelatina vengono utilizzati per valutare la forza del gel di etere di cellulosa e viene aggiunto un nuovo metodo di rottura della pressione positiva. L'applicabilità di questi quattro metodi alla determinazione della forza del gel di etere di cellulosa è stata analizzata mediante esperimenti. I risultati mostrano che il metodo di osservazione può valutare solo qualitativamente la forza dell'etere di cellulosa, il metodo di rotazione non è adatto per valutare la forza dell'etere di cellulosa, il metodo del vuoto può valutare solo la forza dell'etere di cellulosa con una forza inferiore a 0,1 MPa e la pressione positiva appena aggiunta Questo metodo può valutare quantitativamente la forza del gel di etere di cellulosa.

Parole chiave: gelatina; gel di etere di cellulosa; forza; metodo

0.Prefazione

Gli agenti di controllo del profilo a base di gelatina polimerica sono ampiamente utilizzati nell'ostruzione dell'acqua dei giacimenti petroliferi e nel controllo del profilo. Tuttavia, negli ultimi anni, il sistema di tamponamento e controllo dell’etere di cellulosa gel, sensibile alla temperatura e termicamente reversibile, è gradualmente diventato un punto caldo di ricerca per il tamponamento dell’acqua e il controllo del profilo nei giacimenti di petrolio pesante. . La forza del gel dell'etere di cellulosa è uno degli indicatori più importanti per l'ostruzione della formazione, ma non esiste uno standard uniforme per il suo metodo di prova della resistenza. Metodi comunemente utilizzati per valutare la forza della gelatina, come il metodo di osservazione: un metodo diretto ed economico per testare la forza della gelatina, utilizzare la tabella dei codici di forza della gelatina per giudicare il livello di forza del gel da misurare; metodo di rotazione: gli strumenti comunemente utilizzati sono il viscosimetro e il reometro Brookfield, la temperatura del campione di prova del viscosimetro Brookfield è limitata entro 90°C; metodo del vuoto rivoluzionario: quando viene utilizzata l'aria per penetrare nel gel, la lettura massima del manometro rappresenta la forza del gel. Il meccanismo gelificante della gelatina consiste nell'aggiungere un agente reticolante alla soluzione polimerica. L'agente reticolante e la catena polimerica sono collegati da legami chimici per formare una struttura a rete spaziale, e la fase liquida è avvolta in essa, in modo che l'intero sistema perde fluidità, e quindi si trasforma. Per la gelatina, questo processo non è reversibile e è un cambiamento chimico. Il meccanismo del gel dell'etere di cellulosa è che a bassa temperatura, le macromolecole dell'etere di cellulosa sono circondate da piccole molecole d'acqua attraverso legami idrogeno per formare una soluzione acquosa. Quando la temperatura della soluzione aumenta, i legami idrogeno vengono distrutti e le grandi molecole dell'etere di cellulosa. Lo stato in cui le molecole si uniscono attraverso l'interazione dei gruppi idrofobici per formare un gel è un cambiamento fisico. Sebbene il meccanismo di gelificazione dei due sia diverso, l'aspetto ha uno stato simile, cioè si forma uno stato semisolido immobile nello spazio tridimensionale. Se il metodo di valutazione della forza della gelatina è adatto per valutare la forza del gel di etere di cellulosa necessita di esplorazione e verifica sperimentale. In questo articolo vengono utilizzati tre metodi tradizionali per valutare la resistenza dei gel di etere di cellulosa: metodo di osservazione, metodo di rotazione e metodo del vuoto di rottura, e su questa base viene formato un metodo di rottura a pressione positiva.

1. Parte sperimentale

1.1 Principali apparecchiature e strumenti sperimentali

Bagnomaria elettrico a temperatura costante, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; reometro ad alta temperatura e alta pressione, MARS-III, società tedesca HAAKE; pompa per vuoto multiuso a circolazione d'acqua, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensore, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; sistema di acquisizione della pressione, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; tubo colorimetrico, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; bottiglia di vetro resistente alle alte temperature, 120 ml, Schott Glass Works, Germania; azoto di elevata purezza, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Campioni sperimentali e preparazione

Etere di idrossipropilmetilcellulosa, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; sciogliere 2 g, 3 g e 4 g di etere di idrossipropilmetilcellulosa in 50 ml di acqua calda a 80℃, mescolare bene e aggiungere 25℃di 50 mL di acqua fredda, i campioni sono stati completamente sciolti per formare soluzioni di etere di cellulosa con concentrazioni rispettivamente di 0,02 g/mL, 0,03 g/mL e 0,04 g/mL.

1.3 Metodo sperimentale per il test della resistenza del gel di etere di cellulosa

(1) Testato con metodo di osservazione. La capacità delle bottiglie di vetro resistenti alle alte temperature a bocca larga utilizzate nell'esperimento è di 120 ml e il volume della soluzione di etere di cellulosa è di 50 ml. Mettere le soluzioni preparate di etere di cellulosa con concentrazioni di 0,02 g/ml, 0,03 g/ml e 0,04 g/ml in una bottiglia di vetro resistente alle alte temperature, capovolgerla a temperature diverse e confrontare le tre diverse concentrazioni sopra indicate in base al codice di forza del gel È stata testata la forza gelificante della soluzione acquosa di etere di cellulosa.

(2) Testato con il metodo della rotazione. Lo strumento di prova utilizzato in questo esperimento è un reometro ad alta temperatura e alta pressione. La soluzione acquosa di etere di cellulosa con una concentrazione del 2% viene selezionata e posta in un fusto per il test. La velocità di riscaldamento è 5℃/10 min, la velocità di taglio è 50 s-1 e il tempo di prova è 1 min. , L'intervallo di riscaldamento è 40～110℃.

(3) Testato con il metodo del vuoto rivoluzionario. Collegare i tubi colorimetrici contenenti il ​​gel, accendere la pompa a vuoto e leggere la lettura massima del manometro quando l'aria attraversa il gel. Ciascun campione viene azionato tre volte per ottenere il valore medio.

(4) Prova con il metodo della pressione positiva. Secondo il principio del metodo del grado di vuoto rivoluzionario, abbiamo migliorato questo metodo sperimentale e adottato il metodo della svolta a pressione positiva. Collegare i tubi colorimetrici contenenti il ​​gel e utilizzare un sistema di acquisizione della pressione per testare la forza del gel di etere di cellulosa. La quantità di gel utilizzata nell'esperimento è 50 ml, la capacità del tubo colorimetrico è 100 ml, il diametro interno è 3 cm, il diametro interno del tubo circolare inserito nel gel è 1 cm e la profondità di inserimento è 3 cm. Accendere lentamente l'interruttore della bombola di azoto. Quando i dati di pressione visualizzati diminuiscono improvvisamente e bruscamente, prendere il punto più alto come valore di forza richiesto per penetrare il gel. Ciascun campione viene azionato tre volte per ottenere il valore medio.

2. Risultati sperimentali e discussione

2.1 L'applicabilità del metodo di osservazione per testare la forza del gel dell'etere di cellulosa

Come risultato della valutazione della forza del gel dell'etere di cellulosa mediante osservazione, prendendo come esempio la soluzione di etere di cellulosa con una concentrazione di 0,02 g/mL, si può sapere che il livello di forza è A quando la temperatura è 65°C, e la forza inizia ad aumentare all'aumentare della temperatura, quando la temperatura raggiunge i 75℃, si presenta allo stato gel, il grado di resistenza cambia da B a D, e quando la temperatura sale a 120℃, il grado di resistenza diventa F. Si può vedere che il risultato della valutazione di questo metodo di valutazione mostra solo il livello di resistenza del gel, ma non può utilizzare i dati per esprimere la forza specifica del gel, cioè è qualitativo ma non quantitativo. Il vantaggio di questo metodo è che il funzionamento è semplice e intuitivo e il gel con la concentrazione richiesta può essere vagliato in modo economico con questo metodo.

2.2 Applicabilità del metodo di rotazione per testare la forza del gel dell'etere di cellulosa

Quando la soluzione viene riscaldata a 80°C, la viscosità della soluzione è 61 mPa·s, quindi la viscosità aumenta rapidamente e raggiunge un valore massimo di 46 790 mPa·alle 100°C, e quindi la forza diminuisce. Ciò non è coerente con il fenomeno precedentemente osservato secondo cui la viscosità della soluzione acquosa di etere di idrossipropilmetilcellulosa inizia ad aumentare a 65°C, e i gel compaiono intorno a 75°C e la forza continua ad aumentare. La ragione di questo fenomeno è che il gel si rompe a causa della rotazione del rotore durante il test della forza del gel dell'etere di cellulosa, con conseguenti dati errati sulla forza del gel alle temperature successive. Pertanto, questo metodo non è adatto per valutare la resistenza dei gel di etere di cellulosa.

2.3 Applicabilità del metodo del vuoto rivoluzionario per testare la forza del gel dell'etere di cellulosa

I risultati sperimentali della resistenza del gel di etere di cellulosa sono stati valutati mediante il metodo del vuoto rivoluzionario. Questo metodo non prevede la rotazione del rotore, quindi si può evitare il problema del taglio e della rottura colloidale causata dalla rotazione del rotore. Dai risultati sperimentali di cui sopra, si può vedere che questo metodo può testare quantitativamente la resistenza del gel. Quando la temperatura è 100°C, la forza del gel di etere di cellulosa con una concentrazione del 4% è maggiore di 0,1 MPa (il grado di vuoto massimo) e la forza non può essere misurata maggiore di 0,1 MPa. La resistenza del gel, ovvero il limite superiore della resistenza del gel testato con questo metodo, è 0,1 MPa. In questo esperimento, la forza del gel di etere di cellulosa è maggiore di 0,1 MPa, quindi questo metodo non è adatto per valutare la forza del gel di etere di cellulosa.

2.4 Applicabilità del metodo a pressione positiva per testare la forza del gel dell'etere di cellulosa

Il metodo della pressione positiva è stato utilizzato per valutare i risultati sperimentali della forza del gel di etere di cellulosa. Si può vedere che questo metodo può testare quantitativamente il gel con una forza superiore a 0,1 MPa. Il sistema di acquisizione dati utilizzato nell'esperimento rende i risultati sperimentali più accurati rispetto ai dati di lettura artificiale nel metodo del grado di vuoto.

3. Conclusione

La forza del gel dell'etere di cellulosa ha mostrato una tendenza generale all'aumento con l'aumento della temperatura. Il metodo di rotazione e il metodo del vuoto penetrante non sono adatti per determinare la forza del gel di etere di cellulosa. Il metodo di osservazione può solo misurare qualitativamente la forza del gel di etere di cellulosa e il metodo a pressione positiva appena aggiunto può testare quantitativamente la forza del gel di etere di cellulosa.