セルロースエーテルのゲル強度の測定方法

強さを測るには、セルロースエーテルゲル記事は、セルロースエーテルゲルとゼリー状の形状制御剤はゲル化メカニズムが異なるものの、外観の類似性、つまりゲル化後に流動しないという共通点を利用できる、一般的に使用される観察方法である半固体状態であることを紹介しています。セルロースエーテルゲルの強度評価には、ゼリーの強度を評価する回転法と真空破過法を採用し、新たに陽圧破過法を追加しました。セルロースエーテルゲル強度の測定に対するこれら 4 つの方法の適用可能性を実験によって分析しました。結果は、観察法はセルロースエーテルの強度を定性的に評価することしかできないこと、回転法はセルロースエーテルの強度を評価するのに適していないこと、真空法は強度が0.1MPa未満のセルロースエーテルの強度しか評価できないこと、および新たに加えた陽圧 この方法によりセルロースエーテルゲルの強度を定量的に評価することができます。

キーワード: ゼリー;セルロースエーテルゲル;強さ;方法

0.序文

ポリマーゼリーベースのプロファイル制御剤は、油田の水詰まりとプロファイル制御に最も広く使用されています。しかし、近年、温度に敏感で熱可逆性のゲルセルロースエーテルの閉塞および制御システムが、重油貯留層の水閉塞およびプロファイル制御の研究のホットスポットになりつつあります。 。セルロースエーテルのゲル強度は地層詰まりの最も重要な指標の一つですが、その強度試験方法には統一した基準がありません。ゼリー強度を評価するために一般的に使用される方法は、観察法などです。これは、ゼリー強度をテストするための直接的かつ経済的な方法であり、ゼリー強度コード表を使用して、測定するゲル強度のレベルを判断します。回転法 - 一般的に使用される機器はブルックフィールド粘度計とレオメーターで、ブルックフィールド粘度計のテストサンプルの温度は 90 ℃以内に制限されます。°C;画期的な真空法 – 空気を使用してゲルを突き破るとき、圧力計の最大読み取り値がゲルの強度を表します。ゼリーのゲル化メカニズムは、ポリマー溶液に架橋剤を添加することです。架橋剤と高分子鎖が化学結合で結合して空間網目構造を形成し、その中に液相が包み込まれることで系全体が流動性を失い、変形する。ゼリーの場合、この過程は可逆的ではなく、化学変化です。セルロース エーテルのゲルのメカニズムは、低温でセルロース エーテルの巨大分子が水素結合を通じて小さな水の分子に囲まれて水溶液を形成することです。溶液の温度が上昇すると、水素結合が破壊され、セルロースエーテルの大きな分子が疎水基の相互作用によって集まってゲルを形成する状態が物理的変化です。両者のゲル化機構は異なりますが、外観は同様の状態、すなわち三次元空間内に不動の半固体状態が形成されます。ゼリー強度の評価方法がセルロースエーテルゲルの強度評価に適しているかどうかについては、探索と実験による検証が必要である。本論文では、セルロースエーテルゲルの強度を評価するために、観察法、回転法、真空破過法という 3 つの伝統的な方法を使用し、これに基づいて正圧破過法を構築しました。

1. 実験部分

1.1 主な実験装置・器具

電気恒温水槽、DZKW-S-6、Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.高温高圧レオメーター、MARS-III、ドイツ HAAKE 社。循環水多目的真空ポンプ SHB-III、Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.センサー、DP1701-EL1D1G、Baoji Best Control Technology Co., Ltd.;圧力取得システム、Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.比色管、100 mL、天津天科硝子器械製造有限公司;高温耐性ガラスボトル、120 mL、Schott Glass Works、ドイツ;高純度窒素、天津高創宝蘭ガス有限公司

1.2 実験サンプルと準備

ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル、60RT400、泰安瑞泰セルロース株式会社;ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル2g、3g、4gを80℃の熱水50mLに溶解します。℃をよくかき混ぜ、25を加えます。℃５０ｍＬの冷水にサンプルを完全に溶解させて、それぞれ０．０２ｇ／ｍＬ、０．０３ｇ／ｍＬ、０．０４ｇ／ｍＬの濃度のセルロースエーテル溶液を形成した。

1.3 セルロースエーテルゲル強度試験の実験方法

(1) 観察法による試験。実験に使用した広口耐熱ガラス瓶の容量は120mL、セルロースエーテル溶液の容量は50mLである。調製した濃度 0.02g/mL、0.03g/mL、0.04g/mL のセルロースエーテル溶液を耐熱ガラス瓶に入れ、異なる温度で反転させ、ゲル強度コードに従って上記 3 つの異なる濃度を比較します。セルロースエーテル水溶液のゲル化強度を試験した。

(2) 回転法による試験。この実験で使用した試験装置は高温高圧レオメーターです。濃度 2% のセルロースエーテル水溶液を選択し、試験用ドラムに入れます。加熱速度は5です℃/10分、せん断速度は50s-1、試験時間は1分です。 、加熱範囲は40です。～110℃.

(3) ブレークスルーバキューム法により試験済み。ゲルの入った比色管を接続し、真空ポンプをオンにして、空気がゲルを突き破ったときの圧力計の最大値を読み取ります。各サンプルを 3 回操作して平均値を取得します。

(4) 陽圧法による試験。ブレークスルー真空度法の原理に従って、この実験方法を改良し、正圧ブレークスルーの方法を採用しました。ゲルの入った比色管を接続し、圧力取得システムを使用してセルロース エーテル ゲルの強度をテストします。実験に使用したゲルの量は５０ｍＬ、比色管の容量は１００ｍＬ、内径は３ｃｍ、ゲルに挿入する円管の内径は１ｃｍ、挿入深さは３ｃｍである。窒素ボンベのスイッチをゆっくりと入れます。表示された圧力データが突然急激に低下した場合、その最高点をゲルを突き破るのに必要な強度値とみなします。各サンプルを 3 回操作して平均値を取得します。

2. 実験結果と考察

2.1 セルロースエーテルのゲル強度試験観察法の適用性

濃度0.02g/mLのセルロースエーテル溶液を例に、セルロースエーテルのゲル強度を観察により評価した結果、温度65℃では強度レベルがAであることが分かります。°温度が75℃に達すると、温度が上昇するにつれて強度が増加し始めます。℃ゲル状態を呈し、温度が120度まで上昇すると強度グレードがBからDに変化します。℃この評価方法の評価結果は、ゲルの強度レベルを示すだけであり、ゲルの特定の強度を表現するデータを使用できない、つまり、定性的ではあるがそうではないことがわかります。定量的な。この方法の利点は、操作が簡単で直感的であり、必要な強度のゲルを安価にスクリーニングできることである。

2.2 セルロースエーテルのゲル強度試験における回転法の適用性

溶液を80℃に加熱すると°C、溶液の粘度は61 mPaです·s、その後粘度は急速に増加し、最大値 46,790 mPa に達します。·100時°Cになると強度が低下します。これは、ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル水溶液の粘度が65℃で増加し始めるという以前に観察された現象と矛盾します。°C、約 75 でゲルが現れます。°Cと強度は増加し続けます。この現象の理由は、セルロースエーテルのゲル強度を試験する際にローターの回転によりゲルが破壊され、その後の温度でのゲル強度のデータが不正確になるためです。したがって、この方法はセルロースエーテルゲルの強度評価には適していません。

2.3 セルロースエーテルのゲル強度を試験するためのブレークスルー真空法の適用性

セルロースエーテルゲル強度の実験結果は、ブレークスルー真空法により評価されました。この方法ではローターを回転させないため、ローターの回転によるコロイドのせん断や破壊の問題を回避できます。上記の実験結果から、この方法はゲルの強度を定量的にテストできることがわかります。温度が100度のとき°Ｃでは、濃度４％のセルロースエーテルゲルの強度は０．１ＭＰａ（最大真空度）を超えており、０．１ＭＰａを超える強度は測定できない。この方法で試験されるゲルの強度、すなわちゲル強度の上限は０．１ＭＰａである。この実験では、セルロースエーテルゲルの強度が 0.1 MPa を超えるため、この方法はセルロースエーテルゲルの強度を評価するのには適していません。

2.4 セルロースエーテルのゲル強度を試験するための正圧法の適用可能性

セルロースエーテルゲル強度の実験結果を評価するために陽圧法を使用した。この方法により、0.1 MPa を超える強度のゲルを定量的にテストできることがわかります。実験に使用されたデータ収集システムにより、真空度法による人為的な読み取りデータよりも実験結果がより正確になります。

3. 結論

セルロースエーテルのゲル強度は、温度の上昇とともに全体的に増加する傾向を示しました。回転法や真空破過法はセルロースエーテルゲルの強度を測定するのには適していません。観察法ではセルロースエーテルゲルの強度を定性的に測定することしかできませんでしたが、新たに追加した陽圧法ではセルロースエーテルゲルの強度を定量的に検査することができます。