Werkwijze voor het bepalen van de gelsterkte van cellulose-ether

Om de sterkte te meten vancellulose-ethergelintroduceert het artikel dat hoewel cellulose-ethergel en geleiachtige profielcontrolemiddelen verschillende geleringsmechanismen hebben, ze de gelijkenis in uiterlijk kunnen gebruiken, dat wil zeggen dat ze na gelering niet kunnen vloeien. In de halfvaste toestand, de algemeen gebruikte observatiemethode, rotatiemethode en vacuümdoorbraakmethode voor het evalueren van de sterkte van gelei worden gebruikt om de sterkte van cellulose-ethergel te evalueren, en een nieuwe doorbraakmethode met positieve druk wordt toegevoegd. De toepasbaarheid van deze vier methoden op de bepaling van de sterkte van de cellulose-ethergel werd door middel van experimenten geanalyseerd. De resultaten laten zien dat de observatiemethode alleen kwalitatief de sterkte van cellulose-ether kan beoordelen, de rotatiemethode niet geschikt is voor het evalueren van de sterkte van cellulose-ether, de vacuümmethode alleen de sterkte van cellulose-ether kan evalueren met een sterkte lager dan 0,1 MPa, en de nieuw toegevoegde positieve druk. Deze methode kan de sterkte van cellulose-ethergel kwantitatief evalueren.

Trefwoorden: gelei; cellulose-ethergel; kracht; methode

0.Voorwoord

Op polymeergelei gebaseerde profielcontrolemiddelen worden het meest gebruikt bij waterverstopping in olievelden en profielcontrole. De afgelopen jaren is het temperatuurgevoelige en thermisch omkeerbare verstoppings- en controlesysteem met gelcellulose-ether echter geleidelijk een onderzoekshotspot geworden voor waterverstopping en profielcontrole in zware oliereservoirs. . De gelsterkte van cellulose-ether is een van de belangrijkste indicatoren voor formatieverstopping, maar er bestaat geen uniforme standaard voor de sterktetestmethode ervan. Veelgebruikte methoden om de geleisterkte te evalueren, zoals de observatiemethode – een directe en economische methode voor het testen van de geleisterkte, gebruiken de geleisterktecodetabel om het niveau van de te meten gelsterkte te beoordelen; rotatiemethode – veelgebruikte instrumenten zijn de Brookfield-viscometer en reometer, de temperatuur van het Brookfield-viscometer-testmonster is beperkt tot 90 graden°C; doorbraakvacuümmethode – wanneer lucht wordt gebruikt om door de gel heen te breken, geeft de maximale aflezing van de manometer de sterkte van de gel weer. Het geleermechanisme van gelei is het toevoegen van een verknopingsmiddel aan de polymeeroplossing. Het verknopingsmiddel en de polymeerketen zijn door chemische bindingen met elkaar verbonden om een ​​ruimtelijke netwerkstructuur te vormen, en de vloeibare fase is erin gewikkeld, zodat het hele systeem zijn vloeibaarheid verliest en vervolgens transformeert. Voor gelei is dit proces niet omkeerbaar en is een chemische verandering. Het gelmechanisme van cellulose-ether is dat bij lage temperatuur de macromoleculen van cellulose-ether via waterstofbruggen worden omgeven door kleine moleculen water, waardoor een waterige oplossing ontstaat. Naarmate de temperatuur van de oplossing stijgt, worden de waterstofbruggen vernietigd en worden de grote moleculen cellulose-ether vernietigd. De toestand waarin moleculen samenkomen door de interactie van hydrofobe groepen om een ​​gel te vormen, is een fysieke verandering. Hoewel het geleringsmechanisme van de twee verschillend is, heeft het uiterlijk een vergelijkbare toestand, dat wil zeggen dat er een onbeweeglijke halfvaste toestand wordt gevormd in de driedimensionale ruimte. Of de evaluatiemethode van geleisterkte geschikt is voor het evalueren van de sterkte van cellulose-ethergel moet worden onderzocht en experimenteel worden geverifieerd. In dit artikel worden drie traditionele methoden gebruikt om de sterkte van cellulose-ethergels te evalueren: observatiemethode, rotatiemethode en doorbraakvacuümmethode, en op deze basis wordt een doorbraakmethode met positieve druk gevormd.

1. Experimenteel deel

1.1 Belangrijkste experimentele apparatuur en instrumenten

Elektrisch waterbad met constante temperatuur, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; hoge temperatuur en hoge druk reometer, MARS-III, Duitsland HAAKE bedrijf; multifunctionele vacuümpomp voor circulerend water, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; drukverwervingssysteem, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; colorimetrische buis, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; Glazen fles die bestand is tegen hoge temperaturen, 120 ml, Schott Glass Works, Duitsland; hoogzuivere stikstof, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Experimentele monsters en voorbereiding

Hydroxypropylmethylcellulose-ether, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; los 2 g, 3 g en 4 g hydroxypropylmethylcellulose-ether op in 50 ml heet water van 80°C.℃, roer goed en voeg 25 toe℃van 50 ml koud water, werden de monsters volledig opgelost om cellulose-etheroplossingen te vormen met concentraties van respectievelijk 0,02 g/ml, 0,03 g/ml en 0,04 g/ml.

1.3 Experimentele methode voor het testen van de sterkte van cellulose-ethergel

(1) Getest via observatiemethode. De capaciteit van de hoge temperatuurbestendige glazen flessen met brede opening die in het experiment zijn gebruikt, is 120 ml, en het volume van de cellulose-etheroplossing is 50 ml. Doe de bereide cellulose-etheroplossingen met concentraties van 0,02 g/ml, 0,03 g/ml en 0,04 g/ml in een glazen fles die bestand is tegen hoge temperaturen, draai deze om bij verschillende temperaturen en vergelijk de bovengenoemde drie verschillende concentraties volgens de gelsterktecode De geleersterkte van de waterige cellulose-etheroplossing werd getest.

(2) Getest via de rotatiemethode. Het testinstrument dat bij dit experiment wordt gebruikt, is een reometer voor hoge temperaturen en hoge druk. De waterige cellulose-etheroplossing met een concentratie van 2% wordt geselecteerd en in een vat geplaatst om te testen. De verwarmingssnelheid is 5℃/10 min, de afschuifsnelheid is 50 s-1 en de testtijd is 1 minuut. , Het verwarmingsbereik is 40~110℃.

(3) Getest met baanbrekende vacuümmethode. Sluit de colorimetrische buizen met de gel aan, zet de vacuümpomp aan en lees de maximale waarde van de manometer af wanneer de lucht door de gel breekt. Elk monster wordt driemaal bewerkt om de gemiddelde waarde te verkrijgen.

(4) Test met positieve drukmethode. Volgens het principe van de doorbraakvacuümgraadmethode hebben we deze experimentele methode verbeterd en de methode van positieve drukdoorbraak overgenomen. Sluit de colorimetrische buizen met de gel aan en gebruik een drukacquisitiesysteem om de sterkte van de cellulose-ethergel te testen. De hoeveelheid gel die in het experiment wordt gebruikt is 50 ml, de capaciteit van de colorimetrische buis is 100 ml, de binnendiameter is 3 cm, de binnendiameter van de ronde buis die in de gel wordt gestoken is 1 cm en de inbrengdiepte is 3 cm. Zet langzaam de schakelaar van de stikstofcilinder aan. Wanneer de weergegeven drukgegevens plotseling en scherp dalen, neem dan het hoogste punt als de sterktewaarde die nodig is om door de gel heen te breken. Elk monster wordt driemaal bewerkt om de gemiddelde waarde te verkrijgen.

2. Experimentele resultaten en discussie

2.1 De toepasbaarheid van de observatiemethode om de gelsterkte van cellulose-ether te testen

Als resultaat van het evalueren van de gelsterkte van cellulose-ether door observatie, waarbij de cellulose-etheroplossing met een concentratie van 0,02 g/ml als voorbeeld wordt genomen, kan bekend worden dat het sterkteniveau A is wanneer de temperatuur 65 graden Celsius is.°C, en de kracht begint toe te nemen naarmate de temperatuur stijgt, wanneer de temperatuur 75°C bereikt℃, het presenteert een geltoestand, de sterktegraad verandert van B naar D, en wanneer de temperatuur stijgt tot 120℃wordt de sterktegraad F. Het is duidelijk dat het evaluatieresultaat van deze evaluatiemethode alleen het sterkteniveau van de gel weergeeft, maar de gegevens niet kan gebruiken om de specifieke sterkte van de gel uit te drukken, dat wil zeggen dat het kwalitatief is maar niet kwantitatief. Het voordeel van deze methode is dat de bediening eenvoudig en intuïtief is en dat de gel met de benodigde sterkte met deze methode goedkoop kan worden gescreend.

2.2 Toepasbaarheid van de rotatiemethode om de gelsterkte van cellulose-ether te testen

Wanneer de oplossing wordt verwarmd tot 80°C, de viscositeit van de oplossing is 61 mPa·s, dan neemt de viscositeit snel toe en bereikt een maximale waarde van 46.790 mPa·s op 100°C, en dan neemt de sterkte af. Dit is inconsistent met het eerder waargenomen fenomeen dat de viscositeit van een waterige oplossing van hydroxypropylmethylcellulose-ether begint te stijgen bij 65°C.°C, en gels verschijnen rond de 75°C en de kracht blijft toenemen. De reden voor dit fenomeen is dat de gel breekt als gevolg van de rotatie van de rotor bij het testen van de gelsterkte van cellulose-ether, wat resulteert in onjuiste gegevens over de gelsterkte bij daaropvolgende temperaturen. Daarom is deze methode niet geschikt voor het evalueren van de sterkte van cellulose-ethergels.

2.3 Toepasbaarheid van de baanbrekende vacuümmethode om de gelsterkte van cellulose-ether te testen

De experimentele resultaten van de sterkte van de cellulose-ethergel werden geëvalueerd met behulp van de doorbraakvacuümmethode. Deze methode omvat niet de rotatie van de rotor, zodat het probleem van colloïdale afschuiving en breuk veroorzaakt door de rotatie van de rotor kan worden vermeden. Uit de bovenstaande experimentele resultaten blijkt dat deze methode de sterkte van de gel kwantitatief kan testen. Wanneer de temperatuur 100 is°C, de sterkte van de cellulose-ethergel met een concentratie van 4% is groter dan 0,1 MPa (de maximale vacuümgraad) en de sterkte kan niet groter dan 0,1 MPa worden gemeten. De sterkte van de gel, dat wil zeggen de bovengrens van de gelsterkte die met deze methode wordt getest, is 0,1 MPa. In dit experiment is de sterkte van cellulose-ethergel groter dan 0,1 MPa, dus deze methode is niet geschikt voor het evalueren van de sterkte van cellulose-ethergel.

2.4 De toepasbaarheid van de positieve drukmethode om de gelsterkte van cellulose-ether te testen

De positieve drukmethode werd gebruikt om de experimentele resultaten van de sterkte van de cellulose-ethergel te evalueren. Het is duidelijk dat deze methode de gel kwantitatief kan testen met een sterkte boven 0,1 MPa. Het data-acquisitiesysteem dat in het experiment wordt gebruikt, maakt de experimentele resultaten nauwkeuriger dan de kunstmatige leesgegevens in de vacuümgraadmethode.

3. Conclusie

De gelsterkte van cellulose-ether vertoonde een algemene stijgende trend met de stijging van de temperatuur. De rotatiemethode en de doorbraakvacuümmethode zijn niet geschikt voor het bepalen van de sterkte van cellulose-ethergel. De observatiemethode kan alleen kwalitatief de sterkte van cellulose-ethergel meten, en de nieuw toegevoegde positieve-drukmethode kan de sterkte van cellulose-ethergel kwantitatief testen.