Metode for bestemmelse av gelstyrken til celluloseeter

Å måle styrken påcelluloseetergel, introduserer artikkelen at selv om celluloseetergel og gelélignende profilkontrollmidler har forskjellige geleringsmekanismer, kan de bruke likheten i utseende, det vil si at de ikke kan flyte etter gelering. I halvfast tilstand, den ofte brukte observasjonsmetoden, rotasjonsmetode og vakuumgjennombruddsmetode for å evaluere styrken til gelé brukes for å evaluere styrken til celluloseetergel, og en ny gjennombruddsmetode med positivt trykk er lagt til. Anvendeligheten av disse fire metodene for bestemmelse av celluloseetergelstyrke ble analysert gjennom eksperimenter. Resultatene viser at observasjonsmetoden kun kvalitativt kan evaluere styrken til celluloseeter, rotasjonsmetoden er ikke egnet for å evaluere styrken til celluloseeter, vakuummetoden kan kun evaluere styrken til celluloseeter med en styrke under 0,1 MPa, og det nylig tilførte positive trykket. Denne metoden kan kvantitativt vurdere styrken til celluloseetergel.

Stikkord: gelé; cellulose eter gel; styrke; metode

0.Forord

Polymergelébaserte profilkontrollmidler er mest brukt i oljefeltvannplugging og profilkontroll. De siste årene har imidlertid det temperaturfølsomme og termisk reversible plugging- og kontrollsystemet for gelcelluloseeter gradvis blitt et forskningshotspot for vannplugging og profilkontroll i tungoljereservoarer. . Gelstyrken til celluloseeter er en av de viktigste indikatorene for tetting av formasjonen, men det er ingen enhetlig standard for dens styrketestmetode. Vanlige metoder for å evaluere geléstyrke, for eksempel observasjonsmetode - en direkte og økonomisk metode for å teste geléstyrke, bruk geléstyrkekodetabellen for å bedømme nivået av gelstyrke som skal måles; rotasjonsmetode - vanlige instrumenter er Brookfield viskosimeter og reometer, temperaturen på Brookfield viskosimeter testprøven er begrenset innen 90°C; banebrytende vakuummetode – når luften brukes til å bryte gjennom gelen, representerer den maksimale avlesningen av trykkmåleren styrken til gelen. Geleringsmekanismen til gelé er å tilsette et tverrbindingsmiddel til polymerløsningen. Tverrbindingsmidlet og polymerkjeden er forbundet med kjemiske bindinger for å danne en romlig nettverksstruktur, og væskefasen er pakket inn i den, slik at hele systemet mister fluiditet, og deretter transformeres. For gelé er denne prosessen ikke reversibel og er en kjemisk forandring. Gelmekanismen til celluloseeter er at ved lav temperatur er makromolekylene av celluloseeter omgitt av små vannmolekyler gjennom hydrogenbindinger for å danne en vandig løsning. Når temperaturen på løsningen stiger, ødelegges hydrogenbindingene, og de store molekylene av celluloseeter Tilstanden der molekyler kommer sammen gjennom interaksjon av hydrofobe grupper for å danne en gel er en fysisk forandring. Selv om geleringsmekanismen til de to er forskjellig, har utseendet en lignende tilstand, det vil si at en ubevegelig halvfast tilstand dannes i tredimensjonalt rom. Hvorvidt evalueringsmetoden for geléstyrke er egnet for å evaluere styrken til celluloseetergel trenger utforskning og eksperimentell verifisering. I denne artikkelen brukes tre tradisjonelle metoder for å evaluere styrken til celluloseetergeler: observasjonsmetode, rotasjonsmetode og gjennombruddsvakuummetode, og en gjennombruddsmetode med positivt trykk dannes på dette grunnlaget.

1. Eksperimentell del

1.1 Hovedeksperimentelt utstyr og instrumenter

Elektrisk vannbad med konstant temperatur, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co, Ltd; høy temperatur og høyt trykk reometer, MARS-III, Tyskland HAAKE selskapet; sirkulerende vann multi-purpose vakuumpumpe, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co, Ltd; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; press oppkjøpssystem; Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co, Ltd; kolorimetrisk rør, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; høytemperaturbestandig glassflaske, 120 ml, Schott Glass Works, Tyskland; høyrent nitrogen, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Eksperimentelle prøver og klargjøring

Hydroksypropylmetylcelluloseeter, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; løs opp 2 g, 3 g og 4 g hydroksypropylmetylcelluloseeter i 50 ml varmt vann ved 80°C℃, rør godt og tilsett 25℃av 50 ml kaldt vann, ble prøvene fullstendig oppløst for å danne celluloseeterløsninger med konsentrasjoner på henholdsvis 0,02 g/ml, 0,03 g/ml og 0,04 g/ml.

1.3 Eksperimentell metode for celluloseeter-gelstyrketest

(1) Testet ved observasjonsmetode. Kapasiteten til de høye temperaturbestandige glassflaskene med bred munn som ble brukt i eksperimentet er 120 ml, og volumet av celluloseeterløsningen er 50 ml. Ha de tilberedte celluloseeterløsningene med konsentrasjoner på 0,02g/ml, 0,03g/ml og 0,04g/ml i en høytemperaturbestandig glassflaske, snu den ved forskjellige temperaturer og sammenlign de tre forskjellige konsentrasjonene ovenfor i henhold til gelstyrkekoden Geleringsstyrken til den vandige celluloseeterløsningen ble testet.

(2) Testet med rotasjonsmetoden. Testinstrumentet som brukes i dette eksperimentet er et høytemperatur- og høytrykksreometer. Den vandige celluloseeterløsningen med en konsentrasjon på 2 % velges og plasseres i en trommel for testing. Oppvarmingshastigheten er 5℃/10 min, skjærhastigheten er 50 s-1, og testtiden er 1 min. , Oppvarmingsområdet er 40～110℃.

(3) Testet med banebrytende vakuummetode. Koble til de kolorimetriske rørene som inneholder gelen, slå på vakuumpumpen, og les maksimalavlesningen på trykkmåleren når luften bryter gjennom gelen. Hver prøve opereres tre ganger for å oppnå gjennomsnittsverdien.

(4) Test med overtrykksmetode. I henhold til prinsippet om gjennombruddsvakuumgradsmetoden har vi forbedret denne eksperimentelle metoden og tatt i bruk metoden for positivt trykkgjennombrudd. Koble til de kolorimetriske rørene som inneholder gelen, og bruk et trykkoppsamlingssystem for å teste styrken til celluloseetergelen. Mengden gel brukt i eksperimentet er 50 ml, kapasiteten til det kolorimetriske røret er 100 ml, den indre diameteren er 3 cm, den indre diameteren til det sirkulære røret som er satt inn i gelen er 1 cm, og innføringsdybden er 3 cm. Slå sakte på bryteren til nitrogensylinderen. Når de viste trykkdataene synker plutselig og skarpt, ta det høyeste punktet som styrkeverdien som kreves for å bryte gjennom gelen. Hver prøve opereres tre ganger for å få gjennomsnittsverdien.

2. Eksperimentelle resultater og diskusjon

2.1 Anvendeligheten av observasjonsmetoden for å teste gelstyrken til celluloseeter

Som et resultat av å evaluere gelstyrken til celluloseeter ved observasjon, med celluloseeterløsningen med en konsentrasjon på 0,02 g/ml som et eksempel, kan det være kjent at styrkenivået er A når temperaturen er 65°C.°C, og styrken begynner å øke når temperaturen øker, når temperaturen når 75℃, den har en geltilstand, styrkegraden endres fra B til D, og ​​når temperaturen stiger til 120℃, blir styrkekarakteren F. Det kan ses at evalueringsresultatet av denne evalueringsmetoden kun viser styrkenivået til gelen, men kan ikke bruke dataene til å uttrykke den spesifikke styrken til gelen, det vil si at den er kvalitativ, men ikke kvantitativ. Fordelen med denne metoden er at operasjonen er enkel og intuitiv, og gelen med nødvendig styrke kan skjermes billig med denne metoden.

2.2 Anvendelse av rotasjonsmetoden for å teste gelstyrken til celluloseeter

Når løsningen er oppvarmet til 80°C, er løsningens viskositet 61 mPa·s, så øker viskositeten raskt og når en maksimal verdi på 46 790 mPa·s på 100°C, og da avtar styrken. Dette er inkonsistent med det tidligere observerte fenomenet at viskositeten til den vandige hydroksypropylmetylcelluloseeterløsningen begynner å øke ved 65°C, og geler vises ved rundt 75°C og styrken fortsetter å øke. Årsaken til dette fenomenet er at gelen brytes på grunn av rotasjonen av rotoren ved testing av gelstyrken til celluloseeter, noe som resulterer i feil data for gelstyrke ved påfølgende temperaturer. Derfor er denne metoden ikke egnet for å evaluere styrken til celluloseetergeler.

2.3 Anvendelse av gjennombruddsvakuummetode for å teste gelstyrken til celluloseeter

De eksperimentelle resultatene av celluloseeter-gelstyrken ble evaluert ved den gjennombruddsvakuummetoden. Denne metoden involverer ikke rotasjon av rotoren, så problemet med kolloidal skjæring og brudd forårsaket av rotasjonen av rotoren kan unngås. Fra de ovennevnte eksperimentelle resultatene kan det sees at denne metoden kan kvantitativt teste styrken til gelen. Når temperaturen er 100°C, er styrken til celluloseetergelen med en konsentrasjon på 4 % større enn 0,1 MPa (maksimal vakuumgrad), og styrken kan ikke måles større enn 0,1 MPa. Styrken til gelen, det vil si den øvre grensen for gelstyrken testet ved denne metoden, er 0,1 MPa. I dette eksperimentet er styrken til celluloseetergel større enn 0,1 MPa, så denne metoden er ikke egnet for å evaluere styrken til celluloseetergel.

2.4 Anvendeligheten av overtrykksmetoden for å teste gelstyrken til celluloseeter

Den positive trykkmetoden ble brukt for å evaluere de eksperimentelle resultatene av celluloseetergelstyrken. Det kan sees at denne metoden kan kvantitativt teste gelen med en styrke over 0,1 MPa. Datainnsamlingssystemet som ble brukt i eksperimentet gjør de eksperimentelle resultatene mer nøyaktige enn de kunstige lesedataene i vakuumgradmetoden.

3. Konklusjon

Gelstyrken til celluloseeter viste en generell økende trend med temperaturøkningen. Rotasjonsmetoden og gjennombruddsvakuummetoden er ikke egnet for å bestemme styrken til celluloseetergel. Observasjonsmetoden kan kun kvalitativt måle styrken til celluloseetergel, og den nylig tilførte overtrykksmetoden kan kvantitativt teste styrken til celluloseetergel.