Metoda oznaczania wytrzymałości żelu eteru celulozy

Aby zmierzyć siłężel eterowy celulozyw artykule wprowadzono, że chociaż eter celulozowy żel i galaretowate środki kontrolujące profil mają różne mechanizmy żelowania, to mogą wykorzystywać podobieństwo wyglądu, to znaczy nie mogą płynąć po żelowaniu. W stanie półstałym, powszechnie stosowaną metodą obserwacji, Do oceny wytrzymałości żelu eteru celulozowego stosuje się metodę rotacyjną i próżniową metodę przebijania do oceny wytrzymałości galaretki oraz dodano nową metodę przebijania pod ciśnieniem. Możliwość zastosowania tych czterech metod do oznaczania wytrzymałości żelu eteru celulozy analizowano eksperymentalnie. Wyniki pokazują, że metoda obserwacyjna może jedynie jakościowo ocenić wytrzymałość eteru celulozy, metoda rotacyjna nie nadaje się do oceny wytrzymałości eteru celulozy, metoda próżniowa może jedynie ocenić wytrzymałość eteru celulozy o wytrzymałości poniżej 0,1 MPa, a nowo dodane nadciśnienie. Metodą tą można ilościowo ocenić wytrzymałość żelu eteru celulozowego.

Słowa kluczowe: galareta; żel eterowy celulozy; wytrzymałość; metoda

0.Przedmowa

Środki kontrolujące profil na bazie galaretki polimerowej są najczęściej stosowane w zatykaniu wody na polach naftowych i kontroli profilu. Jednakże w ostatnich latach wrażliwy na temperaturę i termicznie odwracalny system zatykania i kontroli żelowo-celulozowego systemu zatykania i kontroli stopniowo stał się gorącym punktem badawczym w zakresie zatykania wody i kontroli profilu w zbiornikach ciężkiej ropy. . Wytrzymałość żelu eteru celulozy jest jednym z najważniejszych wskaźników zatykania formacji, ale nie ma jednolitego standardu dla metody badania jego wytrzymałości. Powszechnie stosowane metody oceny wytrzymałości galaretki, takie jak metoda obserwacji – bezpośrednia i ekonomiczna metoda badania wytrzymałości galaretki, wykorzystują tabelę kodów wytrzymałości galaretki do oceny poziomu mierzonej wytrzymałości żelu; metoda rotacyjna – powszechnie stosowanymi przyrządami są wiskozymetr i reometr Brookfielda, temperatura próbki testowej wiskozymetru Brookfielda jest ograniczona w granicach 90°C; metoda przełomowej próżni – gdy do przebicia żelu wykorzystuje się powietrze, maksymalny odczyt manometru odzwierciedla wytrzymałość żelu. Mechanizm żelujący galaretki polega na dodaniu środka sieciującego do roztworu polimeru. Środek sieciujący i łańcuch polimeru łączą się wiązaniami chemicznymi, tworząc przestrzenną strukturę sieciową, a faza ciekła jest w nią owinięta, dzięki czemu cały układ traci płynność, a następnie ulega przemianie. W przypadku galaretki proces ten jest nieodwracalny i jest przemianą chemiczną. Mechanizm żelowy eteru celulozy polega na tym, że w niskiej temperaturze makrocząsteczki eteru celulozy są otoczone małymi cząsteczkami wody poprzez wiązania wodorowe, tworząc roztwór wodny. Wraz ze wzrostem temperatury roztworu wiązania wodorowe ulegają zniszczeniu, a duże cząsteczki eteru celulozy. Stan, w którym cząsteczki łączą się w wyniku oddziaływania grup hydrofobowych, tworząc żel, jest zmianą fizyczną. Chociaż mechanizm żelowania obu jest inny, wygląd ma podobny stan, to znaczy, że w przestrzeni trójwymiarowej tworzy się nieruchomy stan półstały. To, czy metoda oceny wytrzymałości galaretki jest odpowiednia do oceny wytrzymałości żelu eteru celulozy, wymaga eksploracji i weryfikacji eksperymentalnej. W artykule wykorzystano trzy tradycyjne metody oceny wytrzymałości żeli eterów celulozy: metodę obserwacyjną, metodę rotacyjną oraz metodę przebicia próżniowego i na tej podstawie opracowano metodę przebijania nadciśnieniowego.

1. Część eksperymentalna

1.1 Główny sprzęt i instrumenty doświadczalne

Elektryczna łaźnia wodna o stałej temperaturze, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; reometr wysokotemperaturowy i wysokociśnieniowy, MARS-III, Niemcy firma HAAKE; uniwersalna pompa próżniowa z obiegiem wody, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; czujnik, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; system pozyskiwania ciśnienia, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; probówka kolorymetryczna, 100 mL, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; butelka szklana odporna na wysokie temperatury, 120 mL, Schott Glass Works, Niemcy; azot o wysokiej czystości, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Próbki doświadczalne i przygotowanie

Eter hydroksypropylometylocelulozy, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; rozpuścić 2 g, 3 g i 4 g eteru hydroksypropylometylocelulozy w 50 ml gorącej wody o temperaturze 80°C℃, dobrze wymieszaj i dodaj 25℃w 50 ml zimnej wody próbki całkowicie się rozpuściły, tworząc roztwory eteru celulozy o stężeniach odpowiednio 0,02 g/ml, 0,03 g/ml i 0,04 g/ml.

1.3 Eksperymentalna metoda badania wytrzymałości żelu eteru celulozowego

(1) Testowane metodą obserwacyjną. Pojemność użytych w doświadczeniu szklanych butelek z szeroką szyjką, odpornych na wysoką temperaturę, wynosi 120 ml, a objętość roztworu eteru celulozy wynosi 50 ml. Umieścić przygotowane roztwory eteru celulozy o stężeniach 0,02 g/ml, 0,03 g/ml i 0,04 g/ml w szklanej butelce odpornej na wysokie temperatury, odwrócić w różnych temperaturach i porównać powyższe trzy różne stężenia zgodnie z kodem siły żelu Badano siłę żelowania wodnego roztworu eteru celulozy.

(2) Testowane metodą rotacyjną. Przyrządem testowym zastosowanym w tym doświadczeniu jest reometr wysokotemperaturowy i wysokociśnieniowy. Wybiera się wodny roztwór eteru celulozy o stężeniu 2% i umieszcza się go w bębnie do badania. Szybkość ogrzewania wynosi 5℃/10 min, szybkość ścinania wynosi 50 s-1, a czas badania 1 min. , Zakres ogrzewania wynosi 40～110℃.

(3) Testowane metodą przełomowej próżni. Podłącz rurki kolorymetryczne zawierające żel, włącz pompę próżniową i odczytaj maksymalny odczyt manometru w momencie przedostania się powietrza przez żel. Każdą próbkę operuje się trzykrotnie w celu uzyskania wartości średniej.

(4) Badanie metodą nadciśnieniową. Zgodnie z zasadą metody przełomowego stopnia próżni ulepszyliśmy tę metodę eksperymentalną i przyjęliśmy metodę przebicia nadciśnienia. Podłącz rurki kolorymetryczne zawierające żel i użyj systemu pomiaru ciśnienia, aby sprawdzić wytrzymałość żelu eteru celulozy. Ilość żelu użytego w eksperymencie wynosi 50 ml, pojemność rurki kolorymetrycznej wynosi 100 ml, średnica wewnętrzna 3 cm, średnica wewnętrzna okrągłej rurki wprowadzonej do żelu wynosi 1 cm, a głębokość wprowadzenia wynosi 3 cm. Powoli włącz wyłącznik butli z azotem. Gdy wyświetlane dane ciśnienia spadną nagle i gwałtownie, najwyższy punkt należy przyjąć jako wartość siły niezbędną do przebicia się żelu. Każdą próbkę operuje się trzykrotnie w celu uzyskania wartości średniej.

2. Wyniki eksperymentów i dyskusja

2.1 Możliwość zastosowania metody obserwacyjnej do badania wytrzymałości żelowej eteru celulozy

W wyniku obserwacji wytrzymałości żelu eteru celulozy, biorąc za przykład roztwór eteru celulozy o stężeniu 0,02 g/ml, można wiedzieć, że poziom wytrzymałości wynosi A przy temperaturze 65°C.°C, a siła zaczyna rosnąć wraz ze wzrostem temperatury, gdy temperatura osiągnie 75℃ma stan żelowy, stopień wytrzymałości zmienia się z B na D, a gdy temperatura wzrasta do 120℃, stopień wytrzymałości przyjmuje wartość F. Można zauważyć, że wynik oceny tą metodą oceny pokazuje jedynie poziom wytrzymałości żelu, ale nie może wykorzystać tych danych do wyrażenia określonej wytrzymałości żelu, to znaczy jest jakościowy, ale nie ilościowy. Zaletą tej metody jest to, że obsługa jest prosta i intuicyjna, a metodą tą można tanio przesiać żel o wymaganej wytrzymałości.

2.2 Możliwość zastosowania metody rotacyjnej do badania wytrzymałości żelowej eteru celulozy

Gdy roztwór ogrzeje się do 80°C, lepkość roztworu wynosi 61 mPa·s, wówczas lepkość szybko rośnie i osiąga maksymalną wartość 46 790 mPa·jest o 100°C, a następnie siła maleje. Jest to niezgodne z wcześniej zaobserwowanym zjawiskiem, że lepkość wodnego roztworu eteru hydroksypropylometylocelulozy zaczyna rosnąć w temperaturze 65°C.°C, a żele pojawiają się w temperaturze około 75°C, a siła stale rośnie. Przyczyną tego zjawiska jest to, że żel ulega rozerwaniu na skutek obrotu rotora podczas badania wytrzymałości żelu eteru celulozy, co skutkuje błędnymi danymi dotyczącymi wytrzymałości żelu w kolejnych temperaturach. Dlatego metoda ta nie nadaje się do oceny wytrzymałości żeli eterów celulozowych.

2.3 Możliwość zastosowania metody próżni przebicia do badania wytrzymałości żelowej eteru celulozy

Wyniki eksperymentalne wytrzymałości żelu eteru celulozy oceniano metodą przełomowej próżni. Metoda ta nie wymaga obracania wirnika, dzięki czemu można uniknąć problemu ścinania i pękania koloidalnego spowodowanego obrotem wirnika. Z powyższych wyników eksperymentów widać, że metodą tą można ilościowo zbadać wytrzymałość żelu. Kiedy temperatura wynosi 100°C, wytrzymałość żelu eteru celulozy o stężeniu 4% jest większa niż 0,1 MPa (maksymalny stopień próżni), a wytrzymałości nie można zmierzyć większej niż 0,1 MPa. Wytrzymałość żelu, czyli górna granica wytrzymałości żelu badanej tą metodą wynosi 0,1 MPa. W tym doświadczeniu wytrzymałość żelu eteru celulozy jest większa niż 0,1 MPa, zatem metoda ta nie nadaje się do oceny wytrzymałości żelu eteru celulozy.

2.4 Możliwość zastosowania metody nadciśnieniowej do badania wytrzymałości żelowej eteru celulozy

Do oceny wyników eksperymentalnych wytrzymałości żelu eteru celulozy wykorzystano metodę dodatniego ciśnienia. Można zauważyć, że tą metodą można ilościowo zbadać żel o wytrzymałości powyżej 0,1 MPa. Zastosowany w eksperymencie system akwizycji danych sprawia, że ​​wyniki eksperymentu są dokładniejsze od sztucznego odczytu danych metodą stopnia próżni.

3. Wniosek

Wytrzymałość żelu eteru celulozy wykazywała ogólną tendencję rosnącą wraz ze wzrostem temperatury. Metoda rotacyjna i metoda próżni przebijającej nie nadają się do oznaczania wytrzymałości żelu eteru celulozy. Metoda obserwacji może jedynie jakościowo mierzyć wytrzymałość żelu eteru celulozy, a nowo dodana metoda nadciśnienia może ilościowo testować wytrzymałość żelu eteru celulozy.