Método para determinação da resistência do gel de éter de celulose

Para medir a força degel de éter de celulose, o artigo apresenta que embora o gel de éter de celulose e os agentes de controle de perfil gelatinoso tenham mecanismos de gelificação diferentes, eles podem usar a semelhança na aparência, ou seja, não podem fluir após a gelificação. No estado semissólido, o método de observação comumente usado, O método de rotação e o método de ruptura a vácuo para avaliar a resistência da geleia são usados ​​para avaliar a resistência do gel de éter de celulose, e um novo método de ruptura por pressão positiva é adicionado. A aplicabilidade destes quatro métodos para a determinação da resistência do gel de éter de celulose foi analisada através de experimentos. Os resultados mostram que o método de observação só pode avaliar qualitativamente a resistência do éter de celulose, o método de rotação não é adequado para avaliar a resistência do éter de celulose, o método de vácuo só pode avaliar a resistência do éter de celulose com resistência abaixo de 0,1 MPa, e a pressão positiva recém-adicionada Este método pode avaliar quantitativamente a resistência do gel de éter de celulose.

Palavras-chave: geléia; gel de éter de celulose; força; método

0.Prefácio

Os agentes de controle de perfil à base de geleia de polímero são mais amplamente utilizados na obstrução de água em campos petrolíferos e no controle de perfil. No entanto, nos últimos anos, o sistema de obstrução e controle de éter de celulose em gel, sensível à temperatura e termicamente reversível, tornou-se gradualmente um ponto de pesquisa para obstrução de água e controle de perfil em reservatórios de petróleo pesado. . A resistência do gel do éter de celulose é um dos indicadores mais importantes para o entupimento da formação, mas não existe um padrão uniforme para o seu método de teste de resistência. Métodos comumente usados ​​para avaliar a resistência da geleia, como o método de observação – um método direto e econômico para testar a resistência da geleia, use a tabela de códigos de força da geleia para avaliar o nível de resistência do gel a ser medido; método de rotação – os instrumentos comumente usados ​​são o viscosímetro Brookfield e o reômetro, a temperatura da amostra de teste do viscosímetro Brookfield é limitada dentro de 90°C; método de vácuo inovador – quando o ar é usado para romper o gel, a leitura máxima do manômetro representa a resistência do gel. O mecanismo de gelificação da geleia consiste em adicionar um agente de reticulação à solução polimérica. O agente de reticulação e a cadeia polimérica são conectados por ligações químicas para formar uma estrutura de rede espacial, e a fase líquida é envolvida nela, de modo que todo o sistema perde fluidez e depois se transforma. Para gelatina, esse processo não é reversível e é uma mudança química. O mecanismo de gel do éter de celulose é que, em baixa temperatura, as macromoléculas do éter de celulose são cercadas por pequenas moléculas de água através de ligações de hidrogênio para formar uma solução aquosa. À medida que a temperatura da solução aumenta, as ligações de hidrogênio são destruídas e as grandes moléculas de éter de celulose. O estado em que as moléculas se unem através da interação de grupos hidrofóbicos para formar um gel é uma mudança física. Embora o mecanismo de gelificação dos dois seja diferente, a aparência apresenta um estado semelhante, ou seja, um estado semissólido imóvel é formado no espaço tridimensional. Se o método de avaliação da resistência da geleia é adequado para avaliar a resistência do gel de éter de celulose precisa de exploração e verificação experimental. Neste artigo, três métodos tradicionais são usados ​​para avaliar a resistência dos géis de éter de celulose: método de observação, método de rotação e método de avanço de vácuo, e um método de avanço de pressão positiva é formado com base nisso.

1. Parte experimental

1.1 Principais equipamentos e instrumentos experimentais

Banho-maria elétrico de temperatura constante, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; reômetro de alta temperatura e alta pressão, MARS-III, empresa Alemanha HAAKE; bomba de vácuo multifuncional de água circulante, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Melhor Tecnologia de Controle Co., Ltd.; sistema de aquisição de pressão, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; tubo colorimétrico, 100 mL, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; frasco de vidro resistente a altas temperaturas, 120 mL, Schott Glass Works, Alemanha; nitrogênio de alta pureza, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Amostras experimentais e preparação

éter hidroxipropilmetilcelulose, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; dissolver 2g, 3g e 4g de éter de hidroxipropilmetilcelulose em 50 mL de água quente a 80℃, mexa bem e adicione 25℃de 50 mL de água fria, as amostras foram completamente dissolvidas para formar soluções de éter de celulose com concentrações de 0,02g/mL, 0,03g/mL e 0,04g/mL respectivamente.

1.3 Método experimental de teste de resistência do gel de éter de celulose

(1) Testado pelo método de observação. A capacidade dos frascos de vidro resistentes a altas temperaturas de boca larga utilizados no experimento é de 120mL, e o volume da solução de éter de celulose é de 50mL. Coloque as soluções preparadas de éter de celulose com concentrações de 0,02g/mL, 0,03g/mL e 0,04g/mL em um frasco de vidro resistente a altas temperaturas, inverta-o em diferentes temperaturas e compare as três concentrações diferentes acima de acordo com o código de resistência do gel A força de gelificação da solução aquosa de éter de celulose foi testada.

(2) Testado pelo método de rotação. O instrumento de teste utilizado neste experimento é um reômetro de alta temperatura e alta pressão. A solução aquosa de éter de celulose com concentração de 2% é selecionada e colocada em um tambor para teste. A taxa de aquecimento é 5℃/10 min, a taxa de cisalhamento é de 50 s-1 e o tempo de teste é de 1 min. , A faixa de aquecimento é 40～110℃.

(3) Testado pelo método inovador de vácuo. Conecte os tubos colorimétricos contendo o gel, ligue a bomba de vácuo e leia a leitura máxima do manômetro quando o ar atravessa o gel. Cada amostra é operada três vezes para obter o valor médio.

(4) Teste pelo método de pressão positiva. De acordo com o princípio do método de avanço de vácuo, melhoramos este método experimental e adotamos o método de avanço de pressão positiva. Conecte os tubos colorimétricos contendo o gel e use um sistema de aquisição de pressão para testar a resistência do gel de éter de celulose. A quantidade de gel utilizada no experimento é de 50mL, a capacidade do tubo colorimétrico é de 100mL, o diâmetro interno é de 3cm, o diâmetro interno do tubo circular inserido no gel é de 1cm e a profundidade de inserção é de 3cm. Ligue lentamente o interruptor do cilindro de nitrogênio. Quando os dados de pressão exibidos caírem repentina e acentuadamente, considere o ponto mais alto como o valor de força necessário para romper o gel. Cada amostra é operada três vezes para obter o valor médio.

2. Resultados experimentais e discussão

2.1 A aplicabilidade do método de observação para testar a resistência do gel do éter de celulose

Como resultado da avaliação da resistência do gel do éter de celulose por observação, tomando como exemplo a solução de éter de celulose com concentração de 0,02 g/mL, pode-se saber que o nível de resistência é A quando a temperatura é 65°C, e a resistência começa a aumentar à medida que a temperatura aumenta, quando a temperatura atinge 75℃, apresenta estado de gel, o grau de resistência muda de B para D, e quando a temperatura sobe para 120℃, o grau de resistência passa a ser F. Percebe-se que o resultado da avaliação deste método de avaliação mostra apenas o nível de resistência do gel, mas não pode utilizar os dados para expressar a resistência específica do gel, ou seja, é qualitativo, mas não quantitativo. A vantagem deste método é que a operação é simples e intuitiva, e o gel com a resistência necessária pode ser peneirado de forma barata por este método.

2.2 Aplicabilidade do método de rotação para testar a resistência do gel do éter de celulose

Quando a solução é aquecida a 80°C, a viscosidade da solução é 61 mPa·s, então a viscosidade aumenta rapidamente e atinge um valor máximo de 46 790 mPa·está em 100°C, e então a força diminui. Isto é inconsistente com o fenômeno observado anteriormente de que a viscosidade da solução aquosa de éter hidroxipropilmetilcelulose começa a aumentar a 65°C, e os géis aparecem por volta de 75°C e a força continua a aumentar. A razão para este fenômeno é que o gel é quebrado devido à rotação do rotor ao testar a resistência do gel do éter de celulose, resultando em dados incorretos de resistência do gel em temperaturas subsequentes. Portanto, este método não é adequado para avaliar a resistência dos géis de éter de celulose.

2.3 Aplicabilidade do método inovador de vácuo para testar a resistência do gel do éter de celulose

Os resultados experimentais da resistência do gel de éter de celulose foram avaliados pelo método de avanço de vácuo. Este método não envolve a rotação do rotor, portanto o problema de cisalhamento e quebra coloidal causado pela rotação do rotor pode ser evitado. A partir dos resultados experimentais acima, pode-se observar que este método pode testar quantitativamente a resistência do gel. Quando a temperatura é 100°C, a resistência do gel de éter de celulose com concentração de 4% é superior a 0,1 MPa (o grau máximo de vácuo) e a resistência não pode ser medida superior a 0,1 MPa. A resistência do gel, ou seja, o limite superior da resistência do gel testado por este método é de 0,1 MPa. Neste experimento, a resistência do gel de éter de celulose é superior a 0,1 MPa, portanto este método não é adequado para avaliar a resistência do gel de éter de celulose.

2.4 A aplicabilidade do método de pressão positiva para testar a resistência do gel do éter de celulose

O método de pressão positiva foi utilizado para avaliar os resultados experimentais da resistência do gel de éter de celulose. Pode-se observar que este método pode testar quantitativamente o gel com resistência acima de 0,1 MPa. O sistema de aquisição de dados utilizado no experimento torna os resultados experimentais mais precisos do que os dados de leitura artificial no método do grau de vácuo.

3. Conclusão

A resistência do gel do éter de celulose mostrou uma tendência global de aumento com o aumento da temperatura. O método de rotação e o método de vácuo inovador não são adequados para determinar a resistência do gel de éter de celulose. O método de observação só pode medir qualitativamente a resistência do gel de éter de celulose, e o método de pressão positiva recém-adicionado pode testar quantitativamente a resistência do gel de éter de celulose.