Metod för bestämning av gelstyrka hos cellulosater

Att mäta styrkan påcellulosaetergel, introducerar artikeln att även om cellulosaetergel och geléliknande profilkontrollmedel har olika gelningsmekanismer, kan de använda likheten i utseende, det vill säga att de inte kan flyta efter gelning. I halvfast tillstånd, den vanliga observationsmetoden, rotationsmetod och vakuumgenombrottsmetod för att utvärdera styrkan hos gelé används för att utvärdera styrkan hos cellulosaetergel, och en ny genombrottsmetod för positivt tryck läggs till. Tillämpligheten av dessa fyra metoder för bestämning av cellulosaetergelstyrka analyserades genom experiment. Resultaten visar att observationsmetoden endast kvalitativt kan utvärdera styrkan hos cellulosaeter, rotationsmetoden är inte lämplig för att utvärdera styrkan hos cellulosaeter, vakuummetoden kan endast utvärdera styrkan hos cellulosaeter med en styrka under 0,1 MPa, och det nyligen tillsatta övertrycket. Denna metod kan kvantitativt utvärdera styrkan hos cellulosaetergel.

Nyckelord: gelé; cellulosaetergel; styrka; metod

0.Förord

Polymergelébaserade profilkontrollmedel används mest i oljefältsvattenpluggning och profilkontroll. På senare år har dock det temperaturkänsliga och termiskt reversibla pluggnings- och styrsystemet för gelcellulosaeter gradvis blivit en forskningshotspot för vattenpluggning och profilkontroll i tjockoljereservoarer. . Gelstyrkan hos cellulosaeter är en av de viktigaste indikatorerna för att bilda igensättning, men det finns ingen enhetlig standard för dess hållfasthetstestmetod. Vanligt använda metoder för att utvärdera geléstyrka, såsom observationsmetod – en direkt och ekonomisk metod för att testa geléstyrka, använd geléstyrkekodtabellen för att bedöma nivån av gelstyrka som ska mätas; rotationsmetod – vanliga instrument är Brookfield viskosimeter och reometer, temperaturen på Brookfield viskosimetertestprovet är begränsad inom 90°C; genombrottsvakuummetod – när luften används för att bryta igenom gelén representerar den maximala avläsningen av tryckmätaren geléns styrka. Gelningsmekanismen för gelé är att tillsätta ett tvärbindningsmedel till polymerlösningen. Tvärbindningsmedlet och polymerkedjan är förbundna med kemiska bindningar för att bilda en rumslig nätverksstruktur, och vätskefasen lindas in i den, så att hela systemet förlorar fluiditet och sedan omvandlas. För gelé är denna process inte reversibel och är en kemisk förändring. Gelmekanismen för cellulosaeter är att vid låg temperatur omges makromolekylerna av cellulosaeter av små molekyler vatten genom vätebindningar för att bilda en vattenlösning. När temperaturen på lösningen stiger, förstörs vätebindningarna, och de stora molekylerna cellulosaeter. Tillståndet där molekyler kommer samman genom växelverkan mellan hydrofoba grupper för att bilda en gel är en fysisk förändring. Även om gelningsmekanismen för de två är olika, har utseendet ett liknande tillstånd, det vill säga ett orörligt halvfast tillstånd bildas i det tredimensionella rummet. Huruvida utvärderingsmetoden för geléstyrka är lämplig för att utvärdera styrkan hos cellulosaetergel behöver utforskning och experimentell verifiering. I denna uppsats används tre traditionella metoder för att utvärdera styrkan hos cellulosaetergeler: observationsmetod, rotationsmetod och genombrottsvakuummetod, och en genombrottsmetod för positivt tryck bildas på denna basis.

1. Experimentell del

1.1 Huvudsaklig experimentell utrustning och instrument

Elektriskt vattenbad med konstant temperatur, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co, Ltd; högtemperatur- och högtrycksreometer, MARS-III, Tyskland HAAKE företag; cirkulerande vatten multifunktions vakuumpump, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; tryckupptagningssystem, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co, Ltd; kolorimetriskt rör, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; högtemperaturbeständig glasflaska, 120 ml, Schott Glass Works, Tyskland; högrent kväve, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Experimentella prover och förberedelser

Hydroxipropylmetylcellulosaeter, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; lös 2 g, 3 g och 4 g hydroxipropylmetylcellulosaeter i 50 ml varmt vatten vid 80°C℃, rör om väl och tillsätt 25℃av 50 ml kallt vatten, löstes proverna fullständigt för att bilda cellulosaeterlösningar med koncentrationer av 0,02 g/ml, 0,03 g/ml respektive 0,04 g/ml.

1.3 Experimentell metod för cellulosaetergelstyrketest

(1) Testad med observationsmetod. Kapaciteten hos de bredöppnade högtemperaturbeständiga glasflaskorna som användes i experimentet är 120 ml och volymen av cellulosaeterlösningen är 50 ml. Lägg de beredda cellulosaeterlösningarna med koncentrationer av 0,02g/ml, 0,03g/ml och 0,04g/ml i en högtemperaturbeständig glasflaska, vänd upp och ned den vid olika temperaturer och jämför ovanstående tre olika koncentrationer enligt gelstyrkekoden Gelningsstyrkan hos den vattenhaltiga cellulosaeterlösningen testades.

(2) Testad med rotationsmetoden. Testinstrumentet som används i detta experiment är en högtemperatur- och högtrycksreometer. Den vattenhaltiga cellulosaeterlösningen med en koncentration av 2 % väljs och placeras i en trumma för testning. Uppvärmningshastigheten är 5℃/10 min, skjuvhastigheten är 50 s-1, och testtiden är 1 min. , Värmeintervallet är 40～110℃.

(3) Testad med banbrytande vakuummetod. Anslut de kolorimetriska rören som innehåller gelen, sätt på vakuumpumpen och läs av maxavläsningen på tryckmätaren när luften bryter igenom gelén. Varje prov körs tre gånger för att erhålla medelvärdet.

(4) Testa med övertrycksmetod. Enligt principen om genombrottsvakuumgradsmetoden har vi förbättrat denna experimentella metod och antagit metoden för positivt tryckgenombrott. Anslut de kolorimetriska rören som innehåller gelen och använd ett tryckupptagningssystem för att testa styrkan hos cellulosaetergelen. Mängden gel som användes i experimentet är 50 ml, kapaciteten för det kolorimetriska röret är 100 ml, innerdiametern är 3 cm, innerdiametern på det cirkulära röret som sätts in i gelén är 1 cm och insättningsdjupet är 3 cm. Slå långsamt på strömbrytaren på kvävecylindern. När de visade tryckdata sjunker plötsligt och kraftigt, ta den högsta punkten som det styrka som krävs för att bryta igenom gelén. Varje prov opereras tre gånger för att få medelvärdet.

2. Experimentella resultat och diskussion

2.1 Tillämpligheten av observationsmetoden för att testa cellulosaeters gelstyrka

Som ett resultat av att utvärdera cellulosaeterns gelstyrka genom observation, med cellulosaeterlösningen med en koncentration av 0,02 g/ml som ett exempel, kan man veta att hållfasthetsnivån är A när temperaturen är 65°C.°C, och styrkan börjar öka när temperaturen ökar, när temperaturen når 75℃, det uppvisar ett geltillstånd, hållfasthetsgraden ändras från B till D, och när temperaturen stiger till 120℃, hållfasthetsgraden blir F. Det kan ses att utvärderingsresultatet för denna utvärderingsmetod endast visar geléns styrka, men kan inte använda data för att uttrycka gelens specifika styrka, det vill säga den är kvalitativ men inte kvantitativ. Fördelen med denna metod är att operationen är enkel och intuitiv, och gelén med erforderlig styrka kan silas billigt med denna metod.

2.2 Tillämpning av rotationsmetoden för att testa cellulosaeters gelstyrka

När lösningen värms upp till 80°C, är lösningens viskositet 61 mPa·s, då ökar viskositeten snabbt och når ett maximalt värde på 46 790 mPa·s på 100°C, och då minskar styrkan. Detta är oförenligt med det tidigare observerade fenomenet att viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosaetervattenlösning börjar öka vid 65°C, och geler visas vid cirka 75°C och styrkan fortsätter att öka. Anledningen till detta fenomen är att gelén går sönder på grund av rotorns rotation vid testning av gelstyrkan hos cellulosaeter, vilket resulterar i felaktiga uppgifter om gelstyrka vid efterföljande temperaturer. Därför är denna metod inte lämplig för att utvärdera styrkan hos cellulosaetergeler.

2.3 Tillämpligheten av en genombrottsvakuummetod för att testa cellulosaeterns gelstyrka

De experimentella resultaten av cellulosaetergelstyrkan utvärderades med genombrottsvakuummetoden. Denna metod involverar inte rotation av rotorn, så problemet med kolloidal skjuvning och brott som orsakas av rotorns rotation kan undvikas. Från ovanstående experimentella resultat kan det ses att denna metod kvantitativt kan testa geléns styrka. När temperaturen är 100°C, är styrkan hos cellulosaetergelen med en koncentration av 4 % större än 0,1 MPa (den maximala vakuumgraden), och styrkan kan inte mätas större än 0,1 MPa. Styrkan hos gelén, det vill säga den övre gränsen för gelstyrkan som testas med denna metod är 0,1 MPa. I detta experiment är styrkan hos cellulosaetergel större än 0,1 MPa, så denna metod är inte lämplig för att utvärdera styrkan hos cellulosaetergel.

2.4 Tillämpligheten av övertrycksmetoden för att testa gelstyrkan hos cellulosaeter

Övertrycksmetoden användes för att utvärdera de experimentella resultaten av cellulosaetergelstyrkan. Det kan ses att denna metod kan kvantitativt testa gelén med en styrka över 0,1 MPa. Datainsamlingssystemet som används i experimentet gör de experimentella resultaten mer exakta än de artificiella avläsningsdata i vakuumgradmetoden.

3. Slutsats

Gelstyrkan hos cellulosaeter visade en generellt ökande trend med ökningen av temperaturen. Rotationsmetoden och genombrottsvakuummetoden är inte lämpliga för att bestämma styrkan hos cellulosaetergel. Observationsmetoden kan endast kvalitativt mäta styrkan hos cellulosaetergel, och den nyligen tillagda övertrycksmetoden kan kvantitativt testa styrkan hos cellulosaetergel.