Метод визначення міцності гелю ефіру целюлози

Виміряти силуефірний гель целюлози, у статті повідомляється, що хоча гель целюлозного ефіру та желеподібні агенти для контролю профілю мають різні механізми гелеутворення, вони можуть використовувати схожість у зовнішньому вигляді, тобто вони не можуть текти після гелеутворення. У напівтвердому стані, зазвичай використовуваний метод спостереження, метод обертання та метод вакуумного прориву для оцінки міцності желе використовуються для оцінки міцності целюлозного ефірного гелю, а також додано новий метод прориву позитивного тиску. Застосовність цих чотирьох методів для визначення міцності гелю ефіру целюлози була проаналізована за допомогою експериментів. Результати показують, що метод спостереження може лише якісно оцінити міцність ефіру целюлози, метод обертання не підходить для оцінки міцності ефіру целюлози, вакуумний метод може оцінити лише міцність ефіру целюлози з міцністю нижче 0,1 МПа, і щойно доданий позитивний тиск Цей метод може кількісно оцінити міцність целюлозного ефірного гелю.

Ключові слова: холодець; ефірний гель целюлози; міцність; метод

0.Передмова

Реагенти контролю профілю на основі полімерного желе найбільш широко використовуються для закупорювання води та контролю профілю нафтопромислів. Проте в останні роки чутлива до температури та термооборотна гель-целюлозно-ефірна закупорка та система контролю поступово стала гарячою точкою досліджень для закупорки води та контролю профілю у важких нафтових колекторах. . Міцність гелю ефіру целюлози є одним із найважливіших показників закупорки пласта, але не існує єдиного стандарту для методу випробування міцності. Зазвичай використовувані методи оцінки міцності желе, такі як метод спостереження – прямий і економічний метод для перевірки міцності желе, використовуйте кодову таблицю міцності желе, щоб судити про рівень міцності желе, який потрібно виміряти; метод обертання – широко використовувані прилади – віскозиметр Брукфілда та реометр, температура тестового зразка віскозиметра Брукфілда обмежена в межах 90°C; метод проривного вакууму – коли для прориву гелю використовується повітря, максимальне показання манометра відображає міцність гелю. Механізм гелеутворення желе полягає в додаванні зшиваючого агента до розчину полімеру. Зшиваючий агент і полімерний ланцюг з’єднані хімічними зв’язками, утворюючи просторову сітчасту структуру, і рідка фаза загортається в неї, так що вся система втрачає текучість, а потім перетворюється. Для желе цей процес не є оборотним і це хімічна зміна. Гелевий механізм ефіру целюлози полягає в тому, що при низькій температурі макромолекули ефіру целюлози оточуються малими молекулами води через водневі зв’язки, утворюючи водний розчин. Коли температура розчину підвищується, водневі зв’язки руйнуються, і великі молекули ефіру целюлози. Стан, у якому молекули об’єднуються завдяки взаємодії гідрофобних груп, утворюючи гель, є фізичною зміною. Хоча механізм гелеутворення в обох різний, зовнішній вигляд має подібний стан, тобто у тривимірному просторі утворюється нерухомий напівтвердий стан. Чи підходить метод оцінки міцності желе для оцінки міцності гелю ефіру целюлози, потребує дослідження та експериментальної перевірки. У цій статті використовуються три традиційні методи для оцінки міцності гелів ефіру целюлози: метод спостереження, метод обертання та метод проривного вакууму, і на цій основі формується метод прориву позитивного тиску.

1. Експериментальна частина

1.1 Основне експериментальне обладнання та прилади

Електрична водяна баня постійної температури, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; реометр високої температури та високого тиску MARS-III, Німеччина компанія HAAKE; циркуляційний водяний багатоцільовий вакуумний насос, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; датчик, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; система вимірювання тиску, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; колориметрична пробірка, 100 мл, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; термостійка скляна пляшка, 120 мл, Schott Glass Works, Німеччина; високочистий азот, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Експериментальні зразки та підготовка

Гідроксипропілметилцелюлозний ефір, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; розчинити 2 г, 3 г і 4 г ефіру гідроксипропілметилцелюлози в 50 мл гарячої води при 80℃, добре перемішати і додати 25℃50 мл холодної води, зразки були повністю розчинені з утворенням розчинів ефіру целюлози з концентраціями 0,02 г/мл, 0,03 г/мл і 0,04 г/мл відповідно.

1.3 Експериментальна методика випробування міцності гелю ефіру целюлози

(1) Перевірено методом спостереження. Місткість широкогорлих термостійких скляних пляшок, які використовували в досліді, становить 120 мл, а об’єм розчину ефіру целюлози – 50 мл. Помістіть підготовлені розчини ефіру целюлози з концентраціями 0,02 г/мл, 0,03 г/мл і 0,04 г/мл у скляну пляшку, стійку до високих температур, переверніть її при різних температурах і порівняйте три вищевказані різні концентрації відповідно до коду міцності гелю. Випробовували міцність гелеутворення водного розчину ефіру целюлози.

(2) Перевірено ротаційним методом. Випробувальний прилад, який використовується в цьому експерименті, - це реометр для високої температури та високого тиску. Відбирають водний розчин ефіру целюлози з концентрацією 2% і поміщають його в барабан для випробувань. Швидкість нагріву 5℃/10 хв, швидкість зсуву 50 с-1, час випробування 1 хв. , Діапазон нагріву 40～110℃.

(3) Перевірено методом проривного вакууму. З’єднайте колориметричні трубки, що містять гель, увімкніть вакуумний насос і зчитайте максимальне показання манометра, коли повітря проривається крізь гель. Кожен зразок обробляють тричі для отримання середнього значення.

(4) Випробування методом позитивного тиску. Відповідно до принципу методу проривного вакууму, ми вдосконалили цей експериментальний метод і застосували метод прориву позитивного тиску. З’єднайте колориметричні трубки, що містять гель, і використовуйте систему вимірювання тиску, щоб перевірити міцність гелю ефіру целюлози. Кількість гелю, використаного в експерименті, становить 50 мл, ємність колориметричної трубки — 100 мл, внутрішній діаметр — 3 см, внутрішній діаметр круглої трубки, вставленої в гель, — 1 см, а глибина введення — 3 см. Повільно увімкніть перемикач балона з азотом. Коли відображені дані тиску раптово та різко падають, візьміть найвищу точку як значення міцності, необхідного для пробиття гелю. Кожен зразок обробляють тричі, щоб отримати середнє значення.

2. Результати експерименту та їх обговорення

2.1 Застосовність методу спостереження для перевірки міцності гелю ефіру целюлози

В результаті оцінки міцності гелю ефіру целюлози шляхом спостереження, взявши за приклад розчин ефіру целюлози з концентрацією 0,02 г/мл, можна знати, що рівень міцності становить А, коли температура становить 65 °С.°C, і міцність починає зростати з підвищенням температури, коли температура досягає 75℃, він представляє стан гелю, ступінь міцності змінюється від B до D, а коли температура підвищується до 120℃, ступінь міцності стає F. Можна побачити, що результат оцінки цього методу оцінки показує лише рівень міцності гелю, але не може використовувати дані для вираження питомої міцності гелю, тобто він є якісним, але не кількісний. Перевага цього методу полягає в тому, що операція проста та інтуїтивно зрозуміла, а гель з необхідною міцністю можна дешево просівати цим методом.

2.2 Застосовність методу обертання для перевірки міцності гелю ефіру целюлози

При нагріванні розчину до 80°С, в'язкість розчину 61 мПа·с, то в'язкість швидко зростає і досягає максимального значення 46 790 мПа.·s на 100°С, а потім міцність знижується. Це не узгоджується з раніше спостережуваним явищем, коли в’язкість водного розчину ефіру гідроксипропілметилцелюлози починає зростати при 65°C, а гелі з’являються приблизно при 75°C і міцність продовжує зростати. Причина цього явища полягає в тому, що гель розривається через обертання ротора під час тестування міцності гелю ефіру целюлози, що призводить до неправильних даних міцності гелю при наступних температурах. Тому цей метод не підходить для оцінки міцності гелів ефіру целюлози.

2.3 Застосування проривного вакуумного методу для випробування міцності гелю ефіру целюлози

Експериментальні результати міцності гелю ефіру целюлози оцінювали методом проривного вакууму. Цей метод не передбачає обертання ротора, тому можна уникнути проблеми колоїдного зсуву та руйнування, викликаного обертанням ротора. З наведених вище експериментальних результатів можна побачити, що цей метод може кількісно перевірити міцність гелю. При температурі 100°C, міцність ефірного гелю целюлози з концентрацією 4% перевищує 0,1 МПа (максимальний ступінь вакууму), а міцність не може бути виміряна вище 0,1 МПа. Міцність гелю, тобто верхня межа міцності гелю, що перевіряється цим методом, становить 0,1 МПа. У цьому експерименті міцність гелю ефіру целюлози перевищує 0,1 МПа, тому цей метод не підходить для оцінки міцності гелю ефіру целюлози.

2.4 Застосовність методу надлишкового тиску для перевірки міцності гелю ефіру целюлози

Для оцінки експериментальних результатів міцності гелю ефіру целюлози використовували метод позитивного тиску. Видно, що цим методом можна кількісно перевірити гель з міцністю вище 0,1 МПа. Система збору даних, яка використовується в експерименті, робить експериментальні результати більш точними, ніж дані штучного зчитування в методі ступеня вакууму.

3. Висновок

Міцність гелю ефіру целюлози продемонструвала загальну тенденцію до зростання з підвищенням температури. Метод обертання та метод проривного вакууму не підходять для визначення міцності ефірного гелю целюлози. Метод спостереження може лише якісно виміряти міцність гелю ефіру целюлози, а нещодавно доданий метод позитивного тиску може кількісно перевірити міцність гелю ефіру целюлози.