Phương pháp xác định độ bền gel của ete xenlulo

Để đo sức mạnh củagel ete cellulose, bài báo giới thiệu rằng mặc dù gel cellulose ether và các chất kiểm soát hồ sơ giống như thạch có cơ chế tạo gel khác nhau, nhưng chúng có thể sử dụng sự giống nhau về hình thức, nghĩa là chúng không thể chảy sau khi tạo gel Ở trạng thái bán rắn, phương pháp quan sát thường được sử dụng, phương pháp quay và phương pháp đột phá chân không để đánh giá độ bền của thạch được sử dụng để đánh giá độ bền của gel cellulose ether và một phương pháp đột phá áp suất dương mới được bổ sung. Khả năng ứng dụng của bốn phương pháp này để xác định độ bền gel cellulose ether đã được phân tích thông qua các thí nghiệm. Kết quả cho thấy phương pháp quan sát chỉ có thể đánh giá định tính độ bền của ete xenlulo, phương pháp quay không phù hợp để đánh giá độ bền của ete xenlulo, phương pháp chân không chỉ có thể đánh giá độ bền của ete xenlulo có cường độ dưới 0,1 MPa và áp suất dương mới được thêm vào Phương pháp này có thể đánh giá định lượng độ bền của gel ete cellulose.

Từ khóa: thạch; gel ete cellulose; sức mạnh; phương pháp

0.Lời nói đầu

Các chất kiểm soát biên dạng dựa trên polyme được sử dụng rộng rãi nhất trong việc kiểm soát biên dạng và kiểm soát biên dạng mỏ dầu. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, hệ thống kiểm soát và cắm ete gel cellulose nhạy cảm với nhiệt độ và có thể đảo ngược nhiệt đã dần trở thành điểm nóng nghiên cứu về kiểm soát nước và kiểm soát biên dạng trong các bể chứa dầu nặng. . Độ bền gel của ete xenlulo là một trong những chỉ số quan trọng nhất để xác định độ bám dính của thành hệ, nhưng không có tiêu chuẩn thống nhất cho phương pháp kiểm tra độ bền của nó. Các phương pháp thường được sử dụng để đánh giá độ bền của thạch, chẳng hạn như phương pháp quan sát - phương pháp trực tiếp và tiết kiệm để kiểm tra độ bền của thạch, sử dụng bảng mã độ bền của thạch để đánh giá mức độ bền của gel cần đo; phương pháp quay - các dụng cụ thường được sử dụng là máy đo độ nhớt và máy đo lưu biến Brookfield, nhiệt độ của mẫu thử máy đo độ nhớt Brookfield được giới hạn trong vòng 90°C; Phương pháp chân không đột phá – khi không khí được sử dụng để xuyên qua gel, số đọc tối đa của đồng hồ đo áp suất thể hiện độ bền của gel. Cơ chế tạo gel của thạch là thêm chất liên kết ngang vào dung dịch polymer. Tác nhân liên kết ngang và chuỗi polymer được kết nối bằng liên kết hóa học để tạo thành cấu trúc mạng không gian và pha lỏng được bao bọc trong đó, làm cho toàn bộ hệ thống mất tính lưu động, sau đó biến đổi. Đối với thạch, quá trình này không thể đảo ngược và là sự biến đổi hóa học. Cơ chế tạo gel của ete xenlulo là ở nhiệt độ thấp, các đại phân tử của ete xenlulo được bao quanh bởi các phân tử nước nhỏ thông qua liên kết hydro để tạo thành dung dịch nước. Khi nhiệt độ của dung dịch tăng lên, các liên kết hydro bị phá hủy và các phân tử lớn của ete cellulose Trạng thái mà các phân tử kết hợp với nhau thông qua sự tương tác của các nhóm kỵ nước để tạo thành gel là một sự thay đổi vật lý. Mặc dù cơ chế tạo gel của cả hai là khác nhau, nhưng bề ngoài có trạng thái tương tự nhau, đó là trạng thái bán rắn bất động được hình thành trong không gian ba chiều. Liệu phương pháp đánh giá độ bền của thạch có phù hợp để đánh giá độ bền của gel ether cellulose hay không cần phải thăm dò và xác minh bằng thực nghiệm. Trong bài báo này, ba phương pháp truyền thống được sử dụng để đánh giá độ bền của gel cellulose ether: phương pháp quan sát, phương pháp quay và phương pháp chân không đột phá và phương pháp đột phá áp suất dương được hình thành trên cơ sở này.

1. Phần thí nghiệm

1.1 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm chính

Bồn tắm nước có nhiệt độ không đổi bằng điện, DZKW-S-6, Công ty TNHH Dụng cụ y tế Yongguangming Bắc Kinh; máy đo lưu biến nhiệt độ cao và áp suất cao, hãng MARS-III, HAAKE của Đức; máy bơm chân không đa năng nước tuần hoàn, SHB-III, Công ty TNHH Thiết bị dụng cụ đỏ Gongyi; cảm biến, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; hệ thống thu thập áp suất, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; ống đo màu, 100 mL, Công ty TNHH Sản xuất Dụng cụ Thủy tinh Tianke Thiên Tân; chai thủy tinh chịu nhiệt cao, 120 mL, Schott Glass Works, Đức; nitơ có độ tinh khiết cao, Thiên Tân Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Mẫu thí nghiệm và chuẩn bị

Hydroxypropyl methylcellulose ether, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; hòa tan 2g, 3g và 4g ete hydroxypropylmethylcellulose trong 50 mL nước nóng ở 80oC, khuấy đều và thêm 25oC50 mL nước lạnh, hòa tan hoàn toàn mẫu tạo thành dung dịch ete xenlulo với nồng độ lần lượt là 0,02 g/mL, 0,03 g/mL và 0,04 g/mL.

1.3 Phương pháp thí nghiệm kiểm tra độ bền gel cellulose ether

(1) Kiểm tra bằng phương pháp quan sát. Dung tích chai thủy tinh chịu nhiệt cao miệng rộng dùng trong thí nghiệm là 120mL, thể tích dung dịch ete xenlulo là 50mL. Cho các dung dịch ete xenlulo đã chuẩn bị có nồng độ 0,02g/mL, 0,03g/mL và 0,04g/mL vào chai thủy tinh chịu nhiệt độ cao, đảo ngược ở các nhiệt độ khác nhau và so sánh ba nồng độ khác nhau trên theo mã độ bền gel. Độ bền gel hóa của dung dịch nước ete cellulose đã được thử nghiệm.

(2) Kiểm tra bằng phương pháp xoay. Dụng cụ thử nghiệm được sử dụng trong thí nghiệm này là máy đo lưu biến nhiệt độ cao và áp suất cao. Dung dịch nước ete cellulose có nồng độ 2% được chọn và cho vào trống để thử nghiệm. Tốc độ gia nhiệt là 5oC/10 phút, tốc độ cắt là 50 s-1 và thời gian thử là 1 phút. , Phạm vi sưởi ấm là 40～110oC.

(3) Kiểm tra bằng phương pháp chân không đột phá. Nối các ống so màu chứa gel, bật bơm chân không và đọc số đọc tối đa của đồng hồ đo áp suất khi không khí xuyên qua gel. Mỗi mẫu được tiến hành ba lần để lấy giá trị trung bình.

(4) Kiểm tra bằng phương pháp áp suất dương. Theo nguyên lý của phương pháp đo độ chân không đột phá, chúng tôi đã cải tiến phương pháp thử nghiệm này và áp dụng phương pháp đột phá áp suất dương. Nối các ống so màu chứa gel và sử dụng hệ thống thu áp suất để kiểm tra độ bền của gel ete xenlulo. Lượng gel sử dụng trong thí nghiệm là 50mL, dung tích của ống so màu là 100mL, đường kính trong là 3cm, đường kính trong của ống tròn đưa vào gel là 1cm, độ sâu đưa vào là 3cm. Từ từ bật công tắc của bình chứa nitơ. Khi dữ liệu áp suất hiển thị giảm đột ngột và mạnh, lấy điểm cao nhất làm giá trị cường độ cần thiết để xuyên thủng gel. Mỗi mẫu được thực hiện ba lần để lấy giá trị trung bình.

2. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

2.1 Khả năng ứng dụng phương pháp quan sát để kiểm tra độ bền gel của ete xenlulo

Kết quả đánh giá độ bền gel của ete xenlulo bằng quan sát, lấy dung dịch ete xenlulo có nồng độ 0,02 g/mL làm ví dụ, có thể biết cường độ là A khi nhiệt độ 65°C, và cường độ bắt đầu tăng khi nhiệt độ tăng, khi nhiệt độ đạt 75oC, nó thể hiện trạng thái gel, cấp độ bền thay đổi từ B sang D và khi nhiệt độ tăng lên 120oC, cấp độ bền trở thành F. Có thể thấy, kết quả đánh giá của phương pháp đánh giá này chỉ cho thấy mức độ bền của gel chứ không thể sử dụng dữ liệu để biểu thị cường độ cụ thể của gel, tức là chất lượng chứ không phải định lượng. Ưu điểm của phương pháp này là thao tác đơn giản và trực quan, gel có độ bền cần thiết có thể được sàng lọc bằng phương pháp này với giá rẻ.

2.2 Khả năng ứng dụng phương pháp quay để kiểm tra độ bền gel của ete xenlulo

Khi đun nóng dung dịch đến 80°C, độ nhớt của dung dịch là 61 mPa·s thì độ nhớt tăng nhanh và đạt giá trị tối đa là 46 790 mPa·s ở 100°C, sau đó cường độ giảm dần. Điều này không phù hợp với hiện tượng được quan sát trước đây rằng độ nhớt của dung dịch nước ete hydroxypropyl methylcellulose bắt đầu tăng ở 65°C và gel xuất hiện ở khoảng 75°C và cường độ tiếp tục tăng. Nguyên nhân của hiện tượng này là do gel bị đứt do sự quay của rôto khi kiểm tra độ bền gel của ete xenlulo, dẫn đến dữ liệu độ bền gel ở các nhiệt độ tiếp theo không chính xác. Vì vậy, phương pháp này không phù hợp để đánh giá độ bền của gel ete xenlulo.

2.3 Khả năng ứng dụng phương pháp chân không đột phá để kiểm tra độ bền gel của ete xenlulo

Kết quả thực nghiệm độ bền gel cellulose ether được đánh giá bằng phương pháp chân không đột phá. Phương pháp này không liên quan đến chuyển động quay của rôto nên có thể tránh được vấn đề cắt và đứt keo do chuyển động quay của rôto. Từ kết quả thí nghiệm trên, có thể thấy rằng phương pháp này có thể kiểm tra định lượng độ bền của gel. Khi nhiệt độ là 100°C, độ bền của gel ether cellulose với nồng độ 4% lớn hơn 0,1 MPa (độ chân không tối đa) và cường độ không thể đo được lớn hơn 0,1 MPa. Độ bền của gel, nghĩa là giới hạn trên của độ bền gel được kiểm tra bằng phương pháp này là 0,1 MPa. Trong thí nghiệm này, độ bền của gel ete xenlulo lớn hơn 0,1 MPa nên phương pháp này không phù hợp để đánh giá độ bền của gel ete xenlulo.

2.4 Khả năng ứng dụng phương pháp áp suất dương để kiểm tra độ bền gel của ete xenlulo

Phương pháp áp suất dương được sử dụng để đánh giá kết quả thí nghiệm về độ bền gel cellulose ether. Có thể thấy rằng phương pháp này có thể kiểm tra định lượng gel có cường độ trên 0,1 MPa. Hệ thống thu thập dữ liệu được sử dụng trong thí nghiệm giúp kết quả thí nghiệm chính xác hơn dữ liệu đọc nhân tạo trong phương pháp độ chân không.

3. Kết luận

Độ bền gel của ete cellulose cho thấy xu hướng tăng tổng thể khi nhiệt độ tăng. Phương pháp quay và phương pháp chân không đột phá không phù hợp để xác định độ bền của gel ete cellulose. Phương pháp quan sát chỉ có thể đo độ bền của gel cellulose ether một cách định tính, và phương pháp áp suất dương mới được bổ sung có thể kiểm tra định lượng độ bền của gel ether cellulose.