Metoda za određivanje čvrstoće gela celuloznog etra

Za mjerenje snagecelulozni eter gel, članak uvodi da iako celulozni eter gel i agensi za kontrolu profila poput žele imaju različite mehanizme geliranja, mogu koristiti sličnost u izgledu, odnosno ne mogu teći nakon geliranja U polučvrstom stanju, uobičajena metoda promatranja, Metoda rotacije i metoda vakuumskog probijanja za procjenu čvrstoće želea koriste se za procjenu čvrstoće eter gela celuloze, a dodaje se i nova metoda proboja pozitivnog pritiska.Eksperimentalno je analizirana primjenjivost ove četiri metode za određivanje čvrstoće eter celuloze.Rezultati pokazuju da se metodom posmatranja može samo kvalitativno proceniti jačina celuloznog etra, rotacionim metodom nije prikladna za procenu čvrstoće celuloznog etra, vakuumskom metodom može se proceniti samo čvrstoća celuloznog etra jačine ispod 0,1 MPa, a novododati pozitivni pritisak. Ova metoda može kvantitativno procijeniti snagu celuloznog etar gela.

Ključne riječi: žele;celulozni eter gel;snaga;metoda

0.Predgovor

Sredstva za kontrolu profila na bazi polimernog želea najčešće se koriste u začepljivanju naftnih polja i kontroli profila.Međutim, posljednjih godina, temperaturno osjetljiv i termički reverzibilan sistem za začepljenje i kontrolu gel celuloznog etera postepeno je postao žarište istraživanja za začepljenje vode i kontrolu profila u rezervoarima teške nafte..Jačina gela celuloznog etera jedan je od najvažnijih pokazatelja za začepljenje formacije, ali ne postoji jedinstveni standard za njegovu metodu ispitivanja čvrstoće.Najčešće korišćene metode za procenu čvrstoće želea, kao što je metoda posmatranja – direktna i ekonomična metoda za ispitivanje čvrstoće želea, koriste tabelu kodova jačine želea da bi se procenio nivo jačine gela koji treba da se meri;metoda rotacije – najčešće korišteni instrumenti su Brookfield viskozimetar i reometar, temperatura uzorka Brookfield viskozimetra je ograničena na 90°C;probojna vakuumska metoda – kada se zrak koristi za probijanje gela, maksimalno očitavanje manometra predstavlja snagu gela.Mehanizam želiranja želea je dodavanje sredstva za umrežavanje u rastvor polimera.Sredstvo za umrežavanje i polimerni lanac su povezani hemijskim vezama da formiraju prostornu mrežnu strukturu, a tečna faza je umotana u nju, tako da ceo sistem gubi fluidnost, a zatim se transformiše. Za žele, ovaj proces nije reverzibilan i je hemijska promena.Mehanizam gela celuloznog etra je da su pri niskoj temperaturi makromolekule celuloznog etra okružene malim molekulima vode kroz vodikove veze da bi se formirao vodeni rastvor.Kako temperatura otopine raste, vodonične veze se razaraju, a veliki molekuli celuloznog etra. Stanje u kojem se molekuli spajaju kroz interakciju hidrofobnih grupa u gel je fizička promjena.Iako je mehanizam geliranja ova dva različita, izgled ima slično stanje, odnosno formira se nepokretno polučvrsto stanje u trodimenzionalnom prostoru.Potrebno je istraživanje i eksperimentalnu provjeru da li je metoda procjene čvrstoće želea prikladna za procjenu čvrstoće eter gela celuloze.U ovom radu korišćene su tri tradicionalne metode za procenu čvrstoće celuloznih eter gelova: metoda posmatranja, metoda rotacije i metoda probojnog vakuuma, a na osnovu toga se formira metoda proboja pozitivnog pritiska.

1. Eksperimentalni dio

1.1 Glavna eksperimentalna oprema i instrumenti

Električna vodena kupka konstantne temperature, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.;reometar visoke temperature i visokog pritiska, MARS-III, Njemačka kompanija HAAKE;višenamjenska vakuumska pumpa za cirkulirajuću vodu, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.;senzor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.;sistem za akviziciju pritiska, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.;kolorimetrijska epruveta, 100 mL, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.;staklena boca otporna na visoke temperature, 120 mL, Schott Glass Works, Njemačka;dušik visoke čistoće, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Eksperimentalni uzorci i priprema

Hidroksipropil metilcelulozni eter, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.;otopiti 2g, 3g i 4g hidroksipropilmetilceluloznog etera u 50 mL vrele vode na 80℃, dobro promešati i dodati 25℃od 50 mL hladne vode, uzorci su potpuno rastvoreni da bi se formirali rastvori celuloznog etera sa koncentracijama od 0,02g/mL, 0,03g/mL i 0,04g/mL respektivno.

1.3 Eksperimentalna metoda ispitivanja čvrstoće celuloznog etar gela

(1) Testirano metodom posmatranja.Kapacitet staklenih boca sa širokim otvorom otpornih na visoke temperature korišćenih u eksperimentu je 120 mL, a zapremina rastvora celuloznog etera je 50 mL.Stavite pripremljene rastvore celuloznog etera sa koncentracijama od 0,02g/mL, 0,03g/mL i 0,04g/mL u staklenu bocu otpornu na visoke temperature, okrenite je na različitim temperaturama i uporedite gornje tri različite koncentracije prema kodu jačine gela Ispitana je snaga želiranja vodenog rastvora celuloznog etera.

(2) Testirano metodom rotacije.Instrument za testiranje korišten u ovom eksperimentu je reometar visoke temperature i visokog pritiska.Odabire se vodeni rastvor celuloznog etera koncentracije 2% i stavlja u bubanj za ispitivanje.Stopa grijanja je 5℃/10 min, brzina smicanja je 50 s-1, a vrijeme ispitivanja je 1 min., Opseg grijanja je 40～110℃.

(3) Testirano metodom probojnog vakuuma.Spojite kolorimetrijske epruvete koje sadrže gel, uključite vakuum pumpu i očitajte maksimalno očitavanje manometra kada zrak probije gel.Svaki uzorak se operiše tri puta kako bi se dobila prosječna vrijednost.

(4) Ispitivanje metodom pozitivnog pritiska.Po principu metode probojnog vakuumskog stepena, poboljšali smo ovu eksperimentalnu metodu i usvojili metodu proboja pozitivnog pritiska.Povežite kolorimetrijske epruvete koje sadrže gel i koristite sistem za prikupljanje pritiska da biste testirali snagu gela od etra celuloze.Količina gela upotrijebljena u eksperimentu je 50mL, kapacitet kolorimetrijske epruvete je 100mL, unutrašnji prečnik je 3cm, unutrašnji prečnik kružne cevi umetnute u gel je 1cm, a dubina umetanja je 3cm.Polako uključite prekidač cilindra azota.Kada prikazani podaci o pritisku naglo i naglo padnu, uzmite najvišu tačku kao vrijednost čvrstoće koja je potrebna za probijanje gela.Svaki uzorak se operiše tri puta kako bi se dobila prosječna vrijednost.

2. Eksperimentalni rezultati i diskusija

2.1 Primjenjivost metode posmatranja za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etra

Kao rezultat procene čvrstoće gela celuloznog etra posmatranjem, uzimajući za primer rastvor celuloznog etera sa koncentracijom od 0,02 g/mL, može se znati da je nivo čvrstoće A kada je temperatura 65°C, a snaga počinje da raste kako temperatura raste, kada temperatura dostigne 75℃, predstavlja stanje gela, stepen čvrstoće se menja od B do D, a kada temperatura poraste na 120℃, stepen čvrstoće postaje F. Vidi se da rezultat evaluacije ove metode vrednovanja pokazuje samo nivo čvrstoće gela, ali ne može koristiti podatke za izražavanje specifične čvrstoće gela, odnosno kvalitativno je, ali ne i kvantitativno.Prednost ove metode je u tome što je operacija jednostavna i intuitivna, a gel potrebne čvrstoće može se jeftino pregledati ovom metodom.

2.2 Primjenjivost metode rotacije za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etra

Kada se rastvor zagreje na 80°C, viskoznost rastvora je 61 mPa·s, tada se viskozitet brzo povećava i dostiže maksimalnu vrijednost od 46 790 mPa·s u 100°C, a zatim se snaga smanjuje.Ovo nije u skladu s prethodno uočenim fenomenom da viskoznost vodenog rastvora hidroksipropil metilceluloze etera počinje da raste na 65°C, a gelovi se pojavljuju na oko 75°C i snaga nastavlja da raste.Razlog za ovu pojavu je taj što se gel lomi zbog rotacije rotora pri ispitivanju čvrstoće gela celuloznog etera, što rezultira netačnim podacima o jačini gela na naknadnim temperaturama.Stoga ova metoda nije prikladna za procjenu čvrstoće celuloznih eter gelova.

2.3 Primjenjivost metode probojnog vakuuma za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etra

Eksperimentalni rezultati čvrstoće celuloznog etar gela procenjeni su metodom probojnog vakuuma.Ova metoda ne uključuje rotaciju rotora, tako da se može izbjeći problem koloidnog smicanja i lomljenja uzrokovanog rotacijom rotora.Iz gore navedenih eksperimentalnih rezultata može se vidjeti da se ovom metodom može kvantitativno ispitati čvrstoća gela.Kada je temperatura 100°C, čvrstoća celuloznog etar gela sa koncentracijom od 4% je veća od 0,1 MPa (maksimalni stepen vakuuma), a čvrstoća se ne može izmeriti većom od 0,1 MPa.Čvrstoća gela, odnosno gornja granica čvrstoće gela koja se ispituje ovom metodom je 0,1 MPa.U ovom eksperimentu, jačina celuloznog etar gela je veća od 0,1 MPa, tako da ova metoda nije prikladna za procenu čvrstoće eter gela celuloze.

2.4 Primjenjivost metode pozitivnog pritiska za ispitivanje čvrstoće gela celuloznog etra

Metoda pozitivnog pritiska korištena je za procjenu eksperimentalnih rezultata jačine celuloznog etera gela.Može se vidjeti da se ovom metodom može kvantitativno testirati gel jačine iznad 0,1 MPa.Sistem za prikupljanje podataka korišten u eksperimentu čini eksperimentalne rezultate tačnijim od vještačkog očitavanja podataka u metodi stepena vakuuma.

3. Zaključak

Jačina gela celuloznog etera pokazala je sveukupni trend povećanja s porastom temperature.Metoda rotacije i metoda probojnog vakuuma nisu prikladne za određivanje čvrstoće eter gela celuloze.Metoda promatranja može samo kvalitativno izmjeriti snagu celuloznog etar gela, a novododata metoda pozitivnog pritiska može kvantitativno testirati čvrstoću eter gela celuloze.