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 semi-sólido 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.