一種交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田開發(fā)過程中注水井調(diào)剖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于向地層注水增加或者穩(wěn)定油井產(chǎn)量的井稱注水井。由于種種原因，注水開發(fā)過程中，水井注入的水沿著竄流通道(稱大孔道高滲透帶)迅速竄流到油井，致使驅(qū)油效率低，油井產(chǎn)油少、產(chǎn)水多。通常采用凝膠類、無機(jī)沉淀型、或顆粒型等藥劑注入水井，封堵水竄通道，從水井注入藥劑稱為調(diào)剖、從油井注入藥劑稱為堵水。所用藥劑為調(diào)剖堵水劑。交聯(lián)聚合物凝膠是國內(nèi)外應(yīng)用較多的調(diào)剖堵水藥劑。
[0003]但是目前對凝膠性能的評價一直沒有一個統(tǒng)一的方法，尤其是凝膠的粘度和抗壓強(qiáng)度的測量，方法多樣且繁瑣。凝膠抗壓強(qiáng)度間接和定性檢測方法包括等級評價法、相對強(qiáng)度評價法、巖心封堵實驗法、真空吸入法等。而凝膠抗壓強(qiáng)度定量檢測方法只有玻璃棒壓入法，玻璃棒壓入法需要手工在玻璃棒頂部加入砝碼；通過砝碼將玻璃棒壓入凝膠，難以控制玻璃棒進(jìn)入凝膠的速度，而且難以確定準(zhǔn)確的砝碼重量組合，如有時加一克砝碼偏多，少一克砝碼又偏少。
[0004]現(xiàn)有的凝膠粘度測量的各種儀器和方法，多數(shù)儀器操作復(fù)雜，只能間接或局部反映凝膠性能，檢測一個樣品需要的時間較長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是提供一種交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀及檢測方法，能夠同時測量凝膠的粘度以及抗壓強(qiáng)度，且檢測儀器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，檢測方法重復(fù)性較好，
誤差較小。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀，包括推拉力計、測量桿以及拉壓力試驗機(jī)，所述推拉力計位于拉壓力試驗機(jī)的上方，所述測量桿位于推拉力計下方，且所述測量桿連接在推拉力計上，優(yōu)選的，測量桿的表面粗糙度值Ra在0.8 μπι以下；優(yōu)選的，所述推拉力計位于拉壓力試驗機(jī)上方的橫梁的中部，且兩者通過螺栓連接。所述推拉力計以及拉壓力試驗機(jī)均采用市場采購的。所述測量桿與推拉力計之間可以采用固定連接或者可拆卸連接，例如焊接、螺紋連接等。
[0007]優(yōu)選的，所述測量桿與推拉力計之間通過螺紋連接。
[0008]優(yōu)選的，所述測量桿包括上部桿以及與上部桿一體成型的下部桿，所述上部桿上設(shè)有內(nèi)螺紋，所述推拉力計底部設(shè)有的外螺紋，且內(nèi)螺紋與外螺紋相互配合。
[0009]優(yōu)選的，所述測量桿上部桿為圓柱桿，所述下部桿為圓臺，圓柱桿的底面的直徑與圓臺的上底面的直徑相等且兩者的中軸線重合；優(yōu)選的，所述上部桿長度為20mm，底面的直徑為1mm ;所述下部桿的長度為100mm，且上底面的直徑為10mm，下底面的直徑為20mm，優(yōu)選的，在下部桿的外表設(shè)有液面刻度線。測量桿是自制，采用不銹鋼材質(zhì)，由一根直徑20mm，高120mm的不銹鋼鋼棒加工而成。
[0010]優(yōu)選的，所述測量桿設(shè)有減重孔，且減重孔未貫穿測量桿的下底面；優(yōu)選的，所述減重孔為圓柱形孔，長度為95_，其直徑為4_。
[0011]優(yōu)選的，所述拉壓力試驗機(jī)的升降臺行程為400?600mm，升降速度< 0.5mm/s，最大負(fù)荷為50?100N。
[0012]優(yōu)選的，所述推拉力計為數(shù)顯推拉力計，其最大負(fù)荷為5?10N，精度< 0.1N。
[0013]本發(fā)明還提供了一種使用如上所述的交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀的檢測方法，按照如下步驟進(jìn)行測量，
[0014]I)安裝好測量桿、拉壓力試驗機(jī)和推拉力計；開啟拉壓力試驗機(jī)的電源，設(shè)定壓力試驗機(jī)的升降臺的升降速度為1.0?1.2mm/s ；
[0015]2)標(biāo)定相對粘度，試驗操作環(huán)境溫度為15?25°C，將一定量的標(biāo)準(zhǔn)粘度液放入容器中，將容器置于拉壓力試驗機(jī)的升降臺上，容器口對準(zhǔn)測量桿；啟動拉壓力試驗機(jī)使其升降臺上升，直到測量桿進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)粘度液液面35?40mm，再啟動拉壓力試驗機(jī)使其升降臺下降，直到測量桿退出標(biāo)準(zhǔn)粘度液液面，記錄此過程推拉力計顯示的最大拉力值，單位N ;;
[0016]3)選擇與步驟2)的標(biāo)準(zhǔn)粘度液呈倍數(shù)關(guān)系的若干標(biāo)準(zhǔn)粘度液，重復(fù)步驟2)，分別測出不同標(biāo)準(zhǔn)粘度液對應(yīng)的最大拉力值；
[0017]4)以步驟2)、步驟3)中的標(biāo)準(zhǔn)粘度液的粘度，以及標(biāo)準(zhǔn)粘度液對應(yīng)的最大拉力值為基礎(chǔ)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得到如下的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程:
[0018]q = A+B*Fmin
[0019]其中A、B為系數(shù)，η為粘度，單位mPa.s，F(xiàn)niin為測量樣品的最大拉力值；
[0020]5)將裝有待測試凝膠樣品的容器放在拉壓力試驗機(jī)升降臺上，將容器口對準(zhǔn)測量桿；
[0021]6)啟動拉壓力試驗機(jī)使其升降臺上升，直至測量桿進(jìn)入凝膠樣品的液面的深度與步驟2)進(jìn)入液面的深度相同，記錄此過程中推拉力計顯示的最大推力值Fmax，單位N。則凝膠抗壓強(qiáng)度P為:P = Fmax/0.000314，單位Pa ；
[0022]7)完成步驟6)的一分鐘內(nèi)，啟動拉壓力試驗機(jī)使其升降臺下降，直到測量桿退出凝膠樣品的液面，記錄此過程中推拉力計顯示的最大拉力值Fmin，單位N，按照步驟4)得到的回歸方程計算出凝膠樣品的粘度。
[0023]優(yōu)選的，步驟2)、步驟3)以及步驟5)中所述的容器，其瓶口內(nèi)徑大于30mm，容器內(nèi)液面高度大于50mm。
[0024]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0025]I)本發(fā)明中的檢測儀器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、性能可靠，且檢測所需時間較短；
[0026]2)本發(fā)明中的檢測方法能夠同時測出調(diào)剖堵水用凝膠抗壓強(qiáng)度和粘度；節(jié)約了調(diào)剖堵水用凝膠性能檢測的時間，提供了檢測效率；
[0027]3)使用本發(fā)明檢測儀器檢測凝膠的性能，檢測結(jié)果數(shù)據(jù)重復(fù)性較好，其凝膠抗壓強(qiáng)度檢測誤差在10%以內(nèi)，而現(xiàn)有的玻璃棒壓入法的檢測誤差在15%左右；凝膠的粘度檢測誤差在15%以內(nèi)，而現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)粘度計法的檢測誤差在20%左右。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明中的測量桿的剖視圖；
[0030]圖中:1、推拉力計；2、測量桿；3、容器；4、升降臺；5、拉壓力試驗機(jī)；6、上部桿；7、下部桿；8、減重孔；9、內(nèi)螺紋；10、液面刻度線。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0032]實施例一
[0033]如圖1和圖2所示，一種交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀，包括推拉力計1、測量桿2以及拉壓力試驗機(jī)5，所述推拉力計I位于拉壓力試驗機(jī)5上方的橫梁的中部，且兩者通過M6螺栓螺母連接，所述測量桿2位于推拉力計I下方，且所述測量桿2連接在推拉力計I上，測量桿2的表面粗糙度值Ra在0.2 μ m，其材質(zhì)為316L不銹鋼。
[0034]所述測量桿2包括上部桿6以及與上部桿6 —體成型的下部桿7，所述上部桿6上設(shè)有內(nèi)螺紋9，螺紋規(guī)格M5。所述推拉力計I底部設(shè)有外螺紋M5，和內(nèi)螺紋9與外螺紋相互配合。
[0035]所述上部桿6為圓柱桿，所述下部桿7為圓臺，圓柱桿的底面的直徑與圓臺的上底面的直徑相等且兩者的中軸線重合；所述上部桿6長度為20mm，底面的直徑為1mm ;所述下部桿7的長度為100mm，且上底面的直徑為10mm，下底面的直徑為20mm。在下部桿7的外表設(shè)有液面刻度線10，液面刻度線10距離下部桿7底部的距離為38mm。
[0036]所述測量桿2設(shè)有減重孔8，且減重孔8未貫穿測量桿2的下底面；所述減重孔8為圓柱形孔，長度為95_，其直徑為4_。
[0037]所述拉壓力試驗機(jī)5，有直流伺服電機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)，升降臺4行程為400mm，最大升降速度為0.lmm/s，最大負(fù)荷為50N，
[0038]所述推拉力計I為數(shù)顯推拉力計，其最大負(fù)荷為5N，精度即最小讀數(shù)為0.001N。
[0039]選用250mL的燒杯作為容器3。
[0040]一種使用如上所述的交聯(lián)聚合物凝膠性能檢測儀的檢測方法，包括凝膠的粘度測量，按照如下步驟進(jìn)行測量，
[0041]I)安裝好測量桿2、拉壓力試驗機(jī)5和推拉力計I ;開啟拉壓力試驗機(jī)5的電源，設(shè)定壓力試驗機(jī)5的升降臺4的升降速度為1.0?1.2mm/s ；
[0042]2)標(biāo)定相對粘度，試驗操作環(huán)境溫度為25 °C，將200mL的5000mPa.s的標(biāo)準(zhǔn)粘度液放入250mL的燒杯中，將燒杯置于拉壓力試驗機(jī)5的升降臺4上，燒杯口對準(zhǔn)測量桿2 ；啟動拉壓力試驗機(jī)5使其升降臺4上升，直到測量桿2進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)粘度液液面38mm，即使得液面處于測量桿液面刻度線10位置，允許誤差±2mm，再啟動拉壓力試驗機(jī)5使其升降臺4下降，直到測量桿2退出標(biāo)準(zhǔn)粘度液液面，記錄此過程推拉力計I顯示的最大拉力值Fgl為0.18N ；
[0043]3)分別用12500mPa.s、30000mPa.s標(biāo)準(zhǔn)粘度液，重復(fù)步驟2)，分別測出不同標(biāo)準(zhǔn)粘度液對應(yīng)的最大拉力值為Fg2、Fg3，分別為1.125Ν、3.228Ν。
[0044]4)以步驟2)、步驟3)中的標(biāo)準(zhǔn)粘度液的粘度，以及標(biāo)準(zhǔn)粘度液對應(yīng)的最大拉力值為基礎(chǔ)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得到如下的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程:
[0045]η = 3255+8230*Fmin
[0046]其中η為粘度，單位mPa.s，F(xiàn)min為測量樣品的最大拉力值；
[0047]5)將裝有待測試凝膠樣品的燒杯放在拉壓力試驗機(jī)5升降臺4上，將燒杯口對準(zhǔn)測量桿2 ;其中凝膠樣品為用質(zhì)量濃度為0.5%聚丙烯酰胺以及質(zhì)量濃度為0.5%水溶性酚醛成膠后的凝膠，共做三組平行實驗。
[0048]6)啟動拉壓力試驗機(jī)5使其升降臺4上升，直至測量桿2進(jìn)入凝膠樣品的液面38mm，即使得液面處于測量桿液面刻度線10位置，允許誤差±2mm，記錄此過程中推拉力計I顯示的最大推力值Fmax，單位N。則凝膠抗壓強(qiáng)度P為:P = Fmax/0.000314，單位Pa，三組平行實驗的凝膠平均抗壓強(qiáng)度為7410Pa，樣品間相對誤差7.9% ;