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FYXF-3煤粉懸浮劑潤濕吸附性能、?傷害性能及在煤層氣壓裂改造現(xiàn)場的實(shí)施方案(二)

來源: 瀏覽 211 次 發(fā)布時間:2025-07-15

煤粉懸浮劑性能評價結(jié)果分析


懸浮性能及攜帶性能


煤粉懸浮劑懸浮煤粉性能


從韓城區(qū)塊生產(chǎn)井取排采水樣,利用激光粒度儀進(jìn)行了產(chǎn)出煤粉粒徑分析。測得的平均粒徑為212.5μm,處于0.18~0.28mm之間。FYXF-3溶液的懸浮性能見圖1。由圖1可以看出,對于粒徑大于0.90 mm、0.45~0.90mm的煤粉,無論FYXF-3濃度大小,60s后和30h后的煤粉顆粒都是明顯沉到試管底部;其中60s后粒徑為0.45~0.90mm的煤粉在濃度為0.8%時,也只有極少量的煤粉懸浮,這說明濃度在0.8%以內(nèi)的FYXF-3溶液無法使粒徑大于0.45mm的煤粉懸浮。對于粒徑為0.28~0.45mm和0.18~0.28mm的煤粉,加入60s后和加入30h后,都存在FYXF-3的濃度越大,懸浮的煤粉量越多,分散越好的現(xiàn)象;且加入30h后,煤粉仍能較好地懸浮于溶液中,這說明濃度在0.8%以內(nèi)的FYXF-3溶液可以使粒徑為0.28~0.45mm的煤粉懸浮,且濃度越大懸浮效果越好,持續(xù)時間越長。


一般,粒徑為0.18~0.28mm的煤粉效果顯著且沒有明顯分層現(xiàn)象;濃度方面,F(xiàn)YXF-3濃度越大,懸浮效果越好,濃度不小于0.3%后,懸浮效果顯著。濃度不小于0.3%的FYXF-3溶液能在一定時間內(nèi)較好地懸浮粒徑為0.18~0.28mm的韓城現(xiàn)場煤粉。

注:每幅圖中試管里的煤粉懸浮劑濃度從左到右依次為0、0.2%、0.3%、0.5%、0.8%。


粒徑方面,粒徑大于0.90mm、0.45~0.90mm的煤粉懸浮效果較差,粒徑為0.28~0.45mm的煤粉效果顯著且沒有明顯分層現(xiàn)象;濃度方面,F(xiàn)YXF-3濃度越大,懸浮效果越好,濃度不小于0.3%后,懸浮效果顯著。


煤粉懸浮劑攜帶裂縫中煤粉性能

圖2為FYXF-3的濃度分別與出液時間、煤粉流出量的關(guān)系圖;圖3為煤粉:石英砂比例為5:95時的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖。

由圖2、圖3可以看出,無論煤粉與石英砂比例如何,泵注清水(即FYXF-3濃度為0)時出液都大約需要10min,流出的液體都清澈透明,煤粉流出量為0g即清水沒有攜帶出煤粉;但泵注加入一定濃度的FYXF-3溶液后,出液時間都在5~6min,流出液體都呈黑色,煤粉流出量隨著FYXF-3濃度的增大而略微增大,攜帶出大量煤粉。在煤粉與石英砂比例一定時,對于濃度為0.5%和1.0%的FYXF-3溶液,2種溶液攜帶出的煤粉量相差不大。在FYXF-3濃度一定時,石英砂比例高,滲透率越大,流出的煤粉較多??梢钥闯觯瑵舛葹?.5%的FYXF-3溶液懸浮性能較好,可以將裂縫中的韓城現(xiàn)場煤粉懸浮,并隨著返排液返排至地面。


煤粉懸浮劑攜帶井筒中煤粉性能

圖4為FYXF-3溶液攜帶井筒中煤粉的性能。


由圖4a)看出,裝有清水的有機(jī)玻璃管底部的煤粉沒有被懸浮,且泵注后,排出液中幾乎沒有攜帶出煤粉。由圖4b)看出,裝有0.5%FYXF-3溶液的有機(jī)玻璃管底部的煤粉被懸浮,且泵注后,排出液為黑色渾濁液體,攜帶出煤粉質(zhì)量為0.25g??梢钥闯觯瑵舛葹?.5%的FYXF-3溶液對煤粉的懸浮性能較好,可以將井筒堆積的韓城現(xiàn)場煤粉懸浮,并隨著返排液返排至地面。


吸附潤濕性能


清水的表面張力為69.748mN/m,不同濃度懸浮劑溶液的表面張力值見圖5。

由圖5看出,添加FYXF-3后,溶液表面張力降低幅度高達(dá)52.36%以上;隨著FYXF-3溶液濃度的增大,表面張力逐漸減小,但濃度大于0.3%后,繼續(xù)增大濃度已經(jīng)無法大幅度降低表面張力。說明濃度不小于0.3%的FYXF-3溶液能夠吸附在煤層表面,降低韓城現(xiàn)場煤粉和水之間的表面張力,使煤粉有效懸浮且快速返排。


水與韓城煤粉的接觸角為73.23°。在不同濃度下測懸浮劑吸附量和接觸角,結(jié)果見表1。由表1可以看出,添加FYXF-3后,能大幅度地降低接觸角,接觸角隨著FYXF-3濃度的增大而減小,濃度大于0.5%后,減小幅度變小;吸附量隨著濃度的增大而增大,濃度大于0.5%后,增大的幅度變小。這說明FYXF-3濃度不小于0.5%時,能較大地增加吸附量、減小接觸角,從而能有效改善煤粉表面的潤濕性能,防止分散的煤粉結(jié)塊而產(chǎn)生沉降,這樣有利于懸浮煤粉并將其返排。

表1不同濃度下測得的吸附量和接觸角



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