[发明专利]改性低渗透煤储层的复配表面活性剂及其改性方法

说明书

一种改性低渗透煤储层的复配表面活性剂及其改性方法，属于煤矿开采技术领域。该改性低渗透煤储层的复配表面活性剂，包括的各个组分及其质量百分比为：脂肪醇硫酸钠为0.1～0.3wt.％，复配组分为0.1～0.3wt.％，余量为水；所述的复配组分为非离子表面活性剂、正离子表面活性剂或长链极性有机物。其改性方法包括：制作并筛选标准煤样；配制改性低渗透煤储层的复配表面活性剂；将标准煤样进行浸泡，饱和后，计算初始孔隙率，在25～40℃浸泡6～18h，计算质量损失率、孔隙率和静态水润湿角实验。采用该改性低渗透煤储层的复配表面活性剂对低渗透煤储层进行改性，解决了单一表面活性剂反应时间长、反应不完全的缺陷。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种改性低渗透煤储层的复配表面活性剂及其改性方法。

背景技术

由于我国煤层具有渗透性低、结构致密的特点，随着开采深度的增加，在煤炭开采过程中，常常伴随着瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯中毒窒息、冲击地压等多种灾害事故的发生，这不但给煤矿工人的生命安全及矿井财产造成巨大的威胁，而且还制约着煤炭工业的发展。

为了改善我国煤层的特点，以提高煤层渗透性，减少煤层冲击性，防止瓦斯事故的发生，一些学者通过物理手段(如密集钻孔、超前排放钻孔、深孔预裂爆破、浅孔松动爆破、预抽瓦斯等)对煤层骨架结构造成损伤破坏，这些手段能够取得一定的改善效果，但存在操作复杂、成本较高、容易发生二次坍塌、巷道掘进速度低等缺点。因此，寻求一种在安全生产的情况下提高巷道掘进速度的改性方法尤为重要。

采用煤层注水的方式改性煤体，对预防煤与瓦斯突出，降低采空区、工作面的瓦斯浓度起到一定作用，但效果好坏取决于水能否均匀的润湿煤体。我国的煤大多数具有较低的表面自由能，其表面张力低于水的表面张力，水对煤的润湿角大约在60～100°左右，水很难在煤的表面铺展，煤层难以达到均匀润湿。

基于煤层注水这一研究思路，很多学者采用煤层注酸、碱等化学溶液来改性煤体。这些化学手段均能快速的达到改性效果，但是酸、碱等化学溶液具有强腐蚀性，在使用过程中对工人身体健康造成伤害，同时会腐蚀生产设备及管道设施等，而且使用后排出的废水会污染环境，对人类身体健康造成二次伤害。因此，探寻一种无毒无腐蚀、价格低廉、有效可行的化学试剂已成为研究热点。大量实验证明，用一定浓度的表面活性剂改性煤体，能够改善水对煤的润湿性能，提高润湿效果。表面活性剂分子具有固定的亲水亲油基团特殊结构，溶于水后能够定向排列的吸附在溶液表面从而降低水的表面张力，也能够吸附于固体表面可彻底改变固体的表面性质。常用的表面活性剂有阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及双分子表面活性剂。目前，低渗透煤储层主要以硬脂酸钠，十六烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠，十六烷基硫酸酯钠或十六烷基磷酸酯钠等阴离子表面活性剂作为改性剂，在40～60℃下反应48h才可达到效果。其反应时间长，反应速率慢，对煤储层的改性作用不完全，仍存在发展的空间。

发明内容

为了解决上述现有技术中单一表面活性剂的缺陷，本发明的目的在于提供一种改性低渗透煤储层的复配表面活性剂及其改性方法，采用该改性低渗透煤储层的复配表面活性剂对低渗透煤储层进行改性，解决了单一表面活性剂反应时间长、反应不完全的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种改性低渗透煤储层的复配表面活性剂，包括脂肪醇硫酸钠、复配组分和水；

其中，各个组分的质量百分比为：脂肪醇硫酸钠为0.1～0.3wt.％，复配组分为0.1～0.3wt.％，余量为水；

所述的脂肪醇硫酸钠为碳原子数为12～16的脂肪醇硫酸钠；

所述的复配组分为非离子表面活性剂、正离子表面活性剂或长链极性有机物中的一种。

其中，

所述的脂肪醇硫酸钠，优选为十二烷基硫酸钠或十六烷基硫酸钠中的一种；