[发明专利]一种清洁压裂液、制备方法及煤层注水中的应用

说明书

本发明属于矿井煤层注水、防尘技术领域，公开了一种清洁压裂液、制备方法及煤层注水中的应用，按照质量百分比由0.5％～1.5％有机酸、0.5％～1.5％二乙胺类化合物、1.5％～3％环氧卤代烷、1％～2％盐酸、0.1％～3％粘土稳定剂、1％～2％水杨酸钠和水组成，水补足至100％。以二乙胺类化合物为基体，与有机酸发生反应，生成中间产物，再与环氧卤代烷在酸性条件、有机溶剂中进行季铵化反应，合成表面活性剂，再加入反离子促进剂，加入粘土稳定剂和增湿剂，制得清洁压裂液。本发明具有较好的剪切稳定性和较低的滤失性，破胶液残渣少，与地层水配伍性良好，不会对煤层造成二次损害；增加煤层渗透性，减少采煤时煤尘产量。

技术领域

本发明属于矿井煤层注水、防尘技术领域，尤其涉及一种清洁压裂液、制备方法及煤层注水中的应用。

背景技术

目前，我国是一个能源大国，煤炭是我国社会和经济发展的重要物质基础。但是随着煤矿开采综合机械化水平的不断提高，也导致了大量粉尘的产生，尤其是渗透性低、硬度较大的煤层不适合直接注水润湿。如不能进行合理的处理，采煤时将会在综采工作面产生大量的粉尘。这些粉尘会对煤矿工人的身体健康、精密仪器的使用寿命等造成重大影响，另外，当空气中粉尘浓度达到一定数值时还会容易引发粉尘爆炸，给煤矿生产造成重大损失。

从理论上讲，煤层注水是综采工作面防尘降尘的根本性措施。所以需要对煤层进行压裂增渗，对煤层进行扩裂，从而提高煤层注水的效率。在煤矿领域，一般使用水作为压裂液，但是由于水的粘度极低，在压裂过程中会有很大的滤失性，从而造成水资源的浪费，且对煤体的润湿性较差；或使用瓜尔胶压裂液、泡沫压裂液等常用压裂液，但这些压裂液存在破胶不完全，残渣含量多，与地层水配伍性差等缺点，不利于反排，导致对煤层空隙造成堵塞、二次损害等问题。

因此，需要进一步改进现有技术，改善压裂液的性能，提高煤层注水和增润能力，降低采煤时煤尘的产量。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前压裂液存在破胶不完全，残渣含量多，与地层水配伍性差等缺点，不利于反排，导致对煤层空隙造成堵塞、二次损害。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种清洁压裂液、制备方法及煤层注水中的应用。

本发明是这样实现的，一种清洁压裂液，所述清洁压裂液按质量百分比由0.5％～1.5％有机酸，0.5％～1.5％二乙胺类化合物、1.5％～3％环氧卤代烷、0.5％～1％盐酸、0.1％～3％粘土稳定剂及增湿剂、1％～2％水杨酸钠和水组成，水补足至100％。

进一步，所述有机酸为山嵛酸、二聚脂肪酸中的一种或其混合物。

进一步，所述二乙胺类化合物为3-氨基-2-羟基-N,N'-二乙基苯甲酰胺、3-氨基-N,N'-二乙基苯磺酰胺中的一种或其混合物。

进一步，所述有机溶剂选用乙醇，环氧卤代烷选用环氧氯丙烷。

进一步，所述粘土稳定剂和增湿剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。

进一步，所述反离子促进剂为水杨酸钠。

本发明的另一目的在于提供一种所述清洁压裂液的制备方法，所述清洁压裂液的制备方法包括：

第一步，将二乙胺类化合物在水中溶解后，使用恒压滴液漏斗缓慢加入有机酸，加入氢氧化钠为催化剂，将恒温搅拌仪的温度设置为85℃后搅拌加热4-6h，待全部溶解反应后得到中间产物；

第二步，将中间产物溶解在乙醇溶液中，向溶液中加入环氧卤代烷和盐酸，密封条件下80℃水浴加热10-12h，得到表面活性剂；

第三步，向表面活性剂中加入粘土稳定剂和反离子促进剂，40℃下充分搅拌均匀，调节pH，得到用于煤层注水的清洁压裂液。