[发明专利]一种煤岩表面润湿改性剂的耐冲刷效果评价方法及装置

说明书

本发明属于油气井固井及油田化学领域，具体涉及一种煤岩表面润湿改性剂的耐冲刷效果评价方法及装置。本发明所述的煤岩表面润湿改性剂的耐冲刷效果评价方法通过对润湿改性后的煤岩表面进行水泥浆滤液的恒速冲刷，测量冲刷一定时间后煤岩表面的润湿角，从而评价前置液体系中润湿改性剂的耐冲刷效果，本发明能够真实有效地反映经过润湿改性后的煤层表面，水泥浆驱替冲刷对其润湿性造成的二次影响。

技术领域

本发明属于油气井固井及油田化学领域，具体涉及一种煤岩表面润湿改性剂的耐冲刷效果评价方法及装置。

背景技术

能源是世界经济与社会发展的基础。我国是一个煤炭资源大国，煤层气资源量与我国的常规天然气资源量相当，具有丰富的储量资源。煤层气无污染、热值高，作为新能源具有十分广阔的应用前景。

作为一种新能源，煤层气的开发和利用可以解决能源不足的重大问题，同样可以起到减灾和改善地球大气环境的作用，但煤层气的开采同样面临着诸多问题。基于煤层的本身成分及其结构特性，煤层是有机岩，与无机水泥浆胶结强度低，煤层固井质量差，造成瓦斯事故、井壁易坍塌、漏失量大、开采量小、污染地层等不良后果。煤层气的安全高效开发需要钻探大量的煤层气井，并配合压裂等增产工艺。由于煤层的特殊性，再加上煤层气井压裂对煤层气井井筒完整性的危害问题，决定了煤层气井的固井问题是影响煤层气安全高效开发的关键问题之一。

由于煤层表面的亲油性与水泥浆的亲水性相矛盾导致煤层固井二界面交接质量差，煤层表面的润湿改性成为提高煤层二界面胶结质量的关键之一。但是煤层表面经前置液润湿改性后，水泥浆的驱替冲刷对煤层表面润湿性的二次影响有待探究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对前置液体系中润湿改性剂的耐冲刷效果进行评价的方法及装置，该方法通过对润湿改性后的煤岩表面进行水泥浆滤液的恒速冲刷，测量冲刷一定时间后煤岩表面的润湿角，从而评价前置液体系中润湿改性剂的耐冲刷效果，本发明能够真实有效地反映经过润湿改性后的煤层表面，水泥浆驱替冲刷对其润湿性造成的二次影响。

本发明所述的一种煤岩表面润湿改性剂的耐冲刷效果评价方法，依次包括如下步骤：

(1)将上下表面打磨平整的煤块确定待测表面，并测量表面润湿角，滴定液体选用水泥浆滤液，测至少三点取平均值；

(2)将煤块浸于前置液体系中的润湿改性剂溶液中，浸泡，取出风干，测量表面润湿角，测至少三点取平均值；

(3)用水泥浆滤液冲刷煤块表面，冲刷后，取下煤块风干后测量润湿角，测至少三点取平均值。

冲刷煤块表面时，待冲刷表面与竖直方向呈10°～20°的夹角。

步骤(3)的具体过程为：

(3-1)以恒定的冲刷速率冲刷煤块表面，测量不同冲刷时间后的润湿角；

(3-2)以不同的的冲刷速率冲刷煤块表面，测量不同冲刷时间后的润湿角。

所述润湿改性剂溶液是以表面活性剂CAEO-15和硅烷偶联剂为溶质，以清水与无水乙醇的混合液为溶剂配制的复配溶液。

所述表面活性剂CAEO-15的质量百分数为0.1％；所述硅烷偶联剂的质量百分数为0.1％～1％。

以质量比计，清水：无水乙醇＝9:1。

本发明中，表面活性剂CAEO-15增加煤岩表面的润湿改性效果，使煤岩表面达到完全水湿；硅烷偶联剂增加煤岩表面的耐冲刷效果，使煤岩表面经水泥浆冲刷后仍保持水湿；无水乙醇为硅烷偶联剂提供稳定的环境，在水中加入适当的乙醇可以确保硅烷偶联剂有效水解产生硅羟基，并防止生成的硅羟基发生逆转反应。

所述润湿改性剂溶液具体制备步骤为：

(1)将清水与无水乙醇按比例混合，得溶液I；