[发明专利]一种膨胀仪法测量液体对煤岩防膨率的煤样制备方法

说明书

本发明公开了一种膨胀仪法测量液体对煤岩防膨率的煤样制备方法，本方法克服了煤岩由于粘土含量低导致在压制过程中无法相互粘接成型，无法使用膨胀仪法测定液体对煤岩的防膨率的问题。本方法通过煤岩粉碎、助粘剂制备、混合料制备、胶结、压制、干燥步骤，实现了制备的煤样相互胶结成型，实现膨胀仪法测定液体对煤岩的防膨率。

技术领域

本发明属于煤层气开发技术领域，具体来说涉及一种膨胀仪法测量液体对煤岩防膨率的煤样制备方法。

背景技术

水力压裂作为煤层气开发的重要增产技术得到广泛应用。在水力压裂过程中，需要使用压裂液将支撑剂携带入煤层，当施工结束后，压裂液尽快破胶返出地面，而支撑剂在煤层内支撑裂缝，从而提高裂缝导流能力，实现煤层气增产。

煤岩是由许多相似结构单元构成的高分子化合物，结构单元中有缩聚芳环、氢化芳环或者含氧、氮、硫等各种杂环。结构单元之间由醚键、次甲基、硫键和芳香碳键等官能团结连接，从而成为三维空间大分子。煤岩主要化学成分是有机物，煤岩中还含有多种矿物质，主要是粘土类物质、硫化物、碳酸类物质等；尤其是粘土矿物，它们都分散在基质或者填充在细胞腔中，所以，在压裂施工过程中要充分考虑压裂液对粘土的膨胀作用，尽量避免压裂液引起煤岩中粘土膨胀而造成储层伤害。煤岩中，粘土矿物所占质量分数约为2％。

目前测量液体(防膨剂、压裂液等)对煤岩防膨率的方法主要有离心法和页岩膨胀仪法。离心法测量速度快，存在的主要问题是离心后膨胀高度读数误差大，导致测量误差大，相对偏差大。而页岩膨胀仪法测量误差小，相对偏差小，是测量防膨率很好的方法。页岩膨胀仪测量防膨率需要将固体粉碎，然后将固体在一定压力下压制成型，然后再放入页岩膨胀测试仪上进行测试。固体一般为膨润土、砂岩、页岩等，膨润土粘土含量为100％，砂岩粘土含量约15％，页岩粘土含量约18％。由于膨润土、砂岩、页岩等粘土含量较高，所以在压制过程中，粘土相互之间容易粘接，压制时形成一个整体，泄压后不会散开。而煤岩由于粘土含量低(约2％)，在压制过程中，无法相互粘接成型，导致无法使用膨胀仪法测定液体对煤岩的防膨率，而使用离心法测量液体对煤岩的防膨率误差大，重复率低。

鉴于以上原因，需要一种膨胀仪法测量液体对煤岩防膨率的煤样制备方法，既克服了煤岩压制过程中不粘接不成型，也克服了离心法测量误差大、重复率低的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，解决现有技术中煤岩由于粘土含量低导致压制不成型，难以使用膨胀仪法测定液体对煤岩防膨率的问题，提供一种膨胀仪法测量液体对煤岩防膨率的煤样制备方法，该方法制得的煤样可使用膨胀仪法测量粘土稳定剂、压裂液等流体对煤岩的防膨率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种膨胀仪法测量液体对煤岩防膨率的煤样制备方法，包括如下步骤：

步骤一、煤粉制备：将煤岩敲碎后放入粉碎机，粉碎后筛取100目以下煤粉，在60℃下真空干燥至恒重；

步骤二、制备助粘剂；

步骤三、制备混合料，混合料由煤粉和助粘剂组成；

步骤四、装模：使用丙酮将测筒内部擦净，将混合料装入测筒中，使用刮砂板在水平方向移动，直至混合料展平；

步骤五、压制成型：将塞杆插入测筒内，放入压力机上，加压制得成型混合料；

步骤六、真空干燥：将塞杆取出，将插入测筒及压制成型混合物放入真空干燥箱中进行真空干燥恒重，制得煤样。

进一步的，步骤二中，助粘剂的制备方法为：按质量比为4：(1-2)：(2-3)(1-2)的比例称取醇醚、二甲苯、酮、酚混和均匀，制得助粘剂。