[发明专利]一种用于煤层气开采压裂的支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于煤层气开采压裂的支撑剂及其制备方法。

背景技术

在煤层气开采中，支撑剂是煤层气开采过程中地层开缝后，用来支撑裂缝不使裂缝重新闭合的一种固体颗粒，它使煤层气体或流体在支撑裂缝中有较高的流通性，减少煤层气体的流动阻力，达到增产和增效的目的。目前煤层气开采压裂过程中常用的支撑剂为石英砂和陶粒砂，由于陶粒砂价格昂贵，使用较少。石英砂与陶粒砂都属于煤层外加物，在煤层气开采过程中外加物的侵入容易污染煤层，对地层带来伤害。

煤矸石是煤矿开采过程中产生的副产品，其化学成分主要以硅铝为主，含有较低有碳，主要矿物成分是石英、云母、伊利石、高岭石等，种类繁多、成分复杂；主要包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里开采出来的矸石，以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于煤气层开采压裂的支撑剂及其制备方法。

本发明提供的一种用于煤气层开采压裂的支撑剂的制备方法，包括如下步骤：将煤矸石与水进行混合得混合物；所述混合物经搅拌并经静置放置后，所述混合物分层为上层物质、中层物质和下层物质；所述下层物质即为所述支撑剂。

上述的制备方法中，所述煤矸石的粒度可为0.4mm-1.2mm，因为粒径为0.4mm-1.2mm时的煤矸石的强度比较大；此粒径的所述煤矸石的塑性指标IP＜10，压碎值＞25，CBR(强度)％＞45，抗压强度/MPa＞10，抗折强度/MPa＞2。

上述的制备方法中，将所述煤矸石和水在容器中进行混合时，加入的水的量以没过所述煤矸石的上表面为宜，以保证所述煤矸石和水能够充分混合以及能够将所述煤矸石中的泥质和碳质物质分离出来。

上述的制备方法中，所述混合物静置放置的时间可为24小时-48小时，具体可为24小时、36小时或48小时，以保证所述混合物能够充分分层，得到的上层物质为清水，可作为循环水使用；得到的中层物质为泥水混合物即淤泥，可作为泥浆护壁使用；得到的下层物质主要是砂岩，即为所述支撑剂。

本发明还提供了由上述方法制备的支撑剂。

本发明提供的支撑剂，可以避免外加物对煤储层的污染，为后期的每层开采和分选，具有长远的效益；另一方面，粒径为0.4mm-1.2mm的煤矸石的强度比较大，与常用的压裂液相配用，压裂效果明显；再者就是煤矸石可就地取材，且与煤储层有较好的相容性，而且具有较大的硬度和强度；煤矸石是煤矿开采过程中产生的原煤加工品，与原煤特征相似，因此与煤储层的配伍性好，相容性好，所以不会污染煤层，伤害地层。煤矸石都具有较高的强度和硬度，能够达到煤层压裂支撑剂的要求。因此造价比较低，运输方便，现场加工即可。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、支撑剂的制备

首先对煤矸石压碎后，进行颗粒级配分选，筛选粒度为0.4mm-1.2mm的煤矸石，其塑性指标IP＜10，压碎值＞25，CBR(强度)％＞45，抗压强度/MPa＞10，抗折强度/MPa＞2。然后称取上述筛选出来的煤矸石与水混合得到混合物，其中加入的水的量刚刚没过煤矸石的上表面；将上述得到的混合物进行充分搅拌，所述混合物静置放置的时间为24小时，则该混合物进行分层得到上层、中层和下层物质，其中上层为清水，可作为循环水使用；中层为泥水混合物即淤泥，可作为泥浆护壁使用；下层主要为砂岩即为支撑剂。

实施例2、支撑剂的制备

首先对煤矸石压碎后，进行颗粒级配分选，筛选粒度为0.4mm-1.2mm的煤矸石，其塑性指标IP＜10，压碎值＞25，CBR(强度)％＞45，抗压强度/MPa＞10，抗折强度/MPa＞2。然后称取上述筛选出来的煤矸石与水混合得到混合物，其中加入的水的量刚刚没过煤矸石的上表面；将上述得到的混合物进行充分搅拌，然后将该混合物静置放置36小时；则该混合物进行分层得到上层、中层和下层物质，其中上层为清水，可作为循环水使用；中层为泥水混合物即淤泥，可作为泥浆护壁使用；下层主要为砂岩即为支撑剂。

实施例3、支撑剂的制备

首先对煤矸石压碎后，进行颗粒级配分选，筛选粒度为0.4mm-1.2mm的煤矸石，其塑性指标IP＜10，压碎值＞25，CBR(强度)％＞45，抗压强度/MPa＞10，抗折强度/MPa＞2；然后称取上述筛选出来的煤矸石与水混合得到混合物，其中加入的水的量刚刚没过煤矸石的上表面；将上述得到的混合物进行充分搅拌，然后将该混合物静置放置48小时，则该混合物进行分层得到上层、中层和下层物质，其中上层为清水，可作为循环水使用；中层为泥水混合物即淤泥，可作为泥浆护壁使用；下层主要为砂岩即为支撑剂。