一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方组成比例

本发明专利技术提供了一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，由以下成分按重量百分比组成：盐酸12％～15％、氢氟酸2％～2.5％、酸化缓速剂2.5％～3％、酸化缓蚀剂1.5％～1.8％、铁离子稳定剂0.3％～0.5、防膨剂2％～2.2％、余量为水。本发明专利技术实现了化学方法提高煤层渗透率，主要针对为煤层中所含有的方解石、白云石、硅酸盐等矿物成分，这些矿物成分被酸化溶液溶解后，随酸化溶液从煤层流出，增加了煤层中的裂隙以及裂隙的连通性，增加了煤层的渗透率，从而提高煤层气(矿井瓦斯)的抽采效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤层气(矿井瓦斯)领域和化学应用领域，具体地，涉及一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方。
技术介绍
煤层渗透率直接决定着煤层气(矿井瓦斯)的抽采效果，由于我国煤层普遍渗透率差，随着我国煤矿开采深度的增大，开采条件更趋于复杂，出现了高地应力、高瓦斯、高非均质性、低渗透性、低强度的煤体特征，煤体的原生裂隙和孔隙度逐渐变小，煤层的渗透率随之降低。单个抽采钻孔有效影响范围小，预抽钻孔工程量大，抽采效率低，常规的煤层气(矿井瓦斯)抽采方法难以发挥作用，瓦斯爆炸和瓦斯突出的威胁也越来越严重，抽采浓度低影响了煤层气(矿井瓦斯)的利用。渗透率低已经成为制约煤层气(矿井瓦斯)抽采的关键因素，提高煤层渗透率，是我国瓦斯灾害治理和资源利用的根本途径。针对低渗透煤层井下煤层气(矿井瓦斯)抽采难得问题，我国煤矿科研工作者采用水力压裂、水力冲孔、扩孔技术、水力割缝、N2泡沫压裂、CO2泡沫压裂等物理方法对煤层进行改造，改变煤层的导流能力，耗费了大量的人力、物力、财力，在有的地区取得了一些效果，但在一些地区改造效果不甚理想。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供了一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，主要针对为煤中所含有的方解石、白云石、硅酸盐等矿物成分，这些矿物成分被酸化溶液溶解后，随酸化溶液从煤层流出，增加了煤层中的裂隙以及裂隙的连通性，增加了煤层的渗透率，从而提高煤层气(矿井瓦斯)的抽采效果。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，由以下成分按重量百分比组成：作为本专利技术的一种优选方案，所述酸化缓速剂为BZ-51酸化缓速剂。作为本专利技术的另一种优选方案，所述酸化缓蚀剂为ALS-2酸化缓蚀剂。作为本专利技术的一种改进方案，所述铁离子稳定剂为IRON-2066A铁离子稳定剂。作为本专利技术的另一种改进方案，所述防膨剂为氯化铵。与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：1、本专利技术采用盐酸作为主体酸，有效溶解碳酸盐类矿物成分，并且在煤层中保持较低的PH值，可以抑制氢氧化铁沉淀生成；氢氟酸作为一种辅助酸，用于溶解煤层中所含有的硅酸盐类矿物成分；同时加入了酸化缓速剂，通过缓速剂吸附在煤层表面，减缓酸液与煤层表面的反应，且缓速剂还可以抑制H+的传质速度，延长酸与煤层的反应时间，从而增加酸与煤层反应的有效作用距离，达到深度酸化目的。2、为提高煤层渗透率提供一种化学方法，在水力压裂等物理方法煤层增透效果不明显的情况下，使用化学方法实现大范围、远距离的深度增透。具体实施方式一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，由以下成分按重量百分比组成：其中，酸化缓速剂为BZ-51酸化缓速剂；酸化缓蚀剂为ALS-2酸化缓蚀剂；铁离子稳定剂为IRON-2066A铁离子稳定剂；防膨剂为氯化铵。本专利技术采用盐酸作为主体酸，主要溶解煤层中所含有的方解石、白云石等含有碳酸盐类矿物质。氢氟酸作为主辅助酸，主要溶解煤层中所含有的石英等硅酸盐类矿物质。酸化缓速剂降低酸化反应速度，提高酸化作用距离；酸化缓蚀剂降低酸液对储存和运输容器的腐蚀。随着反应的进行溶液PH值升高，铁离子稳定剂防止出现游离铁离子以Fe(OH)3形式沉淀，造成二次污染。防膨剂防止随着反应的进行矿物成分膨胀。1.煤粉溶蚀率测定实验选用钱家营煤样，将煤样研磨成80目的煤粉，用分析天平称取4份煤粉各3g，精度为0.001g。将煤粉与酸液按一定比例倒入玻璃量筒中，再放入60℃的恒温水浴台中进行加热反应。反应达到预定时间3h后，将量筒从恒温水浴台中取出，过滤把剩下的煤粉以及滤纸放入干燥箱中，直至恒重。根据酸化前后煤粉的质量变化，计算出各个酸液对煤粉的溶蚀率，确定出合适的酸液质量分数。溶蚀率K的计算公式：式中：m1—酸化前煤粉质量，g；m2—酸化后煤粉质量，g。实施实例1采用盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成溶液。溶液中各组分重量百分比为：盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂分别为9％、2％、2.5％、1.5％、0.3％、2％；余量为水。将酸液在室温下缓慢混合，摇匀静置。实施实例2采用盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成溶液。溶液中各组分重量百分比为：盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂分别为12％、2％、2.5％、1.5％、0.3％、2％；余量为水。将酸液在室温下缓慢混合，摇匀静置。实施实例3采用盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成溶液。溶液中各组分重量百分比为：盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂分别为15％、2％、2.5％、1.5％、0.3％、2％；余量为水。将酸液在室温下缓慢混合，摇匀静置。实施实例4采用盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成溶液。溶液中各组分重量百分比为：盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂分别为18％、2％、2.5％、1.5％、0.3％、2％；余量为水。将酸液在室温下缓慢混合，摇匀静置。表1酸化的溶蚀实验结果实验证明该溶液体系对煤粉具有较好的溶蚀率，酸化效果好，能满足提高煤层渗透率的要求。2.酸化反应前后渗透率对比实验在井下选择厚度均匀无明显裂缝的煤层进行取样，将煤样密封保存，运送至实验室内。利用岩石切割机将煤样制成厚度为10cm的煤块。利用变频立式取芯机将煤样制成标准的高10cm、直径5cm的煤样。利用渗透率测定装置测定1#煤样的原始渗透率。采用盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成溶液。溶液中各组分重量百分比为：盐酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂分别为15％、2％、2.5％、1.5％、0.3％、2％；余量为水。将2#、3#、4#、5#煤样分别置于重量百分比为9％、12％、15％和18％盐酸为主体酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成的混合溶液中，将烧杯密封，放入25℃的恒温箱中，酸化3小时。将6#、7#、8#、9#煤样分别置于重量百分比为9％、12％、15％和18％盐酸为主体酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成的混合溶液中，将烧杯密封，放入25℃的恒温箱中，酸化6小时。将10#、11#、12#、13#煤样分别置于重量百分比为9％、12％、15％和18％盐酸为主体酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成的混合溶液中，将烧杯密封，放入25℃的恒温箱中，酸化9小时。将14#、15#、16#、17#煤样分别置于重量百分比为9％、12％、15％和18％盐酸为主体酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成的混合溶液中，将烧杯密封，放入25℃的恒温箱中，酸化12小时。将18#、19#、20#、21#煤样分别置于重量百分比为9％、12％、15％和18％盐酸为主体酸、氢氟酸、酸化缓速剂、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂以及水配制成的混合溶液中，将烧杯密封，放入25℃的恒温箱中，酸化18小时。利用渗透率测定装置分别测定2#～21#煤样的渗透率，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，其特征在于，由以下成分按重量百分比组成：

【技术特征摘要】
1.一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，其特征在于，由以下成分按重量百分比组成：2.根据权利要求1所示的一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，其特征在于，所述酸化缓速剂为BZ-51酸化缓速剂。3.根据权利要求1所示的一种提高煤层渗透率的酸化溶液的化学配方，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡千庭，赵博，文光才，梁运培，彭铁锋，谭有婷，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50