【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤层气井新型压裂，具体而言，涉及一种可降解原位生成型煤体固结剂和一种可降解原位生成型煤体固结剂的评价方法。
技术介绍
1、煤层气勘探开发向马必东等深部、构造复杂煤区推进，普遍存在压裂施工难度大、造缝效果差、压后产气量低等问题，目前推行的活性水压裂工艺不能满足各种类型煤储层增产的要求。
2、根据材料力学、岩石力学等相关理论，泊松比、杨氏模量属于材料本身的基本属性。因此泊松比和杨氏模量是难以改变的，除非改变材料本身或改变外围有效应力。事实上，改变煤储层的原地应力是难以实现的，根据煤储层孔-裂隙双重孔隙特征，通常孔-裂隙越发育，煤岩应变量越大，即煤体强度越小。
3、目前改善煤体结构及其性能行之有效的途径是对煤体进行注浆固化。煤岩体注浆固化是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把能够在煤岩体中凝胶的浆液均匀地注进裂隙或孔隙中，浆液以渗透、填充和劈裂等方式，注入到煤体孔隙裂隙中，将原来松散的岩体或裂隙胶结成一个整体，形成的新结石体具有强度大、防水性能好和化学稳定性好等特性。固化材料有黏土浆液，硅酸盐水泥，水玻璃和水泥浆液混合固化，以及聚氨酯和树脂等固化材料。其目的是防止煤矿开采中底板突水灾害，以及对采煤工作面和巷道的加固。通过注浆固化提高煤体的抗渗性，固化材料不能降解，会对煤层造成严重且不可逆的伤害。而且固化材料初始黏度大，固化时间短，对煤体的固化范围有限。亟需研究一种能降低煤岩泊松比、提高杨氏模量并且可以降解的煤体固结剂。
技术实现思路
1、为了解决
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种可降解原位生成型煤体固结剂的评价方法。
3、为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种可降解原位生成型煤体固结剂，包括：丙烯酰胺；甲基丙烯酸二甲氨乙酯，与丙烯酰胺通过引发剂聚合形成聚合物链；5’-腺苷酸，通过氢键与聚合物链链接，丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯以及5’-腺苷酸能够在煤体的孔隙裂隙发生原位的聚合交联反应，形成具有三维网状结构的胶粘体。
4、根据本专利技术提供的可降解原位生成型煤体固结剂的技术方案，可降解原位生成型煤体固结剂适用于破碎松软煤体，能够降低煤储层泊松比、提高杨氏模量，有利于压裂造长缝。可降解原位生成型煤体固结剂还具有可降解的特点，能够通过产生硫酸根自由基将聚合物链降解，恢复其流动性。
5、具体而言，可降解原位生成型煤体固结剂包括丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯和5’-腺苷酸。其中，丙烯酰胺是一种不饱和酰胺，化学式为c3h5no，大量用于制造水溶性聚合物或聚丙烯酰胺类共聚物。甲基丙烯酸二甲氨乙酯的化学式为c8h15no2。甲基丙烯酸二甲氨乙酯呈胺碱性，分子中含有叔氨基、酯基和不饱和双键，能够发生酯基的水解、转酯等反应。不饱和双键可以发生加成、聚合、共聚合等一系列反应。5’-腺苷酸是白色结晶粉末，溶于水，化学式为c10h14n5o7p。进一步地，甲基丙烯酸二甲氨乙酯与丙烯酰胺能够通过引发剂聚合形成聚合物链。引发剂又称自由基引发剂，是指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。可选地，引发剂通过自由基引发丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨乙酯聚合。
6、进一步地，5’-腺苷酸通过氢键与聚合物链链接。5’-腺苷酸作为交联剂通过氢键将聚合物链链接。交联剂又称作架桥剂，能够在聚合物的分子链之间形成桥键，变为三维结构的不溶性物质。丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯以及5’-腺苷酸能够在煤体的孔隙裂隙发生原位的聚合交联反应，形成具有三维网状结构的胶粘体。可选地，丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯与5’-腺苷酸之间的质量比为50：7：5。可选地，聚合物链通过氨基阳离子和磷酸阴离子之间阴阳离子的作用，形成三维网状结构，三维网状结构能够充填煤体中的孔隙裂隙，提高煤体的致密程度。5’-腺苷酸中的含有邻位羟基可以与煤体中的钙离子和镁离子进行锚定，从而粘结煤体结构。一段时间后，胶粘体能够通过产生硫酸根自由基将聚合物链降解，恢复其流动性。
7、可降解原位生成型煤体固结剂的优点在于：第一方面，固结剂的初始黏度非常低，有利于扩大固化范围。丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯以及5’-腺苷酸作为反应单体，易溶于水中，形成水溶液，初始黏度只有1mpa·s(毫帕·秒)。在引发剂的作用下，低温(25℃)情况下能够发生聚合交联反应，同时加入缓凝剂，能够控制反应在低温条件下延缓进行，从而实现1.0h至1.5h内保持1mpa·s的超低黏度。固结剂流动性和可注入性好，固结范围大，可以实现对压裂低效井一次注入固化15m范围的要求；第二方面，固结剂充填固结煤体，有效增强其强度。引发剂通过自由基引发丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨乙酯聚合。聚合物链通过氨基阳离子和磷酸阴离子之间阴阳离子的作用，形成三维网状结构，三维网状结构能够充填煤体中的孔隙裂隙，提高煤体的致密程度。5’-腺苷酸中的含有邻位羟基可以与煤体中的钙离子和镁离子进行锚定，从而粘结煤体结构。根据煤体饱和固结剂单轴应力应变曲线计算得到煤体饱和固结剂的参数，杨氏模量为1.22gpa，泊松比为0.37，抗压强度28.6mpa；根据煤体饱和水单轴应力应变曲线计算得到煤体饱和水的参数，杨氏模量为1.04gpa，泊松比为0.41，抗压强度为25.9mpa。因此，与饱和水相比，煤体饱和固结剂的泊松比降低了10％，弹性模量提高了15％，抗压强度提高了10.4％；第三方面，固结剂可降解，对煤层伤害低。将降解剂加入到固结剂中，12h后固结剂可降解恢复其流动性。而且固结剂的降解液对煤体的伤害性小于30％；第四方面，固结剂在1000mg/l、2000mg/l、3000mg/l、5000mg/l、8000mg/l或10000mg/l矿化度的水溶液中均可以发生固结，完全固结后其黏度基本不变；第五方面，固结剂原料无毒无污染，对环境没有伤害。
8、本专利技术限定的技术方案中，可降解原位生成型煤体固结剂适用于破碎松软煤体，能够降低煤储层泊松比、提高杨氏模量，有利于压裂造长缝。可降解原位生成型煤体固结剂还具有可降解的特点，能够通过产生硫酸根自由基将聚合物链降解，恢复其流动性。
9、另外，本专利技术提供的上述技术方案还可以具有如下附加技术特征：
10、在上述技术方案中，可降解原位生成型煤体固结剂溶于水后形成水溶液，丙烯酰胺在水溶液中的质量占比为5％；甲基丙烯酸二甲氨乙酯在水溶液中的质量占比为0.7％；5’-腺苷酸在水溶液中的质量占比为0.5％。
11、在该技术方案中，通过控制丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯与5’-腺苷酸在水溶液中的质量占比，丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯与5’-腺苷酸之间的质量比为50：7：5，一方面，能够确保甲基丙烯酸二甲氨乙酯与丙烯酰胺通过引发剂聚合形成聚合物链，5’-腺苷酸通过氢键与聚合物链链接，丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述可降解原位生成型煤体固结剂溶于水后形成水溶液，所述丙烯酰胺在所述水溶液中的质量占比为5％；所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯在所述水溶液中的质量占比为0.7％；所述5’-腺苷酸在所述水溶液中的质量占比为0.5％。
3.根据权利要求2所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述引发剂在所述水溶液中的质量占比为2％。
4.根据权利要求2或3所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1至3中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述引发剂通过自由基引发所述丙烯酰胺和所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯聚合。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述聚合物链通过氨基阳离子和磷酸阴离子之间阴阳离子的作用，形成所述三维网状结构。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述5’-腺苷酸具有邻位羟基
8.根据权利要求1至3中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述可降解原位生成型煤体固结剂的分子式为：
9.根据权利要求1至3中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述胶粘体的杨氏模量为1.22GPa；所述胶粘体的泊松比为0.37，所述胶粘体的抗压强度28.6MPa。
10.一种可降解原位生成型煤体固结剂的评价方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结剂，所述可降解原位生成型煤体固结剂的评价方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述可降解原位生成型煤体固结剂溶于水后形成水溶液，所述丙烯酰胺在所述水溶液中的质量占比为5％；所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯在所述水溶液中的质量占比为0.7％；所述5’-腺苷酸在所述水溶液中的质量占比为0.5％。
3.根据权利要求2所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述引发剂在所述水溶液中的质量占比为2％。
4.根据权利要求2或3所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1至3中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结剂，其特征在于，所述引发剂通过自由基引发所述丙烯酰胺和所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯聚合。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的可降解原位生成型煤体固结...
【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，张光波，马文峰，崔金榜，喻鹏，连小华，魏玉皓，李佳峰，李宗源，方慧丽，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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