[发明专利]一种煤层气压裂用复合煤粉悬浮剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种煤层气压裂用复合煤粉悬浮剂，其包括如下重量份的原料：聚电解质5～30份、表面活性剂2～20份、多元醇10～30份、无机盐2～10份。本发明的聚电解质经过电离后生成带有电荷的长链高分子，该长链高分子容易吸附于煤粉颗粒表面，使煤粉颗粒带有电荷，煤粉颗粒之间通过静电排斥作用和空间位阻作用，会互相排斥，从而改善了煤粉颗粒的分散性，再协同表面活性剂的润湿作用，使带电荷的煤粉颗粒容易与水分子相结合，提高了煤粉在水中的悬浮分散能力，与传统的煤粉悬浮剂，也进一步提高了煤层气水力压裂改造效果；本发明还提供了一种煤层气压裂用复合煤粉悬浮剂的制备方法，工艺简单且安全性高，适宜于工业化生产。

技术领域

本发明涉及煤层气压裂技术领域，具体涉及一种用于煤层气压裂的复合煤粉悬浮剂及其制备方法。

背景技术

煤层气储层具有强度低、胶结差、易破碎等特点，常规煤层气直井如果不通过压裂改造很难获得产能，在水力压裂过程中由于压裂液和支撑剂的冲蚀、打磨作用，会产生大量的煤粉。由于煤是一种杨氏模量低、泊松比高、硬度低、易破碎的非常规储层，在压裂中易被压碎、压实，产生煤粉，煤粉表面疏水，形成的煤粉在水中不易分散，流动性差。压裂过程中若煤粉不能分散在压裂液中，团聚的煤粉容易造成压裂裂缝堵塞，造成施工压力过高。压裂结束后若煤粉不能随返排液排出则会造成支撑裂缝堵塞，影响压裂改造效果。

专利公开号为CN101693829A的申请文件提供了一种煤粉分散剂，该煤粉分散剂包括非离子表面活性剂、有机铵盐、醇，该分散剂改变了煤粉表面的润湿性，促进煤粉均匀分散；专利公开号为CN102329605A的申请文件提供了一种煤粉悬浮剂，它包括季铵盐表面活性剂、低级脂肪醇和水，该悬浮剂使用阳离子表面活性剂及其它添加剂改变煤粉表面的润湿性，促进煤粉的悬浮分散。张颈等人研究了一种煤粉分散剂，该分散剂使用一种阴离子型表面活性剂来促进煤粉分散。目前煤粉悬浮剂的研究都是利用表面活性剂改变煤粉表面的润湿性促进煤粉悬浮、分散，种类单一，效果有限。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种煤层气压裂用复合煤粉悬浮剂及其制备方法，解决目前的煤粉悬浮剂种类单一，效果有限的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种煤层气压裂用复合煤粉悬浮剂，包括如下重量份的原料：聚电解质5～30份、表面活性剂2～20份、多元醇10～30份、无机盐2～10份。

本发明的技术方案还提供一种煤层气压裂用复合煤粉悬浮剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.按重量份称取各原料；

S2.用去离子水溶解聚电解质和无机盐，得到水相，再将表面活性剂和多元醇加入所述水相，混合均匀，得到成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1.聚电解质经过电离后生成带有电荷的长链高分子，该长链高分子容易吸附于煤粉颗粒表面，使煤粉颗粒带有电荷，煤粉颗粒之间通过静电排斥作用和空间位阻作用，会互相排斥，从而改善了煤粉颗粒的分散性，减少了煤粉颗粒的团聚现象；

2.表面活性剂以其疏水部分吸附于煤粉颗粒表面，亲水部分与溶剂接触，改善了煤粉颗粒的润湿性，同时由于不同分子间的相互作用力，进一步提高了煤粉颗粒的分散性；

3.通过聚电解质与表面活性剂的协同作用，带电荷的煤粉颗粒容易与水分子相结合，提高了煤粉在水中的悬浮分散能力，与传统的煤粉悬浮剂，也进一步提高了煤层气水力压裂改造效果；

4.本发明提供了一种新型的煤粉悬浮剂，该复合煤粉悬浮剂能显著降低煤粉浆液粘度，且在后期的返排过程中具有悬浮携带能力强的特点，其可在煤层气压裂液中的不同阶段使用。

5.本发明提供的复合煤粉悬浮剂的制备工艺简单，安全性高，适宜于工业化生产。

具体实施方式