魏迎春，李 超，曹代勇，候 樂，張傲翔

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083)

煤層氣洗井中不同粒徑煤粉的分散劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

魏迎春，李 超，曹代勇，候 樂，張傲翔

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083)

煤粉問題是煤層氣排采中的重要問題之一。以韓城區(qū)塊太原組11號(hào)煤的煤粉為研究對(duì)象，針對(duì)不同粒徑的煤粉，采用5種不同類型陰離子分散劑，開展了煤粉分散劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)研究。從分散特征、懸浮液濃度和黏度等方面探究分散劑對(duì)不同粒徑煤粉和不同分散劑對(duì)相同粒徑煤粉的分散穩(wěn)定性的影響，優(yōu)選出用于煤層氣井洗井工藝的煤粉分散劑。結(jié)果表明，隨煤粉粒徑的增大，各分散劑對(duì)煤粉質(zhì)量濃度的影響呈現(xiàn)不同的變化。隨靜置時(shí)間的增長(zhǎng)，各分散劑懸浮液中煤粉質(zhì)量濃度均呈不同程度的降低。煤粉粒徑小于200 μm，SDS分散劑最優(yōu);煤粉粒徑為200～300 μm，CMN分散劑最優(yōu)。針對(duì)韓城區(qū)塊煤粉特征，優(yōu)選出SDS分散劑對(duì)煤粉分散效果最優(yōu)，穩(wěn)定性最好。

煤層氣;洗井工藝;煤粉;分散劑

在煤層氣排采過程中普遍存在煤粉產(chǎn)出問題[1-3]，而煤粉的產(chǎn)出是制約煤層氣連續(xù)穩(wěn)定排采的關(guān)鍵因素之一[4-6]。不同粒徑的煤粉對(duì)煤層氣排采的危害不同。大顆粒煤粉運(yùn)移到井底，易沉積引起埋泵，若進(jìn)入排采系統(tǒng)，易引起卡泵;小顆粒煤粉易附著在管柱內(nèi)壁結(jié)塊，堵塞泵入口，致使凡爾關(guān)閉不嚴(yán)，大幅降低泵效，導(dǎo)致頻繁修井作業(yè)，影響煤層氣的連續(xù)排采。為減少因煤粉卡泵、埋泵導(dǎo)致的修井作業(yè)，通常采用注水洗井工藝，但天然疏水的煤粉在水中難以分散，造成了煤粉顆粒聚集附著管柱、泵表面或沉在井底。因此，在煤層氣常規(guī)洗井工藝的基礎(chǔ)上，亟需解決煤粉在水中分散的問題，才能有利于煤粉的排出。

在煤層氣開發(fā)中，不同學(xué)者從地質(zhì)預(yù)防、儲(chǔ)層改造、設(shè)備優(yōu)選、生產(chǎn)預(yù)警、排采控制和工藝治理等方面研究了煤粉產(chǎn)出的控制措施。針對(duì)煤粉在煤層氣排采中懸浮性的問題，研究甚少。郭麗梅等[7]進(jìn)行了煤層壓裂用煤粉懸浮劑研究，篩選出了十八烷基三甲基氯化銨為合適的煤粉懸浮劑。張勁[8]根據(jù)水煤漿分散劑分散性能的評(píng)價(jià)方法，通過煤粉的分散導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)，得出在壓裂液中加入分散劑有助于減少煤粉堵塞支撐裂縫孔喉。王丹[9]模擬了煤粉在井筒中采出過程，指出了加入FYXF-30分散劑后，能將進(jìn)入井筒中的較大顆粒煤粉分散并采出。王麗偉[10]、羅莉濤[11]等對(duì)FYXF-3煤粉懸浮劑進(jìn)行了懸浮性能和儲(chǔ)層傷害評(píng)價(jià)，認(rèn)為FYXF-3分散劑可穩(wěn)定懸浮煤粉，其儲(chǔ)層傷害低于常規(guī)活性水壓裂液。上述成果和認(rèn)識(shí)主要是針對(duì)煤層氣壓裂過程中壓裂液加入煤粉懸浮劑的研究，但并未考慮分散劑對(duì)不同粒徑煤粉顆粒的影響，同時(shí)，分散劑在煤層氣井洗井工藝方面研究鮮有報(bào)道。因此，筆者采用韓城礦區(qū)太原組11號(hào)煤樣，依據(jù)煤層氣井產(chǎn)出的煤粉特征，針對(duì)不同粒徑的煤粉，應(yīng)用陰離子表面活性劑，開展煤粉分散劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)研究。從分散特征、懸浮液濃度和黏度等方面探究分散劑對(duì)不同粒徑煤粉和不同分散劑對(duì)相同粒徑煤粉的分散穩(wěn)定性影響，優(yōu)選出用于煤層氣井洗井工藝的煤粉分散劑。對(duì)改善煤層氣井的洗井工藝效果具有重要意義。

1 樣品及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 樣品及試劑

(1)實(shí)驗(yàn)煤樣采自鄂爾多斯盆地東南緣韓城礦區(qū)的太原組11號(hào)煤。實(shí)驗(yàn)煤樣為貧煤，深灰-褐黑色，以亮煤為主，鏡煤次之，并含少量絲炭，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，外生裂隙欠發(fā)育，局部發(fā)育兩組內(nèi)生裂隙，呈網(wǎng)狀分布，裂隙有少量方解石充填，宏觀煤巖類型為半亮型。顯微煤巖組分以鏡質(zhì)組為主，占72.7%;其次為惰質(zhì)組，占17.1%;礦物組分含量占10.2%，以黏土礦物為主。實(shí)驗(yàn)樣品的煤巖煤質(zhì)測(cè)試結(jié)果見表1。

表1顯微組分及工業(yè)分析結(jié)果
Table1Coalmaceralsandproximateanalysisofcoal%

樣號(hào)Romax鏡質(zhì)組惰質(zhì)組黏土硫化物碳酸鹽MadAadVadFCadMF1.8872.717.18.30.21.70.6512.4814.4872.39

(2)分散劑。目前，表面活性劑主要分為陽離子型、陰離子型和非離子型3種，分散劑在界面上具有吸附作用，吸附作用不僅可以改變界面張力，而且可以改變固體表面的組成和結(jié)構(gòu)，改變固體粉末的分散穩(wěn)定性。陽離子分散劑主要通過靜電引力吸附于帶負(fù)電顆粒表面。陰離子和非離子型分散劑則通過疏水作用和范德華力吸附于顆粒表面。由于煤層氣洗井工藝中不需要考慮使用陰離子分散劑造成的“水鎖”效應(yīng)，因此，筆者由表面活性劑效果相對(duì)較好、價(jià)格較低、貨源廣的陰離子型分散劑中進(jìn)行選擇，選擇了5種陰離子型分散劑，其分別為腐植酸鈉(HA-Na)、萘磺酸鈉(SN)、木質(zhì)素磺酸鈉(CMN)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和十二烷基硫酸鈉(SDS)，均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩組變量，分別為分散劑種類和煤粉粒徑。通過控制變量法來研究煤粉顆粒分散穩(wěn)定性規(guī)律，優(yōu)選出用于洗井管控措施的煤粉分散劑。實(shí)驗(yàn)步驟如下:

(1)由于煤層氣排采過程中產(chǎn)出的煤粉中90%的煤粉顆粒粒徑在210 μm以下[12]，因此，選擇煤粉粒徑為<100 μm，100～200 μm和200～300 μm的3種類型煤粉。采用粉碎機(jī)將煤巖破碎，分別篩分出粒徑為<100 μm，100～200 μm，200～300 μm的煤粉備用。用電子天平稱50 g煤粉，2 g分散劑，按照清水—分散劑—煤粉的順序配置分散劑質(zhì)量濃度為2 g/L，煤粉質(zhì)量濃度為50 g/L的懸浮液，攪拌30 min使分散劑與煤粉充分作用，獲得不同分散劑及不同粒徑的煤粉懸浮液。

(2)分散特征觀察。在0,2,6,12和24 h時(shí)，分別觀察不同分散劑煤粉懸浮液的變化，包括懸浮液顏色，沉淀分層等，定性表征分散劑對(duì)煤粉的分散穩(wěn)定性。

(3)懸浮液濃度測(cè)量。采用稱重法測(cè)定懸浮液的濃度，分別在2 h和6 h取100 mL分散劑懸浮液，過濾懸浮液，干燥煤粉，稱取其質(zhì)量，計(jì)算懸浮液中煤粉質(zhì)量濃度。

(4)懸浮液黏度測(cè)定。采用KAKKEMARSⅢ流變儀,在溫度25 ℃，剪切速率170 s-1條件下測(cè)定配置好0 h的不同分散劑煤粉懸浮液的黏度。

2 結(jié)果與討論

2.1 分散特征

不同粒徑煤粉在不同分散劑懸浮液中分散懸浮狀態(tài)如圖1所示。不同分散劑煤粉懸浮液分散特征隨時(shí)間的變化而變化。清水、SN分散劑的煤粉懸浮液隨著靜置時(shí)間增長(zhǎng)，懸浮液出現(xiàn)了明顯的分層現(xiàn)象，一部分煤粉上浮于懸浮液面頂部，一部分煤粉下沉于懸浮液底部，懸浮液逐漸變清澈。清水煤粉懸浮液在12 h時(shí)和SN分散劑的煤粉懸浮液在24 h時(shí)，均已成清澈半透明狀態(tài)。HA-Na分散劑和CMN分散劑的煤粉懸浮液由于分散劑溶于水后溶液自身呈現(xiàn)棕褐色，無法觀察出分散特征。SDBS和SDS分散劑煤粉懸浮液隨靜置時(shí)間增長(zhǎng)分散特征變化不大，沒有發(fā)生明顯的分層現(xiàn)象，但煤粉懸浮液的顏色明顯變淺，由初始狀態(tài)的黑色變?yōu)榛液谏?，因此，SDS和SDBS分散劑表現(xiàn)出良好的分散性能。不同分散劑的煤粉懸浮液整體隨靜置時(shí)間增長(zhǎng)分散穩(wěn)定性變差。

圖1 不同靜置時(shí)間煤粉懸浮液分散狀態(tài)Fig.1 Pulverized coal dispersion state for different time

同一分散劑對(duì)不同粒徑煤粉懸浮液的影響不同。在同樣靜置時(shí)間，SN,SDBS和SDS分散劑煤粉懸浮液隨煤粉粒徑增大煤粉懸浮液的顏色變淺。對(duì)粒徑<100 μm煤粉，清水、HA-Na,SN,CMN分散劑煤粉懸浮液頂部浮有大量煤粉;SDBS和SDS分散劑煤粉懸浮液頂部幾乎沒有煤粉浮在其上。粒徑為100～200 μm及200～300 μm的煤粉懸浮液頂部比粒徑<100 μm的煤粉懸浮液頂部浮有的煤粉量少。隨煤粉粒徑的減小，顆粒表面越難被潤(rùn)濕。分析認(rèn)為由于煤粉粒徑的減小，煤粉顆粒比表面積和孔隙率顯著增大，導(dǎo)致表面活性劑吸附濃度梯度增大從而限制了潤(rùn)濕速度，同時(shí)顆粒堆積時(shí)形成的表面結(jié)構(gòu)致密，溶液難滲透進(jìn)入煤中[13-14]。

2.2 懸浮液質(zhì)量濃度

3種粒徑煤粉的不同分散劑懸浮液在靜置時(shí)間為2 h和6 h的煤粉質(zhì)量濃度見表2。在靜置時(shí)間為2 h時(shí)，煤粉粒徑<100 μm，懸浮液中煤粉質(zhì)量濃度SDBS>SDS>HA-Na>CMN>SN，在靜置時(shí)間為6 h時(shí)，煤粉質(zhì)量濃度SDS>SDBS>HA-Na>CMN>SN。在靜置時(shí)間為2 h時(shí)，煤粉粒徑為100～200 μm時(shí)，懸浮液中煤粉質(zhì)量濃度SDS>HA-Na>SDBS>CMN>SN，在靜置時(shí)間為6 h時(shí)，煤粉質(zhì)量濃度SDS>HA-Na>CMN>SDBS>SN。在靜置時(shí)間為2 h時(shí)，煤粉粒徑為200～300 μm時(shí)，懸浮液中煤粉質(zhì)量濃度CMN>SDS>SN>HA-Na>SDBS，在靜置時(shí)間為6 h時(shí)，煤粉質(zhì)量濃度CMN>HA-Na>SDS>SN>SDBS(圖2)。對(duì)粒徑<100 μm煤粉和100～200 μm煤粉，煤粉質(zhì)量濃度最大的分散劑煤粉懸浮液為SDS煤粉懸浮液;對(duì)粒徑為200～300 μm煤粉，煤粉質(zhì)量濃度最大的分散劑煤粉懸浮液為CMN煤粉懸浮液。不同分散劑懸浮溶液中煤粉質(zhì)量濃度均隨著靜置時(shí)間的增長(zhǎng)呈現(xiàn)不同程度的降低。加入分散劑后溶液懸浮能力比清水有不同程度的提高，不同分散劑對(duì)同種粒徑煤粉的分散懸浮能力不同。

表2不同懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度
Table2Pulverizedcoalconcentrationofthedifferentsuspensiong/L

懸浮液<100μm2h6h100～200μm2h6h200～300μm2h6h清水0.0530.0140.5910.1460.3310.114HA-Na3.9481.8461.4730.7141.0430.954SN0.7500.3820.7040.2071.3900.668CMN3.1631.1880.7910.5891.6801.262SDBS7.2702.0691.0570.3670.8220.354SDS7.0863.4391.5451.1701.5270.789

同一分散劑對(duì)3種粒徑煤粉懸浮液的分散穩(wěn)定性隨著顆粒粒徑增大呈不同變化(圖3)。在靜置時(shí)間為2 h和6 h時(shí)，清水懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度隨著粒徑的增大先升高后下降;SDBS和SDS分散劑懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度隨著煤粉粒徑增大而降低，分散穩(wěn)定性下降;SN和CMN分散劑懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度隨粒徑增大呈現(xiàn)出先降低再升高的趨勢(shì);HA-Na分散劑懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度在靜置時(shí)間為2 h時(shí)隨著煤粉粒徑增大而降低，在靜置時(shí)間為6 h時(shí)隨著煤粉粒徑增大呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢(shì)。由圖3看出，靜置時(shí)間為2 h和6 h時(shí)，除SN分散劑外，粒徑<100 μm煤粉的分散劑懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度高于100～200 μm及200～300 μm粒徑的煤粉質(zhì)量濃度。由圖3可知，整體煤粉質(zhì)量濃度最大的分散劑懸浮液為SDS煤粉懸浮液，即SDS分散劑對(duì)煤粉的分散穩(wěn)定性最好。

圖2 不同粒徑煤粉懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度Fig.2 Pulverized coal concentration of the different size pulverized coal suspension

圖3 2 h和6 h不同分散劑懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度Fig.3 Pulverized coal concentration of different suspension at 2 h，6 h

分散劑對(duì)不同粒徑煤粉懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度具有不同的影響。分析認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中采用的煤樣為變質(zhì)程度較高的貧煤，羧基、酚羥基等親水官能團(tuán)含量較少，煤粉表面上含有大量的脂肪烴和芳香烴等憎水的非極性基團(tuán)，使得煤粉表面具有較強(qiáng)的疏水性，在水中分散很差[15]。隨著煤粉粒徑的減小，顆粒比表面積增大，煤粉的疏水性增強(qiáng)，粒度細(xì)小的煤粉很難在清水中懸浮。煤粉比表面積隨粒徑減小而增大，不同粒徑的煤粉所帶的負(fù)電荷不同，這導(dǎo)致陰離子分散劑在煤粉顆粒表面的吸附能力不同，顆粒間的靜電斥力不同，分散穩(wěn)定性產(chǎn)生了差異[13]。此外不同分散劑對(duì)同種粒徑顆粒呈現(xiàn)出不同的分散性能，這可能與分散劑本身結(jié)構(gòu)性質(zhì)有密切關(guān)系，SDS和SDBS分散劑的疏水基為直鏈烷烴，SN的疏水基為稠環(huán)芳香烴，HA-Na，CMN分散劑則是高分子結(jié)構(gòu)，表面官能團(tuán)復(fù)雜。疏水基為直鏈烷烴的分散劑更易在顆粒表面吸附[16-18]。因此SDS分散劑對(duì)于煤粉的分散穩(wěn)定性較好。

2.3 懸浮液黏度特征

不同分散劑煤粉懸浮液配制好后，測(cè)其黏度，結(jié)果見表3。分散劑與水和煤粉的相互作用改變了懸浮液的黏度，不同分散劑煤粉懸浮液的黏度均較清水煤粉懸浮液的黏度有不同程度的增大。由于煤層氣排采中3種粒徑的煤粉均存在，因此，采用同一分散劑的不同粒徑煤粉懸浮液的平均黏度來衡量。由圖4可看出，不同分散劑煤粉懸浮液的平均黏度CMN>SDS>SDBS>HA-Na>SN。黏度在一定程度上可以表征分散劑的分散性能，從黏度方面，CMN分散劑的分散性能最優(yōu)，SDS分散劑的分散性能次之，同時(shí)煤粉懸浮液中加入分散劑增大了懸浮液的黏度，提高了液體攜粉能力。

表3煤粉懸浮液的黏度
Table3Viscosityofpulverizedcoalsuspension

粒徑/μm煤粉懸浮液的黏度/(mPa·s)清水HA-NaSNCMNSDBSSDS<1000.98621.01501.00001.01701.03001.0120100～2001.00711.01001.00001.04201.02001.0320200～3000.99271.00701.00401.03601.01301.0270

圖4 同一分散劑不同粒徑煤粉懸浮液的黏度平均值Fig.4 Average viscosity of pulverized coal suspensions with different particle sizes

3 結(jié) 論

(1)不同分散劑對(duì)不同粒徑的煤粉分散穩(wěn)定性不同。從煤粉懸浮液顏色和分層等方面定性觀察，隨靜置時(shí)間增長(zhǎng)各分散劑煤粉懸浮液的顏色均不同程度的變淺，逐漸出現(xiàn)分層。同一分散劑煤粉懸浮液隨煤粉粒徑增大煤粉懸浮液的顏色變淺。SDS和SDBS兩種分散劑的煤粉懸浮液的懸浮分散效果和靜態(tài)穩(wěn)定性較好。

(2)不同分散劑對(duì)不同粒徑煤粉懸浮液的濃度影響不同。整體煤粉質(zhì)量濃度最大的分散劑煤粉懸浮液為SDS煤粉懸浮液。不同分散劑懸浮溶液中煤粉質(zhì)量濃度均隨著靜置時(shí)間增長(zhǎng)呈現(xiàn)不同程度的降低。同一分散劑對(duì)3種粒徑煤粉懸浮液的煤粉質(zhì)量濃度隨著顆粒粒徑增大呈不同變化。對(duì)粒徑<100 μm和100～200 μm的煤粉，煤粉質(zhì)量濃度最大的分散劑煤粉懸浮液為SDS煤粉懸浮液;對(duì)粒徑為200～300 μm煤粉，煤粉質(zhì)量濃度最大的分散劑煤粉懸浮液為CMN煤粉懸浮液。

(3)黏度在一定程度上可以表征分散劑的分散性能。不同分散劑煤粉懸浮液的平均黏度CMN>SDS>SDBS>HA-Na>SN。黏度最大的為CMN分散劑煤粉懸浮液。

(4)由于煤層氣排采過程中產(chǎn)出煤粉粒徑分布范圍廣，但韓城區(qū)塊90%的煤粉顆粒粒徑在210 μm以下。因此，從不同分散劑煤粉懸浮液的分散特征、煤粉質(zhì)量濃度和懸浮液的黏度等方面，綜合優(yōu)選出SDS分散劑對(duì)煤粉分散效果最優(yōu)，穩(wěn)定性最好。

(5)建議在實(shí)際煤層氣洗井工藝中，應(yīng)根據(jù)具體地區(qū)煤粉產(chǎn)出的特征合理選擇分散劑，有利于井底煤粉的排出，減少煤粉事故。若產(chǎn)出的煤粉粒徑小于200 μm，洗井時(shí)最好選擇SDS分散劑;若產(chǎn)出的煤粉粒徑大于200 μm，洗井時(shí)最好選擇CMN分散劑。

[1] 陳振宏,王一斌,孫平.煤粉產(chǎn)出對(duì)高煤階煤層氣井產(chǎn)能影響及其控制[J].煤炭學(xué)報(bào),2009,34(2):229-232.

CHEN Zhenhong,WANG Yibin,SUN Ping.Destructive influences and effectively treatments of coal powder to high rank coal bed methane production[J].Journal of China Coal Society,2009,34(2):229-232.

[2] 魏迎春,曹代勇,袁遠(yuǎn),等.韓城區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)出煤粉特征及主控因素[J].煤炭學(xué)報(bào),2013,38(8):1424-1429.

WEI Yingchun,CAO Daiyong,YUAN Yuan,et al.Characteristics and controlling factors of pulverized coal during coalbed methane drainage in Hancheng area[J].Journal of China Coal Society,2013,38(8):1424-1429.

[3] 張遂安,曹立虎,杜彩霞.煤層氣井產(chǎn)氣機(jī)理及排采控壓控粉研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(9):1927-1931.

ZHANG Suian,CAO Lihu,DU Caixia.Study on CBM production mechanism and control theory of bottom-hole pressure and coal fines during CBM well production[J].Journal of China Coal Society,2014,39(9):1927-1931.

[4] 李仰民,王立龍,劉國(guó)偉,等.煤層氣井排采過程中的儲(chǔ)層傷害機(jī)理研究[J].中國(guó)煤層氣,2010,7(6):39-43.

LI Yangmin,WANG Lilong,LIU Guowei,et al.Study on coal reservoir damage mechanism in dewatering and extraction process of CBM wells[J].China Coalbed Methane,2010,7(6):39-43.

[5] WEI Yingchun,CAO Daiyong,YUAN Yuan,et al.Characteristics of pulverized coal during coalbed methane drainage in Hancheng block,Shaanxi Province,China[J].Energy Exploration & Exploitation,2013,31(5):745-757.

[6] 曹代勇,姚征,李小明,等.單相流驅(qū)替物理模擬實(shí)驗(yàn)的煤粉產(chǎn)出規(guī)律研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2013,38(4):624-627.

CAO Daiyong,YAO Zheng,LI Xiaoming,et al.Rules of coal powder output under physical simulation experiments of single-phase water flow displacement[J].Journal of China Coal Socienty,2013,38(4):624-627.

[7] 郭麗梅,譚國(guó)鋒,管保山,等.煤層壓裂用煤粉懸浮劑研究[J].精細(xì)石油化工,2011,28(6):59-62.

GUO Limei,TAN Guofeng,GUAN Baoshan,et al.Study on coal seam fracture with coal powder suspending agent[J].Speciality Petrochemicals,2011,28(6):59-62.

[8] 張勁,趙軍,林鑫,等.用于煤層氣改造的分散劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2011,36(4):598-602.

ZHANG Jin,ZHAO Jun,LIN Xin,et al.Experimental study for screening of dispersion agents used in CBM stimulation[J].Journal of China Coal Society,2011,36(4):598-602.

[9] 王丹,趙峰華,宋波,等.分散劑影響煤粉采出效果的實(shí)驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2015,40(1):149-153.

WANG Dan,ZHAO Fenghua,SONG Bo,et al.Experimental study of coal powder production affected by using dispersant[J].Journal of China Coal Society,2015,40(1):149-153.

[10] 王麗偉,管保山,梁利,等.煤粉懸浮劑的作用機(jī)理及性能[J].中國(guó)煤層氣,2011,8(1):23-25.

WANG Liwei,GUAN Baoshan,LIANG Li,et al.Functionary mechanism and performance of coal powder suspending agent[J].China Coalbed Methane,2011,8(1):23-25.

[11] 羅莉濤,劉衛(wèi)東,姜偉,等.煤粉懸浮劑性能評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2015,32(3):30-34,105.

LUO Litao,LIU Weidong,JIANG Wei,et al.The performance evaluation of coal powder suspending agent and the design and application of field conduct programe[J].Drilling Fluid and Completion Fluid,2015,32(3):30-34,105.

[12] 魏迎春,張傲翔,姚征,等.韓城區(qū)塊煤層氣排采中煤粉產(chǎn)出規(guī)律研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2014,42(2):85-89.

WEI Yingchun,ZHANG Aoxiang,YAO Zheng,et al.Research on output laws of pulverized coal during coalbed methane drainage in Hancheng block[J].Coal Science and Technology,2014,42(2):85-89.

[13] 楊靜,徐輝,高建廣,等.粒度對(duì)煤塵表面特性及潤(rùn)濕性的影響[J].煤礦安全,2014,45(10):140-143.

YANG Jing,XU Hui,GAO Jianguang,et al.Influence of particle size on surface characteristic and wetting mechanism of coal dust[J].Safety in Coal Mines,2014,45(10):140-143.

[14] 鄒立壯,朱書全,王曉玲,等.不同水煤漿分散劑與煤之間的相互作用規(guī)律研究Ⅹ分散劑在煤粒表面上的吸附作用特征[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2006,34(1):10-14.

ZOU Lizhuang,ZHU Shuquan,WANG Xiaoling,et al.Interaction between different CWS dispersants and coal X Adsoptive characteristics of dispersanton coal surface[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2006,34(1):10-14.

[15] 張新花,徐翠翠,顏國(guó)強(qiáng),等.不同煤種潤(rùn)濕性影響因素分析[J].煤礦安全,2015,46(1):156-158,162.

ZHANG Xinhua,XU Cuicui,YAN Guoqiang,et al.Influencing factors analysis of different types of coal wettability[J].Safety in Coal Mines,2015,46(1):156-158,162.

[16] 張鵬,魏文瓏,李興,等.4種陰離子表面活性劑在煤瀝青表面的潤(rùn)濕規(guī)律[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(5):966-970.

ZHANG Peng,WEI Wenlong,LI Xing,et al.Effects of four kinds of anionic surfactants on wetting of coal tar pitch surfaces[J].Journal of China Coal Society,2014,39(5):966-970.

[17] CHANG H,ZHANG H,JIA Z,et al.Wettability of coal pitch surface by aqueous solutions of cationic Gemini surfactants[J].Colloids & Surfaces A Physicochemical & Engineering Aspects,2016,494(5):59-64.

[18] 邱學(xué)青,周明松,王衛(wèi)星,等.不同分子質(zhì)量木質(zhì)素磺酸鈉對(duì)煤粉的分散作用研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2005,33(2):179-183.

QIU Xueqing,ZHOU Mingsong,WANG Weixing,et al.Study on the effect of different molecular weight sodium lignin sulfonate on the dispersion of pulverized coal[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2005,33(2):179-183.

ExperimentonscreeningdispersantsofpulverizedcoalwithdifferentsizesinCBMwell-washingtechnology

WEI Yingchun,LI Chao，CAO Daiyong，HOU Le，ZHANG Aoxiang

(CollegeofGeoscience&SurveyingEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology(Beijing),Beijing100083,China)

Pulverized coal is one of the important problems during the CBM well drainage.Aimed at pulverized coal with different diameters,the No.11 coal of Taiyuan formation in Hancheng block was studied.Using different anionic dispersants,the experiment on screening dispersants was carried out.Dispersion stability of pulverized coal with different particle sizes was analyzed according to dispersing characters,suspension concentration and viscosity.The optimal dispersant in CBM well-washing technology was screened.The results showed that the dispersion stability changed in different degrees with the increase of the pulverized coal particle size,and the concentration of pulverized coal in each dispersant suspension was reduced with the growth of time.On the comprehensive analysis,the SDS dispersant performed the best for pulverized coal with size less than 200 μm,the CMN dispersant dispersed the best for pulverized coal in 200-300 μm.For the characteristics of pulverized coal in Hancheng block,the SDS dispersant had the best dispersion effect on pulverized coal and the SDS dispersant dispersion of pulverized coal was the most stable.

CBM;well-washing technology;pulverized coal;dispersant

魏迎春，李超，曹代勇，等.煤層氣洗井中不同粒徑煤粉的分散劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)[J].煤炭學(xué)報(bào),2017,42(11):2908-2913.

10.13225/j.cnki.jccs.2017.0322

WEI Yingchun,LI Chao，CAO Daiyong，et al.Experiment on screening dispersants of pulverized coal with different sizes in CBM well-washing technology[J].Journal of China Coal Society,2017,42(11):2908-2913.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2017.0322

P618.11

A

0253-9993(2017)11-2908-06

2017-03-13

2017-04-14責(zé)任編輯韓晉平

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41402134，41272181);國(guó)家科技重大專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(2011ZX05038-001)

魏迎春(1977—)，女，山東巨野人，副教授。 E-mail:wyc@cumtb.edu.cn。

曹代勇(1955—)，男，重慶人，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail:cdy@cumtb.edu.cn