水化学性质对煤粉聚集沉降的影响实验

摘要

煤粉问题制约着煤层气井高效开发,煤粉聚集会导致储层渗透率和产气能力降低。为了查明水矿化度和水化学类型对煤粉聚集的影响,针对水化学类型为NaHCO_(3)、Na_(2)SO_(4)、CaCl_(2)和MgCl_(2)和水矿化度为3000mg/L、6000mg/L、12000mg/L、18000mg/L的水溶液,开展了不同矿化度和水化学类型的水对煤粉聚集影响的实验。从煤粉聚集沉降情况观察、煤粉悬浮液中煤粉质量浓度及煤粉粒度分布,探究了煤粉在不同矿化度和水化学类型的煤粉悬浮液中的聚集沉降特征。结果表明:随着煤粉悬浮液静置时间的增长,各水化学性质煤粉悬浮液的颜色均不同程度的变浅,逐渐出现分层。在矿化度为3000~18000mg/L的煤粉悬浮液中,随着悬浮液矿化度的增加,煤粉在悬浮液中的聚集性增强。在四种水化学类型的悬浮液中,煤粉在CaCl_(2)和MgCl_(2)煤粉悬浮液中聚集最强,在NaHCO_(3)煤粉悬浮液中聚集最差。根据扩展DLVO理论,煤粉悬浮液中Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)和H^(+)等阳离子可中和煤粉颗粒表面的双电层电荷,高价的Ca^(2+)、Mg^(2+)所带的正电荷比低价的Na^(+)和H^(+)所带的正电荷多,煤粉颗粒对Ca^(2+)、Mg^(2+)具有较强的吸附能力,由于Ca^(2+)与Mg^(2+)离子半径更大,压缩双电层的能力较强,因此,高矿化度的CaCl_(2)和MgCl_(2)地下水对煤粉聚集沉降较强。该成果为煤层气煤粉管控措施的制定提供理论依据。