煤岩化学成分分析及压裂液增产技术研究

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：煤岩储层与砂岩等储层的差异，尤其是损害性质的差异，主要是由于其化学成分的差异形成的。不同级别的煤岩，其分子结构有很大的差异，不同煤岩的显微组分的物理化学结构也存在着差异。为了能够较好地指导研究阜新和五龙煤矿的煤层气开采，本文选取了2个典型的煤岩样品进行红外光谱分析，研究确定阜新和五龙煤矿煤样的化学组成，为提高煤层气采收率提供理论上的依据。

煤岩储层与砂岩等储层的差异，尤其是损害性质的差异，主要是由于其化学成分的差异形成的。众所周知，煤岩是由许多相似结构单元构成的高分子化合物，结构单元中有缩聚芳环、氢化芳环或者含氧、氮、硫等各种杂环。结构单元之间由醚键、次甲基、硫键和芳香碳键等官能团连接，从而成为三维空间大分子。

不同级别的煤岩，其分子结构有很大的差异，不同煤岩的显微组分的物理化学结构也存在着差异。煤岩中不同的有机质能有选择地吸收一定波长的红外线，而且随着煤化程度的加深，煤中官能团的结构也发生相应变化，煤的红外光谱是其分子结构的反映，光谱图中的吸收峰表征对应分子和各基团的振动形式。因此，可通过对红外光谱图上吸收带的分析，从中了解煤中有机质的化学结构及其变化，进而了解煤的结构。为了能够较好地指导研究阜新和五龙煤矿的煤层气开采，本文选取了2个典型的煤岩样品进行红外（IR）光谱分析，研究确定阜新和五龙煤矿煤样的化学组成，为提高煤层气采收率提供理论上的依据。2个煤样的红外光谱图见图3-1和图3-2。

pagenumber_ebook=27,pagenumber_book=20

图3-1　阜新矿煤样的红外光谱图

pagenumber_ebook=28,pagenumber_book=21 (www.chuimin.cn)

图3-2　五龙矿煤样的红外光谱图

通过对2个煤岩样品的红外光谱分析，得知在3 421.56处有仲胺单峰VN-H，在1 654.24处有δH-H面内特征吸收带，在855.89和851.50处有δH-H面外特征吸收带，从而通过分析得出煤分子含有碱性基团胺。此外，由于不同气体分子与煤岩之间作用力的差异，导致了煤对不同气体组分的吸附能力有所不同，这种作用与相同压力下各种吸附质的沸点有关，沸点越高，被吸附的能力越强，从二氧化碳、甲烷到氮气，其被吸附能力依次降低。因此，本文得出在同等的条件下CO2的吸附能力要强于CH4，提出利用CO2提高煤层气采收率这一开采技术。

此外，在煤岩中含有大量如胺类等能够和表面活性剂结合的基团，以及煤岩中含有的煤焦油，这些都是煤岩储层对外来流体（气体）敏感的一个重要原因。

煤岩化学成分分析及压裂液增产技术研究

相关推荐