压裂液对煤结构的影响

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1、压裂液对煤结构的影响摘要本文运用溶剂抽提的方法研究了压裂液对煤结构的影响。以韩城煤为研究对象，分别浸泡在SFA，SFB，F108（浓度0.5%）三种压裂液中，且浸泡不同时间。在不同时间段进行不同溶剂的萃取及反萃取，对萃取产物及残渣进行IR表征。结果表明：混合溶剂的萃取率远大于纯溶剂，且混合溶液的萃取条件比较容易实现；其中F108压裂液对煤样的三种溶剂的萃取率有增大的效果，并且压裂液浸泡对总萃取率有增大的作用。三种不同煤样的红外分析结果说明压裂液对煤中官能团种类、小分子化合物的相对含量有一定的影响。两种压裂液浸泡煤样CS2/NMP萃余煤的单一溶剂萃取物中检出较多的含氧、含氮

2、化合物和酯类化合物，说明压裂液对煤的表面化学结构有较大影响。关键字：压裂液，韩城煤，溶剂抽提，FTIR，GC/MSAbstractInthispaper,theinfluenceoffracturingfluidoncoalstructureisinvestigatedbythesolventextraction.Hanchengcoalwassoakedinthreedifferentfracturingfluids(SFA，SFB，F108)withdifferenttimes.Solventextractionandstrippingareconductedindi

3、fferenttimeperiods.IRwasusedtocharacterizetheextractionandresidue.Theresultsshowedthat:extractionrateofthemixedsolventismuchlargerthanthepuresolvent,andextractionconditionsofthemixedsolutionarerelativelyeasytoimplement;extractionrateofF108fracturingfluidwashigherthananthertwofracturingflu

4、ids,andtothetotalextractionrateofthecoalsoakedinfracturingfluidwasenhanced.Infraredanalysisofthefracturingfluidaboutthreedifferentcoalsampleswasconducted.Theresultsindicatedthatithasacertainimpactontherelativecontentofsmallmoleculecompoundsandthetypesoffunctionalgroupsincoal.Thecoalsoaked

5、intwofracturingfluidswasextractedinCS2/NMPfollowedbyasinglesolvent.Theextractofthelatersolventcontainsmoreoxygen,nitrogenouscompoundsandestercompounds,indicatingthatthefracturingfluidhasgreatinfluenceonthechemicalstructureofcoalsurface.Keywords:fracturingfluid;Hanchengcoal;thesolventextra

6、ction;FTIR;1.引言压裂是一种利用压力将地层压开，形成裂缝，再用支撑剂将裂缝支撑起来，以达到减小流体流动阻力增产、增注的措施。其中所用的支撑剂也称为压裂液，是压裂作业中用到的工作液，是用多种添加剂按一定比例配成的非均质不稳定的化学体系。压裂液一般可分为两类：A油基压裂液（油冻胶压裂液，稠化油压裂液，油基泡沫压裂液,油包水压裂液）；B水基压裂液（水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液，稠化水压裂液）。在煤层气开采过程中，必须使用不同的压裂液，使煤层气的开采变得更容易，而这些压裂液会对煤结构产生影响，主要表现在煤中官能团，小分子化合物数量及种类的变化。若对煤进行

7、族组分的分离，即可分析总结出压裂液对煤结构的具体影响，从而采用不同的加工工艺，实现煤的有效利用[1]。进入21世纪，在未来50年左右石油资源正面临着枯竭的危机[2]，煤的研究将进入一个重要阶段，其中最关键的是煤的结构特征的探究，充分认识它的化学结构和物理结构，特别是大分子结构，以便人们更合理高效地利用煤。但是，煤的结构较复杂，并因其起源和形成年代的不同而产生很大差异。煤结构的研究主要包括两方面的内容：一是煤的物理结构即分子间的堆垛结构与孔隙结构；二是煤的化学结构即煤的分子结构的研究[3]。目前，国内研究煤结构的主方法主要有各种