CN109628079A - 煤矿水力化措施用降阻剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿水力化措施用降阻剂，原料包括以下组分：丙烯酰胺15‑20份、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸8‑15份、过硫酸铵5‑10份、亚硫酸氢钠5‑10份、羧甲基纤维素2‑6份、二甲基二烯丙基氯化铵5‑10份、十二烷基苯磺酸钠4‑8份、十六烷基三甲基溴化铵3‑8份、聚环氧氯丙烷2‑4份、生物聚多糖0.1‑0.5份、丙烯酸十八酯1‑3份、N‑乙烯基吡咯烷酮1‑3份、1,3‑丙二醇1‑3份、交联剂1‑3份、杀菌剂0.1‑1份；同时兼具携渣减阻双重功能，通过在清水中添加降阻剂，既减少高压高速的水在管径(内径)较小的管道中的摩阻，降阻率能够达到70％以上，同时又能增加钻孔中的水的黏性，并通过电荷作用，吸附水介中的煤渣，增强水的携带性，提高排渣能力。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿水力化领域，特别涉及一种煤矿水力化措施用降阻剂。
背景技术
我国煤矿的瓦斯灾害十分严重，生产矿井中存在大量的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，且所开采的煤层大部分具有低透气性的特点。煤层的透气性决定了瓦斯的抽采效果，如何提高煤层的透气性，增强瓦斯抽采效果，这对煤矿的安全生产有至关重要的作用。为了解决煤层透气性差的问题，需要降低煤层应力和增加煤层裂隙。水力割缝、水力压裂、水力冲孔、水力钻进等水力化措施都能够改变瓦斯赋存环境状态，促进吸附态瓦斯向游离态瓦斯的转化过程，因此水力化措施改善煤层透气性实现强化抽采已成为低透煤层瓦斯抽采的有效途径。
煤矿水力化措施中，高压高速的水在管径(内径)较小的管道中流动时，沿程阻力较大，而且接头等地方的局部阻力损失也十分明显。而煤矿井下水力化措施均需要较大的工作压力，为了满足工作压力需求，就必须提高泵组的额定工作压力，水力化措施成本及对泵组的工艺要求大大增加，阻碍着技术的推广应用。现有的降阻剂均运用在石油行业，其主要功能包含携砂性能，但石油行业所用砂粒等支撑剂是在高速水介质中运动，水对其的携带能力较强。但煤矿水力化措施中，需要将钻进、割缝等过程中产生的煤渣尽量排出钻孔，而高速高压水通过喷头、钻头流出，作用到煤体上后，水流压力变为常压，速度也降为常速，所以水介质中的煤渣极易沉淀，无法有效的排出钻孔。因此，钻孔排渣问题尤其是下向孔排渣问题成为制约水力化技术发展的主要因素，这些问题严重滞缓水力化消突增透措施的应用和推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿水力化措施用降阻剂，同时兼具携渣减阻双重功能，通过在清水中添加降阻剂，既减少高压高速的水在管径(内径)较小的管道中的摩阻，同时又能增加钻孔中的水的黏性，提高排渣能力。
本发明的煤矿水力化措施用降阻剂，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺15-20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8-15份、过硫酸铵5-10份、亚硫酸氢钠5-10份、羧甲基纤维素2-6份、二甲基二烯丙基氯化铵5-10份、十二烷基苯磺酸钠4-8份、十六烷基三甲基溴化铵3-8份、聚环氧氯丙烷2-4份、生物聚多糖0.1-0.5份、丙烯酸十八酯1-3份、N-乙烯基吡咯烷酮1-3份、1,3-丙二醇1-3份、交联剂1-3份、杀菌剂0.1-1份。
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为55-65℃下反应2-3小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至30-35℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.4-0.6h，然后加入金属稳定剂搅拌8-15分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为100-120℃下通入氨气；
进一步，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺18份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸12份、过硫酸铵8份、亚硫酸氢钠8份、羧甲基纤维素4份、二甲基二烯丙基氯化铵8份、十二烷基苯磺酸钠6份、十六烷基三甲基溴化铵5份、聚环氧氯丙烷3份、生物聚多糖0.5份、丙烯酸十八酯2份、N-乙烯基吡咯烷酮2份、1,3-丙二醇2份、杀菌剂0.5份；
进一步，滴加环氧氯丙烷过程中控制反应温度不高于65℃；
进一步，所述杀菌剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵；
进一步，将氧氯化锆、乳酸和乙二醇混合在温度为60℃下反应2.5小时；
进一步，将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至33℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.5h，然后加入金属稳定剂搅拌13分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为115℃下通入氨气；
进一步，所述烷基酚聚氧乙烯醚占环氧氯丙烷的质量百分比为1％；
进一步，所述三氟化硼四氢呋喃络合物与反应物的羟基摩尔比为1：81。
本发明的有益效果：本发明的煤矿水力化措施用降阻剂，同时兼具携渣减阻双重功能，通过在清水中添加0.1％的降阻剂，既减少高压高速的水在管径(内径)较小的管道中的摩阻，降阻率能够达到70％以上，同时又能增加钻孔中的水的黏性，并通过电荷作用，吸附水介中的煤渣，增强水的携带性，提高排渣能力。
具体实施方式
实施例一
本实施例的煤矿水力化措施用降阻剂，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8份、过硫酸铵5份、亚硫酸氢钠5份、羧甲基纤维素2份、二甲基二烯丙基氯化铵5份、十二烷基苯磺酸钠4份、十六烷基三甲基溴化铵3份、聚环氧氯丙烷2份、生物聚多糖0.1份、丙烯酸十八酯1份、N-乙烯基吡咯烷酮1份、1,3-丙二醇1份、交联剂1份、杀菌剂0.1份。
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为55℃下反应2小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至30℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.4h，然后加入金属稳定剂搅拌8分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为100℃下通入氨气。
实施例二
本实施例的煤矿水力化措施用降阻剂，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份、过硫酸铵10份、亚硫酸氢钠10份、羧甲基纤维素6份、二甲基二烯丙基氯化铵10份、十二烷基苯磺酸钠8份、十六烷基三甲基溴化铵8份、聚环氧氯丙烷4份、生物聚多糖0.5份、丙烯酸十八酯3份、N-乙烯基吡咯烷酮3份、1,3-丙二醇3份、交联剂3份、杀菌剂1份。
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为65℃下反应3小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至35℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.6h，然后加入金属稳定剂搅拌15分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为120℃下通入氨气。
实施例三
本实施例的煤矿水力化措施用降阻剂，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺15份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸15份、过硫酸铵5份、亚硫酸氢钠10份、羧甲基纤维素2份、二甲基二烯丙基氯化铵10份、十二烷基苯磺酸钠4份、十六烷基三甲基溴化铵8份、聚环氧氯丙烷2份、生物聚多糖0.5份、丙烯酸十八酯1份、N-乙烯基吡咯烷酮3份、1,3-丙二醇1份、交联剂3份、杀菌剂0.1份。
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为55℃下反应3小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至30℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.6h，然后加入金属稳定剂搅拌8分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为120℃下通入氨气。
实施例四
本实施例的煤矿水力化措施用降阻剂，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8份、过硫酸铵10份、亚硫酸氢钠5份、羧甲基纤维素6份、二甲基二烯丙基氯化铵5份、十二烷基苯磺酸钠8份、十六烷基三甲基溴化铵3份、聚环氧氯丙烷4份、生物聚多糖0.1份、丙烯酸十八酯3份、N-乙烯基吡咯烷酮1份、1,3-丙二醇3份、交联剂1份、杀菌剂1份。
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为65℃下反应2小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至35℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.4h，然后加入金属稳定剂搅拌15分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为100℃下通入氨气。
实施例五
本实施例的煤矿水力化措施用降阻剂，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺17份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10份、过硫酸铵5份、亚硫酸氢钠10份、羧甲基纤维素4份、二甲基二烯丙基氯化铵9份、十二烷基苯磺酸钠4份、十六烷基三甲基溴化铵8份、聚环氧氯丙烷3份、生物聚多糖0.4份、丙烯酸十八酯1份、N-乙烯基吡咯烷酮3份、1,3-丙二醇2份、交联剂2份、杀菌剂0.8份。
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为58℃下反应2.5小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至33℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.5h，然后加入金属稳定剂搅拌13分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为115℃下通入氨气。
实施例六
本实施例的煤矿水力化措施用降阻剂，所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺18份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸12份、过硫酸铵8份、亚硫酸氢钠8份、羧甲基纤维素4份、二甲基二烯丙基氯化铵8份、十二烷基苯磺酸钠6份、十六烷基三甲基溴化铵5份、聚环氧氯丙烷3份、生物聚多糖0.5份、丙烯酸十八酯2份、N-乙烯基吡咯烷酮2份、1,3-丙二醇2份、杀菌剂0.5份；
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为60℃下反应2.5小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至33℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.5h，然后加入金属稳定剂搅拌12分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为110℃下通入氨气。
上述实施例中，所述杀菌剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵；所述烷基酚聚氧乙烯醚占环氧氯丙烷的质量百分比为1％；所述三氟化硼四氢呋喃络合物与反应物的羟基摩尔比为1：81。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺15-20份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8-15份、过硫酸铵5-10份、亚硫酸氢钠5-10份、羧甲基纤维素2-6份、二甲基二烯丙基氯化铵5-10份、十二烷基苯磺酸钠4-8份、十六烷基三甲基溴化铵3-8份、聚环氧氯丙烷2-4份、生物聚多糖0.1-0.5份、丙烯酸十八酯1-3份、N-乙烯基吡咯烷酮1-3份、1,3-丙二醇1-3份、交联剂1-3份、杀菌剂0.1-1份；
所述交联剂通过下述方式制备：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇按摩尔比1：1：10混合在温度为55-65℃下反应2-3小时；
所述聚环氧氯丙烷通过下述方式制备：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至30-35℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.4-0.6h，然后加入金属稳定剂搅拌8-15分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为100-120℃下通入氨气。
2.根据权利要求1所述的煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：所述降阻剂原料按重量份包括以下组分：
丙烯酰胺18份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸12份、过硫酸铵8份、亚硫酸氢钠8份、羧甲基纤维素4份、二甲基二烯丙基氯化铵8份、十二烷基苯磺酸钠6份、十六烷基三甲基溴化铵5份、聚环氧氯丙烷3份、生物聚多糖0.5份、丙烯酸十八酯2份、N-乙烯基吡咯烷酮2份、1,3-丙二醇2份、杀菌剂0.5份。
3.根据权利要求1所述的煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：滴加环氧氯丙烷过程中控制反应温度不高于65℃。
4.根据权利要求1所述的煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：所述杀菌剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵。
5.根据权利要求1所述的煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：将氧氯化锆、乳酸和乙二醇混合在温度为60℃下反应2.5小时。
6.根据权利要求5所述的煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：将烷基酚聚氧乙烯醚与三氟化硼四氢呋喃络合物混合后升温至33℃后缓慢加入环氧氯丙烷反应0.5h，然后加入金属稳定剂搅拌13分钟，然后取上层水加入碳酸氢钠中和，真空干燥后在温度为115℃下通入氨气。
7.根据权利要求6所述的煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚占环氧氯丙烷的质量百分比为1％。
8.根据权利要求7所述的煤矿水力化措施用降阻剂，其特征在于：所述三氟化硼四氢呋喃络合物与反应物的羟基摩尔比为1：81。
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