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摘要：在煤层气储层钻井过程中，钻井液浸泡并一定程度地侵入煤岩，钻井液中的各种添加剂与煤岩表面接触，容易使煤岩表面性质发生变化，影响煤层气的解析和渗流，从而影响煤层气产能。因此，开展表面活性剂浓度对煤岩润湿性影响的实验研究具有重要的实际意义。通过实验研究了表面活性剂浓度对煤岩润湿性的影响，实验结果表明煤岩亲水性随表面活性剂浓度而变化，该研究为钻井液体系性能调配提供了技术指导，有助于保护储层并提高煤层气产能。
关键词：表面活性剂；润湿高度；亲水性；浓度
煤的表面润湿性是指煤表面与水作用这种界面现象的强弱程度[1]，在煤层气储层钻井过程中，为了改善钻井液的性能，通常会在钻井液中添加一些处理剂，如表面活性剂、絮凝剂等，这些处理剂随钻井液一起浸泡并一定程度地侵入煤岩，容易使煤岩表面性质发生变化，影响煤层气的解析和渗流，从而影响煤层气产能。因此，开展表面活性剂浓度对煤岩润湿性影响的实验研究具有重要的实际意义。本文通过实验研究了不同表面活性剂浓度对煤岩润湿性的影响，揭示了煤岩润湿性随表面活性剂浓度的变化规律，对于钻井液体系优选性能调配具有重要的实际意义，有助于保护储层并提高煤层气产能。
1 实验原理
本项实验采用煤粉自吸速度法，利用毛细作用原理进行实验[2]，实验装置示意图如图1所示。
图1 自吸速度法实验流程图
1—托架；2—润湿溶液；3—已润湿煤粉；4—尚未润湿煤粉；5—玻璃管；6—烧杯
2实验过程
（1）实验方法
采用煤粉自吸速度法进行实验，实验中选用石油磺酸盐配制成不同浓度的润湿溶液，测定煤粉的自吸高度，并用不添加表面活性剂的溶液作为对比。
（2）实验步骤
①称取几份8g的100目煤粉。
②用滤纸将玻璃管的端部包住，把称好的煤粉装填到玻璃管中震实压紧，保证每根玻璃管中煤粉的压实程度一致，记录此时煤粉的高度。
③分别将石油磺酸盐配制成浓度为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%的溶液装于烧杯中；
④将玻璃管悬挂于装有润湿溶液的烧杯中，保持玻璃管垂直于液面玻璃管底部没入液面0.5cm，当固液相开始接触时即开始记时，记录不同时刻玻璃管中液面上升的高度。
3实验结果与分析
（1）实验结果
在实验中为了消除偶然误差的影响，共进行了三组平行实验，实验结果平均值见表1所示。
（a）石油磺酸盐 （b）十六烷基三甲基溴化铵
图3 不同浓度石油磺酸盐溶液中煤粉平均润湿高度随时间的变化关系
（2）实验分析
在本实验中研究了不同浓度的石油磺酸盐（阴离子表面活性剂）和十六烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂）对煤粉润湿性的影响，由结果可知：
①阴离子表面活性剂使煤岩亲水性增强，阳离子表面活性剂使煤岩亲水性略微减弱。
②煤岩的亲水性与表面活性剂的浓度有关。由表1可以看出，煤粉在添加了表面活性剂的溶液中的润湿高度与没有添加表面活性剂的溶液中的高度不同，这是因为表面活性剂的浓度不同，溶液中亲水基团和憎水基团的数目也不同，对亲水性的影响程度自然也不同[3，4]。
4 结论
加入阴离子表面活性剂后，煤岩表面亲水性增强，加入阳离子活性剂后，煤岩表面亲水性稍有减弱，且煤岩的亲水性与表面活性剂的浓度有关。
参考文献
[1]董平，单忠健，李哲.超细煤粉表面润湿性的研究[J].煤炭学报，2004，29（3）：346-349
[2]牛蓉，卢建军，李凡.煤的表面处理及润湿性研究[J].煤炭转化，2001，24（1）：44-48
[3]杨静，谭允祯，王振华.煤尘表面特性及润湿机理的研究[J].煤炭学报，2007，32（7）：737-740
[4]李庆会，游艺，欧阳云丽.浅析影响煤岩润湿性的因素[J].石油化工应用，2013，32（1）：88-90
论文作者:高云伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/16
标签：表面活性剂论文; 浓度论文; 溶液论文; 煤粉论文; 表面论文; 煤层气论文; 高度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;