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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
过氧化氢对气煤大分子结构及润湿性的影响
  • 134
  • 作者

    赵素娟孟艳军刘彦飞李琨杰张欣宇

  • 单位

    太原理工大学矿业工程学院 三气共采省技术创新中心山西华新气体能源研究院有限公司原位改性采矿教育部重点实验室

  • 摘要
    【目的】过氧化氢对煤储层氧化改性增渗是煤层气领域潜在增产新技术之一,然而过氧化氢对煤的表面改性微观作用机理及副作用尚不明确。【方法】为查明过氧化氢处理对煤表面大分子结构及润湿性的影响,采用15% H2O2作用于保德矿区气煤,基于工业分析、元素分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、固体核磁共振碳谱(13C-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)和润湿性测试,构建气煤原煤和氧化煤大分子结构模型,分析过氧化氢作用与煤大分子化学结构改性的响应关系,并探讨煤氧化改性后润湿性变化对煤层气开发的影响。【结论】研究结果表明,H2O2与气煤芳香和脂肪部分均会发生反应,但与脂肪部分反应更为剧烈,导致氧化后的煤样脂肪部分比例降低,芳香部分比例增加。同时,氧化后低浓度芳香核断裂,导致脂肪链变长;高浓度芳香核结构稳定,不易被氧化,故芳香结构缩聚程度增加。最后氧化作用增加了极性官能团的含量,导致煤表面亲水性增强,亲气性减弱,有利于煤层气解吸;但也会导致束缚水饱和度增高、气相渗透率降低的副作用,不利于煤层气井排水和渗流。研究成果对煤储层氧化改性增渗技术优化具有理论指导意义。
  • 关键词

    气煤2O2"name="keyword">H2O2氧化改性大分子结构润湿性

  • 文章目录
    0 引言
    1 样品采集与实验
    1.1 样品制备
    1.2 煤岩基础测试
    1.3 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
    1.4 X射线光电子能谱(XPS)
    13C-NMR)'>1.5 固体核磁共振碳谱(13C-NMR)
    1.6 表面润湿性
    2 实验结果与分析
    2.1 FTIR测试结果分析
    2.2 XPS测试结果分析
    13C-NMR测试结果分析'>2.3 13C-NMR测试结果分析
    2.3.1 芳香结构
    2.3.2 脂肪结构
    2.3.3 杂原子结构
    2.4 煤大分子结构模型构建
    3 讨论
    2O2与煤大分子结构响应关系'>3.1 H2O2与煤大分子结构响应关系
    2O2对煤润湿性及解吸能力的影响'>3.2 H2O2对煤润湿性及解吸能力的影响
    3.3 润湿性变化对渗流能力的副作用
    4 结论
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