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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
泡沫压裂液添加剂对煤层甲烷扩散影响的分子模拟
  • 作者

    杨兆中韩金轩张健何睿路艳军李小刚

  • 单位

    西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室莫斯科国立罗蒙诺索夫大学地质系中联煤层气有限责任公司

  • 摘要

    利用分子模拟软件Materials Studio(MS)建立了一定温度、压力条件下,考虑含水煤层、泡沫压裂液起泡剂、稳泡剂相互作用的狭缝孔分子模拟模型。基于分子扩散理论计算并评价了分别在常见的4种起泡剂以及4种稳泡剂影响下的甲烷分子扩散能力大小。结果表明,与原始含水煤层相比,加入起泡剂十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和甜菜碱后,甲烷自扩散系数分别降低了71.3%、74.7%、56.3%和54.0%。相比于仅加入起泡剂(十二烷基苯磺酸钠)的情况下,加入稳泡剂聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇和羧甲基纤维素后,甲烷自扩散系数分别降低了63.2%、57.9%、55.3%和71.1%。据此可知,起泡剂是降低含水煤层中甲烷扩散能力的主要因素,而稳泡剂的使用会进一步降低甲烷扩散能力。在起泡剂和稳泡剂的共同影响下,甲烷自扩散系数降低超过了80%,这对煤层气产出极为不利。建议在保证泡沫压裂液泡沫性能前提下,通过优化起泡剂分子结构、减少用量以减小起泡剂和稳泡剂对甲烷扩散的影响,并尽量避免使用大分子稳泡剂。

  • 关键词

    煤层气泡沫压裂液分子模拟起泡剂稳泡剂扩散系数

  • 基金项目(Foundation)
    国家科技重大专项任务(2016ZX05044-004-002)
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