煤粉懸浮劑性能評(píng)價(jià)結(jié)果分析

懸浮性能及攜帶性能

煤粉懸浮劑懸浮煤粉性能

從韓城區(qū)塊生產(chǎn)井取排采水樣，利用激光粒度儀進(jìn)行了產(chǎn)出煤粉粒徑分析。測(cè)得的平均粒徑為212.5μm，處于0.18~0.28mm之間。FYXF-3溶液的懸浮性能見圖1。由圖1可以看出，對(duì)于粒徑大于0.90 mm、0.45~0.90mm的煤粉，無論FYXF-3濃度大小，60s后和30h后的煤粉顆粒都是明顯沉到試管底部;其中60s后粒徑為0.45~0.90mm的煤粉在濃度為0.8%時(shí)，也只有極少量的煤粉懸浮，這說明濃度在0.8%以內(nèi)的FYXF-3溶液無法使粒徑大于0.45mm的煤粉懸浮。對(duì)于粒徑為0.28~0.45mm和0.18~0.28mm的煤粉，加入60s后和加入30h后，都存在FYXF-3的濃度越大，懸浮的煤粉量越多，分散越好的現(xiàn)象;且加入30h后，煤粉仍能較好地懸浮于溶液中，這說明濃度在0.8%以內(nèi)的FYXF-3溶液可以使粒徑為0.28~0.45mm的煤粉懸浮，且濃度越大懸浮效果越好，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。

一般，粒徑為0.18~0.28mm的煤粉效果顯著且沒有明顯分層現(xiàn)象;濃度方面，F(xiàn)YXF-3濃度越大，懸浮效果越好，濃度不小于0.3%后，懸浮效果顯著。濃度不小于0.3%的FYXF-3溶液能在一定時(shí)間內(nèi)較好地懸浮粒徑為0.18~0.28mm的韓城現(xiàn)場(chǎng)煤粉。

注:每幅圖中試管里的煤粉懸浮劑濃度從左到右依次為0、0.2%、0.3%、0.5%、0.8%。

粒徑方面，粒徑大于0.90mm、0.45~0.90mm的煤粉懸浮效果較差,粒徑為0.28~0.45mm的煤粉效果顯著且沒有明顯分層現(xiàn)象;濃度方面，F(xiàn)YXF-3濃度越大，懸浮效果越好，濃度不小于0.3%后，懸浮效果顯著。

煤粉懸浮劑攜帶裂縫中煤粉性能

圖2為FYXF-3的濃度分別與出液時(shí)間、煤粉流出量的關(guān)系圖;圖3為煤粉:石英砂比例為5:95時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖。

由圖2、圖3可以看出，無論煤粉與石英砂比例如何,泵注清水(即FYXF-3濃度為0)時(shí)出液都大約需要10min，流出的液體都清澈透明，煤粉流出量為0g即清水沒有攜帶出煤粉;但泵注加入一定濃度的FYXF-3溶液后，出液時(shí)間都在5~6min，流出液體都呈黑色，煤粉流出量隨著FYXF-3濃度的增大而略微增大，攜帶出大量煤粉。在煤粉與石英砂比例一定時(shí)，對(duì)于濃度為0.5%和1.0%的FYXF-3溶液，2種溶液攜帶出的煤粉量相差不大。在FYXF-3濃度一定時(shí)，石英砂比例高，滲透率越大，流出的煤粉較多。可以看出，濃度為0.5%的FYXF-3溶液懸浮性能較好，可以將裂縫中的韓城現(xiàn)場(chǎng)煤粉懸浮，并隨著返排液返排至地面。

煤粉懸浮劑攜帶井筒中煤粉性能

圖4為FYXF-3溶液攜帶井筒中煤粉的性能。

由圖4a)看出，裝有清水的有機(jī)玻璃管底部的煤粉沒有被懸浮，且泵注后，排出液中幾乎沒有攜帶出煤粉。由圖4b)看出，裝有0.5%FYXF-3溶液的有機(jī)玻璃管底部的煤粉被懸浮，且泵注后，排出液為黑色渾濁液體，攜帶出煤粉質(zhì)量為0.25g。可以看出，濃度為0.5%的FYXF-3溶液對(duì)煤粉的懸浮性能較好，可以將井筒堆積的韓城現(xiàn)場(chǎng)煤粉懸浮，并隨著返排液返排至地面。

吸附潤(rùn)濕性能

清水的表面張力為69.748mN/m，不同濃度懸浮劑溶液的表面張力值見圖5。

由圖5看出，添加FYXF-3后，溶液表面張力降低幅度高達(dá)52.36%以上;隨著FYXF-3溶液濃度的增大，表面張力逐漸減小，但濃度大于0.3%后，繼續(xù)增大濃度已經(jīng)無法大幅度降低表面張力。說明濃度不小于0.3%的FYXF-3溶液能夠吸附在煤層表面，降低韓城現(xiàn)場(chǎng)煤粉和水之間的表面張力，使煤粉有效懸浮且快速返排。

水與韓城煤粉的接觸角為73.23°。在不同濃度下測(cè)懸浮劑吸附量和接觸角，結(jié)果見表1。由表1可以看出，添加FYXF-3后，能大幅度地降低接觸角，接觸角隨著FYXF-3濃度的增大而減小，濃度大于0.5%后，減小幅度變小;吸附量隨著濃度的增大而增大，濃度大于0.5%后，增大的幅度變小。這說明FYXF-3濃度不小于0.5%時(shí)，能較大地增加吸附量、減小接觸角，從而能有效改善煤粉表面的潤(rùn)濕性能，防止分散的煤粉結(jié)塊而產(chǎn)生沉降，這樣有利于懸浮煤粉并將其返排。

表1不同濃度下測(cè)得的吸附量和接觸角