[發明專利]一種重塑煤系泥巖樣的制備材料及其批量制備方法

有效

• 申請號: 202011085688.X
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112051389B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 孫中光;羅劍;孫維;賀奎;趙慶川;鐘宇;戴書球;張建鑫;薛宗杰;韓麟之;梁帥;周琪森
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司;中煤科工集團重慶智慧城市科技研究院有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/08;G01N15/08;G01N1/44;G01N1/36;G01N1/28;C04B28/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明屬于巖石力學實驗領域，涉及一種重塑煤系泥巖樣的制備材料，包括以下組分：煤粉、膨潤土、粘土、石英砂、水泥和水，其中各組分的質量占比為：煤粉占總料比重為5％～15％，膨潤土占總料比重為10％～20％，粘土占總料比重為5％～10％，石英砂占總料比重為30％～40％，水泥占總料比重為5％～15％，其余占比為水，在實驗室利用鈣基膨潤土或者鈉基膨潤土的特性模擬泥巖的吸水特性和膨脹變形特性、利用石英砂和水泥的特性模擬泥巖的砂質成分和強度、再加上一定量的現場煤樣、粘土和純凈水，利用專用塑性烘干磨具按照不同配比得到重塑實驗巖樣進行巖石力學實驗，并選取與現場巖樣力學性能最接近的配比批量制備炭質泥巖樣品進行力學評價。

技術領域

本發明屬于巖石力學實驗領域，涉及一種重塑煤系泥巖樣的制備材料及其批量制備方法，尤其涉及一種還原煤系泥巖力學性質的重塑煤系泥巖樣的制備材料及其批量制備方法。

背景技術

煤系炭質泥巖是一種與煤層伴生沉積巖系，巖性變化較大。現場取巖樣研究，必會出現所取得的巖樣本身力學特性不一樣，難以通過實驗室實驗得到較為統一的力學參數對比數據。

公開號為CN110482988A的發明專利公開了一種弱膨脹泥巖相似材料及其制備方法，包括以下組分，膨潤土、重晶石粉、松香酒精溶液以及石膏、石英砂。其中，各組分的占總料質量比為：膨潤土5％-20％，重晶石粉10％-40％，松香酒精溶液7％，石膏占0-3％，石英砂為以上材料占比之和不足1時的填充。制備方法，粉狀松香用乙醇溶解得到松香酒精溶液，按照預先設計的質量配比稱量所述膨潤土、重晶石粉、石膏及石英砂，并混合均勻得到干材料，將按質量配比的松香酒精溶液加入干材料中，再混合均勻，得到濕材料；將濕材料制樣、烘干。有益效果：本發明主要保證了相似材料的膨脹性、高強度性、易粘結性，同時具有穩定的力學性質。各組分原料易得，成本較低。

公開號為CN106153423B的發明專利公開了一種泥巖樣品、利用巖屑重塑泥巖樣品的裝置及方法，屬于深部油氣藏鉆探及枯竭氣藏利用技術領域。該泥巖樣品經由泥巖鉆井碎屑制備得到。該裝置包括套筒、底板、壓板和施力機構。該方法包括：獲取泥巖層鉆井碎屑；對泥巖層鉆井碎屑進行研磨，得到經過研磨的泥巖層鉆井碎屑；向經過研磨的泥巖層鉆井碎屑中加入水并攪拌，得到手捏可成團的泥巖層鉆井碎屑；將手捏可成團的泥巖層鉆井碎屑容置于該裝置中壓制成型并取出，得到該泥巖樣品。通過對重塑得到的泥巖樣品進行力學評價，能夠對報廢井的密封性能進行評價，進一步為是否進行修井作業提供參考。

上述現有相關專利側重單個泥巖巖樣的重塑，但是不能批量制備實驗巖樣且批量重塑后的泥巖巖樣不能高度還原現場炭質泥巖力學性能。

發明內容

有鑒于此，本發明為了解決上述泥巖巖樣重塑過程所存在的不能批量制備實驗巖樣且批量重塑后的泥巖巖樣不能高度還原現場炭質泥巖力學性能的問題，提供一種重塑煤系泥巖樣的制備材料及其批量制備方法。

為達到上述目的，本發明提供一種重塑煤系泥巖樣的制備材料，包括以下組分：煤粉、膨潤土、粘土、石英砂、水泥和水，其中各組分的質量占比為：煤粉占總料比重為5％～15％，膨潤土占總料比重為10％～20％，粘土占總料比重為5％～10％，石英砂占總料比重為30％～40％，水泥占總料比重為5％～15％，其余占比為水。

進一步，膨潤土為鈣基膨潤土或鈉基膨潤土中的一種或者兩種。

進一步，經研磨后煤粉的粒徑小于0.5mm，鈣基膨潤土或鈉基膨潤土的粒徑均小于0.5mm，篩選石英砂的粒徑小于0.5mm。

進一步，鈣基膨潤土或鈉基膨潤土的蒙脫石含量達到85％以上。

一種重塑煤系泥巖樣的批量制備方法，包括以下步驟：

S1、現場采集巖樣，測定現場煤系泥巖巖樣在常溫下(25℃)主要力學參數(單軸抗壓強度、軸向膨脹應變)和礦物組分；