Состав для физико-химического раз-РушЕНия ТВЕРдыХ гОРючиХ пОлЕзНыХиСКОпАЕМыХ Советский патент 1981 года по МПК E21B43/28 E21C41/04 E21F5/00 

Изобретение относится к области гЬр ного дела и может быть использовано при добыче сланца, бурого и каменного угля различной стадии метаморфизма через скважины. Известен состав для физико-химичеокого разрушения угля, содержащий водны аммиак, метанол,этанол, изопропанол, ледяную кислоту, этиламин, метиламин, ацетон, раствор перекиси водорода, а , также метанол, этанол и изопропанал, со держаище О,25 моля едкого натрия на литр l . Недостатком известного состава 5Шляется высокая стоимость входящих в него ингредиентов Известен состав для физико-химического разрушения твердых горючих полезных ископаемых, содержащий едкий натр изопропиловый спирт и воду 2. Известный состав щзименяется щэи добыче угля физик - химическими скваж ными способами. Для этого пласт угля вскрывается скважиной, в ксггарую встав ляют две коаксиальные трубы, по одной (внутренней) из которых подают жидкий или гааожидкий упомянутый состав. В ре зультате физико-химического взаимодействия известного состава с углем последний само1чэоизвольно разрушается, что Щ1ИВОДИТ к постоянному увеличению по лости в устье скважины. Образовавшаяся угольная суспензия выкачивается по другой (наружной) трубе из места раз- рушения для отделе}шя угля от раствора, Процесс самощ)оизвольного разрушения любого тела, в том числе угля, про исходит в основном благодаря поннйсе шло межфазной энергии в результате действия жидкой среды (состава химических вешеств) и протекает тем быстрее, чем больше снижена поверхностная ./ь-энергия. Известно, что истинное самопроизволь ное (энтропийное) диспергировашю, обуслоь ленное ростом энтропии системы при включении частиц дисперсной фазы в тепло вое движегше, возможно лишь лри сни женин межфазной энерг ш в результа)

те адсорбции среды. Известный состав весьма незначительно снижает поверхностную энергию угля и других твердых горючих ископаемых. Небольшое разрушение угля объясняется ослаблением связей между частицами.

Как показывают опытные данные по хфименению известных составов, для разрушения угля они позволяют достигнуть скорости разрушения порядка- (1-1,5 см/ч. Это значит, что производительность тагаэго способа добычи угля составит 2- 1(J кг/ч. Даже при увеличении внутренней поверхности полости в устье скважины до 1ОО м хчзоизводителыюсть будет оставаться «весьма низкой (5 кг/час).

Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса разрушения твердых горючих полезных ископаемых.

Поставленная пель достигается тем, что состав содержит добавки поверхностно-активного веш.ества, например, дихретичного бутилфенола или сульфанола, лрк следующих соотношениях ингредиентов, вес.%:

Едкий натрий2-ЗО

Изопропиловый

спиртЮ-ЗО

Поверхностно-активное веществоО,О1-О,5

ВодаОстачыюе

Кроме того,указаняый состав дополнительно содержит водный аммвак в количестве 10-25 вес. %. Основным механизмом разрушения

. твердого тела и, в частности, твердого п ючего ископаемого под действием жидких средств является проявление э ьфекта Ребиндера способность среды понижать поверхностную энергию твердого тела в результате адсорбции поверхностноактивных веществ на поверхности угля, что и обуславливает прсщесс самопроизвольного диспергирования., Н ухание угольного вещества и неорганических вютк ч@Е1ий также способствует ра;зрушению угля и сланца. Размеры молекул веществ снижающих поверхностную эвергию угля, дсхпжны быть достаточно малыми, чтобы подойти к устью мшфО1решин, понизить поверхностную энергию и вызвать термофлуктуационный рост преншны. Поэтому а также с точки ения сродства жидкости с органическими твердыми гс ючими ископаемыми, для целей разрушения угля щ именены низкомолекулярные спирты, например, изохфопиловый спирт, которые хорошо адсорб1фуются на свежей поверхгности угля. Находящиеся на поверхности угля продукты его окисления - гуминовые кислоты, 15 епятствуют адсорбции поверхностно-чактивного вещества-спирта. Для устранения этого в состав реагента вводят водные растворы щелочи, например, едкого натрия, который хорошо растворяет гуминовые кислоты, освобождает поверхность угля для адсорбции на ней молекул спирта, что значительно интенсифицирует процесс разрушения. Введение способствует повышенному набуханию некоторых ингредиентов угля и неорганических включений в угле и сланце, что значительно интенсифишфует процесс самопроизвс«ьного разрушения. Таким образом Ьбработка угпя и других твердых горючих ископаемых смесью воаных раствров аммиака и ниакомолекупярных спиртов снижаЕощих поверхностную энергию угпя и сланцев, с добавками едкого натрия повышает скорость разрушения.

Помимо низкомолекупярных спиртов, являющихся поверхностно-активными веществами апя угля возможно применение Е 1сокомопекулярных ионогенныхи неионогенных ПАВ, которые не только бу аут взаимодействовать с некоторыми ингрепиентами угля и жжижать их поверхностную энергию, но также понижать поверхностное натяжение состава, что бупет способствовать бопее интенсивному проникновению его в массив угля. Все это весьма бпагоприк ятно скажется на интенсификации процесса разрушения угпя, хотя сами по себе растворы высокомолекулярных ПАВ угля практически не разрушают.

Исследованиями установлено, чтрпобав- пение неионогенного ПАВ (цитретичного бутипфенона), обработанного окисью этилена, увеличивает впитывание реагента в мало- и среднеметаморфизованные угпи (марки О и Ж), а в высокометаморфнзованные угпи (марки Т и А) впитывание увеличивается при добавлении анионогенного ПАВ (например супьфанопа).

Пля облегчения разрушения указанный состав подается в массив под давлением, микротрещины при этом открываются и в связи с этим большая поверхность угпя или сланца поцвергается действию среды. Кроме того, напряженное состояние теераого тепа (угпя, сланиа) в соответствии с проявпением эффектя Ребиндера, способствует повышению э(})ф ктивности самопроизвопьного диспергирования.

Состав выдерживают в контакте с твероым горючим ископаемым в течение времени, достаточного дпя его разрушения.

Для ранее указанной цепи всех указанных ингредиентов в составе допжно бь)ть в спедукших соотн шениях, вес. %;

а)дпя горючего спанца, бурового спабо- и среанеметаморфизованных угпей:

Водный аммиак 10-25 Изопропиловый спирт 10-30 Пгпроокись натрия2-1О

Неионогенное ПАВ, например, пйтретичный бутилфеноп 0,01-О,5

ВодаОстальное до 1ОО.

б)дпя высокометаморфизованных углей:

Водный аммиак1О-25

.- Изопропиловый спирт Гидроокись натрия2-1О

Анионогенное ПАВ, например, сульфаноп О,01АЭ,5 ВодаОстальное по 1ОО.

I в) состав, где вместо водного аммиака внесено увеличенное содержание едксяо натрия:

Изопропнп(жшй спирт lO-SO J Гидроокись натрия1О-ЗО

Соответствующее ПАВ 0,01-0,5 Вода.Остальное до 10(

Ляя разрушения и горючего сланца быяв приготовлены составы, содержаe шяе вошолй аммиак и отличающиеся друг от аруга разпвчными добавками изопропиповеяло (Я1Врта едкого натрий, соответствующего высокомолекулярного поверхMocnuxKTtiBHWo вещества, а также воды j ао 1ОО%, Куски угля разной стадии метаморфизма и горючий сланец размером -мм подвергались воздействию упомянутых составов в течение 24 ч. По оксяпанви обработки состав сливался, про0 Пукп разрушения подвергадрсь сушке при температуре до постоянного веса, а затем проводился ситовой &напиз рвэ(9шейных фракш111.

Поцученные результаты предст юлены 5 в таблице.

Водный аммиак 25, сда остальное

Безводный изощхшияовый спирт-ЮО

Водный аммиак-1О

И301рОПШ1ОВЫЙ СПЩ}Т. -1О

Гидроокись натрия-2 ПАВ -О,О1 Вода -77,0

Водный аммиак - 15 Изопрош1лот 1Й ciiiq T 2O Гидроокись H«iTpHSi-7 -0,2

Вода -57 8

Водный аммиак -25 Изопропиловый сшфт -ЗО Гидроокись натрия -1О -0,5

Вода -34,5

Изопропнловый спирт -Ю Гидроокись натрия -Ю

ПАВ -О.О1 Вода 69,99

29,7829,7829,88

29,6129,4О6 29,85

5ДЗ

5,23

13,37

13,ЗО5,13

5,О8

4,86

12,934,97

14,75 6,7О

Изо троаиловый спирт -20 Гидроокись нагрия - 20 ПАВ -О2 Вода -59,8

Изоггропиловый спнрг ЗО Гидроокись нагрия -ЗО ПАВ) -0,5 Вода -39,5

Для разрушения угля Т согласно данным по впитыванию приме,нялся анионоактивное ПАВ - сульфанол, а для угля Д и горючего сланца неионогенное ПАВ - дитретичкый бутипфекол Как видно.из таблицы, обработкагорючих ископаемых прецлагаемым составом (рецепт состава 3-5) значительно лучше разрушает все изученные угяы и горючий сланец по сравнению с ранее предложенными. Состав, в котором вместо водного амми ака внесено увеличенное содержание гидро окиси натрия (состав 6-8), также разрушает угопь и сланец значительно интенсивнее, чем известные составы (составы 1 и 2). Увеличение концентрации составляющих химических веществ более 3OSu практически не повышают разрушающую способность состава. Более .высокая скорость разрушения горючих ископаемых предлагаемыми соста вами позволит более эф})ективнр проводить д бычу твердых горючих ископаемых геотех нопогическими безлюдными скважинными способами и улучшить технико-экономические показатели npcaiecca добычи в целом. Использование предлагаемых составов позволяет использовать водные растворы веществ, что значительно снижает затраты на изготовление составов для разрушения. Применение предлагаемых составов позволяет вести горные работы в безопасных условиях. В спучае если разработка пласта ведется из подземной выработки и применение водного аммиака по причине безопасности нежелательно, вмест него г ожнойх:пользовать едкий натрий ецепт состава 6-8 по таблбше).

Продолжение таблицы.

5,37

5,67

15,1

5,85

14,67 Предлагаемый состав не действует а вметдаюшле породы. Технические хаактеристики горючих ископаемых (те:- лота сгорания) при обработке предлагае« м ы м составом не ухудшается. Формула изобр е т е н и я 1,Состав для физико-химического разрушения твердых горючих полезных ископаемых, содержащий едкий натрий, изопропиловый спирт и воду, отличающийся тем, что, с целью интенсификации щюцесса разрушения твердых горючих полезных ископаемых, состав ссдержит добавки поверхностно-активного вещества 1фи следующих соотношениях ингредиентов,, вес. %. Едкий натрий2-30 , Изопрошшовый сшфт 1О-30 Поверхностно -активное вещество0,01-О,5 ВодаОстальное 2.Состав по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что он дополнительно содержит водный аммнпк в количество 1О-5 вес%. 3. Состав по IU 1, 2, о т л и ч аю щ и и с я тем, что и качестве по/ «рхностно-активного в. чпсства испол.зуют дитретичный .

9 83634210

ю ш в ft с я тем что в качестве поверк кл. 299-5, опублшс. 1974. востно-активного вещества используют

сульфоноп.2. Авторское свидетельство СССР

Источники информация , по заявке Nt 2754076/22-03.

прйяяггые во. внимание яри экспертиэекл. Е 21 В 43/28, 16.О4.79.