【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地质资源勘探开发，具体涉及到油气藏地质资源勘探开发和高效开采技术，地热资源开发、利用领域，特别涉及到一种制备酸化用聚合物的方法、使用该方法制备的聚合物及包含该聚合物的酸化工作液及其应用。
技术介绍
1、在“双碳”背景下，社会各界都在为实现“低碳”、“减排”的目标做着自己的努力，增添自己一份力量。“地热”作为一种可循环使用、清洁的能源，近些年引起了广泛地关注。
2、起初通过钻取浅层地下热水的手段，获得了可供日常生活使用的清洁的地热水资源。而浅层以下的深层地热水资源，还可以起到供热取暖、提供发电所需的热源等功效。但是，该类地热资源，尚未被较好地开发、开采和利用。然而，通过钻探地热水井的方法，沟通地下地热水资源，将其抽取到地面，供公众使用是目前较为经济、可行的办法。
3、我国部分地热水资源分布在砂岩地质构造中，以在砂岩热储地层的馆陶组地热水资源较为常见。该类地层具有地质交结疏松、含砾岩成分较为丰富、砾岩与砾岩颗粒之间缝隙较大、岩石基质颗粒间的孔隙较大等特点，致使该类岩石地层中的粘土矿物易分散和随水运移。钻井工程中，受到馆陶组地层中砾岩和底砾岩交结性差、砾岩间存在较大“孔-缝结构”等因素的影响，钻井液及其处理剂经常被滞留和滤失到该类构造的地层岩石的大孔隙、砾岩与砾岩间隙的缝隙、“孔-缝结构”中。因此，该类热储层具有发生粘土矿物易堵塞地层孔隙、“孔-缝结构”、裂缝等地质构造。此外，钻井液易漏失到该类地层，造成热储层被污染。因此该类地层存在储层/地层伤害等技术难点和地层易受伤害的特点。
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5、因此，刚刚完井的地热水井还不能马上进行投产、开采地热水资源。需要将近井筒地带、炮眼射孔地带、采水井眼附近被钻井液污染或堵塞的地层、含热水的热储地层等地层，进行“酸化”以达到解除“近井筒地带”污染、疏通地热水储层与井筒沟通渠道的目的。最终目的是为了更好地提高地热水资源的采出量。
6、此外，由于地热水资源本身是一种含多种矿物质的地下水。当地热水被采出一段时间后，受到温度、压力、矿物离子浓度等影响，在近井筒地带、地层中、管道中容易形成无机水垢，阻碍了地热水流出的通道，也会导致地热水资源开采量的降低。
7、酸化工艺技术是一种可以解除“近井筒”地带和地层中钻井液等污染、管道中无机水垢等无机垢的较为经济且快速有效的工艺技术手段。
8、目前，常用的酸化技术所涉及到的酸化工作液中，以盐酸(hcl)、土酸(hcl+hf)作为主要和最常用的酸液体系来完成酸化施工。然而，盐酸(hcl)、土酸(hcl+hf)存在酸与岩石反应速度过快、酸液有效作用距离短等不足。而且，土酸与粘土矿物反应后，粘土矿物和酸所溶蚀下来的粘土矿物颗粒会悬浮于酸液中，随着酸液流入地层四处，造成地层中微裂缝或孔隙堵塞，对地层造成“二次堵塞”。
9、而对于高孔隙度、高渗透率的馆陶组地层来说，“二次堵塞”会造成地层孔隙被堵塞、孔隙或岩石基质颗粒间隙减小、渗透率降低，会堵塞地热水在地层中的渗流通道，不利于地热水资源的采出。造成这一问题的主要原因是由于所使用的酸液体系中，盐酸(hcl)、土酸(hcl+hf)的自身性质所导致的。由于此类强酸、中强酸中的氢离子能够在水中完全电离，且电离速度较快，在地层岩石表面浓度高，导致“酸-岩反应”速度过快。土酸中氢氟酸(hf)与粘土矿物反应后，粘土矿物颗粒分散在酸液中。由于酸液本身粘弹性较低，导致酸液无法有效地悬浮这些颗粒。致使粘土矿物颗粒会随着酸液“四处运移”，流经地层微裂缝或岩石孔隙中后，嵌入和滞留在其中，造成地层岩石渗透率降低、孔隙度减小、孔喉的孔径变小。这种结果，也会导致蕴藏在岩层中的地热水资源的采出量降低。
10、专利文献cn202011217207.6公开了一种砂岩地热井酸洗用工作液体系，用于疏通“近井”地带、射孔炮眼。该专利采用了土酸作为酸化工作液，其意图仅仅在于快速清洗和疏通“近井”地带、射孔炮眼达到“酸洗”的目的。已达到快速地恢复“近井”地带、射孔炮眼处周边地层的渗透性，从而恢复地热水在该出地层的流动性和提高该处地层地热水的采出量的目标。但该技术无法解除地层中、管道中的无机水垢，还存在地层孔隙或裂缝堵塞的问题，无法实现沟通和疏解地层中的不连通孔隙或裂缝等以提高和促进地热水资源从地层中采出的目的。
11、专利文献cn201110314513.6公开了一种砂岩储层酸化用多元复合缓速酸，用于砂岩地层酸化。该专利仍然采用盐酸、氢氟酸、磷酸、冰醋酸作为氢离子的主要来源。虽然通过铵盐、有机磷酸构建了缓冲体系，在地层中能够维持酸性环境。但是，仍然不能够防止酸蚀下来的粘土矿物四处运移。
12、专利文献cn202010356983.8公开了一种砂岩储层缓速酸、应用及砂岩储层的增产改造方法，其涉及一种利用有机弱酸、螯合剂、氢氟酸等原料构建的酸液体系。该专利所提及的酸液体系中的氢氟酸可以在水中完全电离，抑制了有机弱酸的电离，二者构建了维持较低ph值的酸性环境。所采用的有机弱酸为甲酸、乙酸其中的一种或二者的混合物。然而，该酸液体系当进入地层后，会受到地层水的稀释。而氢氟酸在水中是完全电离的，更容易被稀释。由此，会降低酸液有效浓度，提高了该酸液在地层中整体的ph值。虽然遇地层水有利于甲酸、乙酸的电离，但相较于氢氟酸的电离能力，其二者电离出的氢离子浓度也相应地被弱化。因此，也无法保持较低的ph值和酸液的浓度。
13、总之，现有的被应用到砂岩地层的酸化工作液，绝大部分用酸，仍采用盐酸、氢氟酸等强酸，配以有机弱酸或无机中-强酸等构建成酸液体系。此类酸化工作液，能够解决一定的“近井筒”地带堵塞、沟通不连通的孔隙和裂缝等问题。但是，所采用的酸液仍然不能很好地解决：酸在水中过快地电离出氢离子、酸电离出的氢离子集中释放、酸与岩石反应的速度过快，酸与粘土矿物反应后，粘土矿物颗粒分散在酸液中，随着酸液“四处运移”流经地层微裂缝或岩石孔隙中后，嵌入和滞留在其中，造成地层岩石渗透率降低、孔隙度变小、缩小孔喉直径等问题。
14、正是由于上述问题的存在，导致了现有酸化工作液和酸化工艺技术，不能很好地开发和利用砂岩地层/储层中的资源，尤其是目前被广泛关注的砂岩热储地层的地热水资源，不能有效地提高砂岩热储地层的地热水资源的采出量和采出率。
15、因此，非常有必要开发和研究一种适用于砂岩地层，并能够提高砂岩地层资源采出量的工艺技术，尤其是有助于砂岩热储地层的地热水井高效开采，提高砂岩热储地层的地热水的采出量的工艺技术。
技术实现思路
1、为了解决现有的技术问题中的至少一项，本专利技术提出了一种制备酸化用聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S1中，所述的乳化剂包括OP-10、Span60、Span80、Tween80、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，所述乳化剂由OP-10、Span60、十二烷基苯磺酸钠组成，所述乳化剂的物质的量与水的体积量的比为0.4～0.8:100，各乳化剂的物质的量比为1:1:1。
4.根据权利要求2或3所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S1中，配制乳化剂混合液包括将所述乳化剂放入水中，按500～700r/min的转速搅拌30～40min。
5.根据权利要求4所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，乳化搅拌转速为600r/min。
6.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S2中，乳化剂混合液与单体混合是向所述乳化剂与水的混合物中滴加单体，当所述单体在室温下为固体时，先采用蒸馏水将单体配制成1～3g/ml的液体
7.根据权利要求3所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S2中，加入的至少三种单体的物质的量的总和与配制乳化剂混合液所用水的体积量的份数比为0.3～6:100，六种单体按式(1)至式(6)的摩尔比为0.5～1:0.5～1:0.5～1:0.5～1:0.3～1:0.2～1。
8.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S2中，将步骤S1制得的乳化剂混合液与式(2)至式(6)的五种单体进行混合制得预制乳液。
9.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S3中，以0.2～0.6L/min的流速通入非活泼性气体，所述非活泼性气体包括氮气和/或氦气。
10.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S3中，搅拌速率为200～300r/min，搅拌时间为15～20min。
11.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S3中，第一温度为40～45℃，升温速率为1℃/min，预热反应混合物后稳定5～8min。
12.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S4中，所述引发剂用量的物质的量与配制乳化剂混合液所用水的体积量的比为0.02～0.05:100。
13.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S4中，所述引发剂为包括过硫酸钾、亚硫酸氢钠的氧化还原体系，所述过硫酸钾和所述亚硫酸氢钠的物质的量的比为1：1。
14.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S4中，向所述反应混合物中加入引发剂包括向所述反应混合物中先加入引发剂总重量的1/4～1/3，并维持200～300r/min的转速继续通入非活泼性气体并搅拌15～20min，然后继续升温至50～55℃，稳定3～8min，加入剩余引发剂，并以400～500r/min的转速进行搅拌，搅拌15～20min。
15.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤S4中，第二温度为55～70℃，保温时间为5～8h。
16.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，进一步包括在所述聚合反应完成以后对反应体系进行降温处理，其中反应结束后，在300-350r/min的转速下，将反应体系降温至45～50℃，然后在200-300r/min的转速下，进一步降温至25～30℃。
17.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，进一步包括将合成产物用无水乙醇进行洗涤，再烘干、粉碎、过筛，得到所述酸化用聚合物的成品。
18.一种适用于砂岩地层的酸化用聚合物，其特征在于，所述聚合物采用如权利要求1-17中任一项所述的方法制备。
19.一种适用于砂岩地层的酸化工作液，其特征在于，包括如权利要求14所述的酸化用聚合物和水。
20.根据权利要求19所述的适用于砂岩地层的酸化工作液，其特征在于，以100ml的所述酸化工作液的总重量为基准，所述聚合物的含量为3-5％。
21.一种如权利要求19或20所述的适用于砂岩地层的酸化工作液在馆陶组热储地层的地热水井的现场应用。
...【技术特征摘要】
1.一种制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s1中，所述的乳化剂包括op-10、span60、span80、tween80、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，所述乳化剂由op-10、span60、十二烷基苯磺酸钠组成，所述乳化剂的物质的量与水的体积量的比为0.4～0.8:100，各乳化剂的物质的量比为1:1:1。
4.根据权利要求2或3所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s1中，配制乳化剂混合液包括将所述乳化剂放入水中，按500～700r/min的转速搅拌30～40min。
5.根据权利要求4所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，乳化搅拌转速为600r/min。
6.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s2中，乳化剂混合液与单体混合是向所述乳化剂与水的混合物中滴加单体，当所述单体在室温下为固体时，先采用蒸馏水将单体配制成1～3g/ml的液体。
7.根据权利要求3所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s2中，加入的至少三种单体的物质的量的总和与配制乳化剂混合液所用水的体积量的份数比为0.3～6:100，六种单体按式(1)至式(6)的摩尔比为0.5～1:0.5～1:0.5～1:0.5～1:0.3～1:0.2～1。
8.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s2中，将步骤s1制得的乳化剂混合液与式(2)至式(6)的五种单体进行混合制得预制乳液。
9.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s3中，以0.2～0.6l/min的流速通入非活泼性气体，所述非活泼性气体包括氮气和/或氦气。
10.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s3中，搅拌速率为200～300r/min，搅拌时间为15～20min。
11.根据权利要求1所述的制备酸化用聚合物的方法，其特征在于，步骤s3中，第一温度为40～45...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝琦，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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