[发明专利]干热岩化学压裂液

说明书

技术领域：

本发明涉及一种干热岩开发增强地热系统热储层改造技术，特别是涉及到地热井解堵处理工艺中使用的化学压裂液。

背景技术：

地热资源由于其清洁可再生性和空间分布的广泛性，已成为世界各国重点研究开发的可再生清洁能源，主要分为水热型和干热岩型。世界目前开采和利用地热资源主要是水热型地热。干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。干热岩普遍埋藏于距地表3—10km的深处，其温度范围很广，在150—650℃之间。现阶段，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体，保守估计地壳中干热岩（3—10km深处）所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems，EGS）是采用人工形成地热储层的方法，从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统，即从干热岩中开发地热的工程。通过注入井注水在地下实现循环，进入人工产生的、张开的联通裂隙带，水与岩体接触被加热，然后通过生产井返回地面，形成一个闭式回路。

在EGS的实际工程中，经常会遇到生产井（或注入井）和人工地热储层裂隙网络孔隙度、渗透度较低、水力联系较差等问题，使得载热流体的提取量（或注入量）有限，无法满足EGS的产能需求。为了拓展裂隙网络，增大水与岩样接触面积，通常利用EGS化学刺激，即以低于地层破裂压力的注入压力向井附近热储层裂隙注入化学压裂液，依靠化学溶蚀作用使矿物溶解来增加地层的渗透性。目前化学压裂技术已经成为国外EGS工程增产的重要手段。

土酸是目前EGS工程采用的主要化学压裂液，其化学组分为氢氟酸（HF）和盐酸。目前HF是用于溶解砂岩地层中含硅物质最有效的普通矿物酸；而工作液中的盐酸一般只溶解热储层中的碳酸盐矿物，并起维持低pH值的作用。由于土酸对地层所有矿物都具有一定的溶蚀性，并且其价格低廉可以大规模推广。但在热储层的高温环境下，土酸和岩体矿物反应速度甚快，在注入处附近消失殆尽，无法对热储层进行深部穿透；其次，HF和岩体矿物的反应会产生硅酸及偏硅酸盐、氟化物等沉淀物，能堵塞裂隙通道，从而显著影响热储层的渗透率；再次，土酸的溶蚀性较强，对井、套管柱等腐蚀较为严重。因此，需要一种新型化学压裂液解决以上生产问题。

发明内容：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种干热岩化学压裂液。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

干热岩化学压裂液，其分子通式为：

式中n为2～3，CH₂P(=O)OH₂为膦酸酯，-CH₃是甲基，=CH₂是亚甲基，=OCH₂是亚甲氧基，≡CH是次甲基。

干热岩化学压裂液，按重量百分比其组分由下列原料制成：

氟硼酸(HBF₄)2%～8%，

多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)2.5%～10%，

水79～85.5%，

六水氯化铝(AlCl₃·6H₂O)3%～10%，

干热岩化学压裂液的制备方法，按质量百分比依次将：氟硼酸(HBF₄)2%～8%，多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)2.5%～10%，水79～85.5%和六水氯化铝(AlCl₃·6H₂O)3%～10%混合制成干热岩化学压裂液。

多氨基多醚基亚甲基膦酸的合成：向装有回流冷凝器、温度计、恒压滴液漏斗和磁力搅拌子的四口烧瓶中加入端氨基聚醚(聚合度n=2.6)4.62g、亚磷酸16.4g、去离子水7.5g。分多次加入5mL浓盐酸，每次加入1至2ml。油浴加热至105℃，不断搅拌,回流冷凝时向烧瓶内加入3g甲醛溶液，确保滴加时间不少于50min，滴加完毕后，继续回流3.5h，减压蒸馏。

然后冷却得淡黄色黏稠液体即为多氨基多醚基亚甲基膦酸，其分子通式为：