本發(fā)明涉及地?zé)峒夹g(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及利用其測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法。

背景技術(shù)：

化石能源是一種碳?xì)浠衔锘蚱溲苌?，化石能源是目前全球消耗的最主要的能源。然而傳統(tǒng)化石能源的利用引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，甚至已經(jīng)威脅到人類的健康和生存環(huán)境，因此加強(qiáng)可再生清潔能源的開發(fā)利用至關(guān)重要。

其中，熱能與太陽(yáng)能、風(fēng)能相比具有不受天氣影響、穩(wěn)定、資源豐富的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)出地?zé)崃黧w溫度的不同可將其分類用于發(fā)電(溫度大于100℃)和直接供暖(溫度低于100℃)。增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是利用壓裂技術(shù)在地下高溫?zé)醿?chǔ)中制造人工裂縫或改善原有裂縫使其具有足夠滲透率，通過(guò)注入冷水在高溫巖層中循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量提取進(jìn)行發(fā)電或供熱。

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的儲(chǔ)層改造根據(jù)熱儲(chǔ)是否存在天然裂縫、儲(chǔ)層地應(yīng)力差等條件，壓裂后形成單一裂縫或裂縫網(wǎng)絡(luò)。增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的熱提取效率、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間是評(píng)價(jià)熱儲(chǔ)改造及開發(fā)效果的重要指標(biāo)。目前增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層改造的研究仍處于起步階段。因此，對(duì)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)不同儲(chǔ)層改造方式下熱提取效率、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的研究具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及利用其測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法，解決了如何測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)不同儲(chǔ)層改造方式下熱提取效率、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)不同儲(chǔ)層改造方式下熱提取效率、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的技術(shù)效果。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括:

換熱室，所述換熱室形成一封閉的腔室；所述換熱室的一側(cè)具有與所述腔室連通的入口，和位于所述換熱室的另一側(cè)且與所述腔室連通的出口；

巖樣組，所述巖樣組由nxnx2個(gè)巖塊組成，所述nxnx2個(gè)巖塊按照nxnx2的排列方式排列并置于所述腔室中；所述巖塊為邊長(zhǎng)295mm-300mm的正方體結(jié)構(gòu)；

支撐劑，所述支撐劑填充在兩個(gè)所述巖塊之間，以使所述兩個(gè)巖塊之間形成間隙；

防水密封塞，設(shè)置在所述腔室中，所述防水密封塞圍設(shè)在所述巖樣組外圍；所述防水密封塞的導(dǎo)熱系數(shù)≥1w/(m·k)，耐溫為-50～300℃；

電加熱板，所述電加熱板貼設(shè)在所述換熱室的外表面上；

恒溫供液槽，通過(guò)第一管道與所述入口連通；

集液槽，與所述出口連通；

高壓柱塞泵，設(shè)置在所述第一管道中。

優(yōu)選的，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括微型溫度傳感器和/或微型壓強(qiáng)傳感器，所述微型溫度傳感器和/或微型壓強(qiáng)傳感器嵌設(shè)在所述巖塊中。

優(yōu)選的，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括保溫層，所述保溫層鋪設(shè)在所述換熱室的外圍。

優(yōu)選的，所述防水密封塞由高性能有機(jī)硅導(dǎo)熱密封膠制成。

優(yōu)選的，所述巖樣組具體為4x4x2個(gè)巖塊組成，位于所述換熱室的一側(cè)且靠近所述入口的四個(gè)巖塊兩兩之間具有一接觸面；所述入口的數(shù)量為3個(gè)，所述入口包括第一進(jìn)口、第二進(jìn)口及第三進(jìn)口，所述第一進(jìn)口、第二進(jìn)口及第三進(jìn)口分別與所述接觸面位于同一平面上；

所述出口的數(shù)量為3個(gè)，所述出口包括分別與所述第一進(jìn)口、第二進(jìn)口及第三進(jìn)口對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一排出口、第二排出口及第三排出口。

優(yōu)選的，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓強(qiáng)傳感器、第二壓強(qiáng)傳感器，所述第一溫度傳感器和所述第一壓強(qiáng)傳感器串聯(lián)連接在所述入口和所述高壓柱塞泵之間，所述第二溫度傳感器和所述第二壓強(qiáng)傳感器串聯(lián)連接在所述出口和所述集液槽。

基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本申請(qǐng)還提供一種利用上述的模擬實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法，所述方法包括：

獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)；

選取巖石，切割成巖塊，并置于所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中；

調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系；

計(jì)算熱能提取效率，所述熱能提取效率具體為采出能量與巖石中賦存的能量的比值。

優(yōu)選的，所述巖石中賦存能量計(jì)算公式為：

q＝ρcpv(t-tc)(1-1)

其中，ρ為巖石密度；cp為巖石比熱容；v為巖石體積；t為特定深度的巖石溫度；tc為地表溫度或者某一參考溫度(取熱水利用的最低溫度，如20℃)。其中溫度t為電加熱板加熱巖塊所致溫度。

采出能量的計(jì)算公式為：

ql＝ρlclvl(tl-t0)(1-2)

其中，ql流體的熱量j；ρl流體密度kg/m³；cl流體比熱j/(kg·k)；vl流體體積m³；tl流體溫度k；t0參考溫度(取熱水利用的最低溫度，如20℃)。其中由于產(chǎn)出流體溫度隨時(shí)間降低，因此所述采出能量為累積采出能量，由出口與集液槽之間溫度傳感器、流量傳感器，獲得每分鐘產(chǎn)出液溫度tl與產(chǎn)出液體積vl，將每分鐘采出熱量q1t求和得到一段時(shí)間內(nèi)累積的采出能量qcum；

其中，qcum為一段時(shí)間內(nèi)累積的采出能量，qlt為t分鐘時(shí)ql的值。

優(yōu)選的，當(dāng)所述增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)為一條主裂縫時(shí)，所述在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具體包括:

填充所述支撐劑，在所述巖樣組中的中部水平方向形成一條貫穿所述巖樣組的主裂縫；

優(yōu)選的，當(dāng)所述增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)為一條主裂縫和主裂縫次生的兩條次裂縫時(shí)，所述在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具體包括:

填充所述支撐劑，在所述巖樣組中的中部水平方向形成一條貫穿所述巖樣組的主裂縫；在所述巖樣組中的中部垂直方向形成兩條貫穿所述巖樣組的次裂縫本申請(qǐng)有益效果如下：

本發(fā)明提供一種用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及利用其測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法，通過(guò)調(diào)整換熱室出入口的開閉，可模擬布井方式對(duì)熱能提取效率和穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的影響；通過(guò)改變巖塊組合方式及支撐劑的分布，可模擬不同壓裂方式、裂縫寬度、裂縫條數(shù)、縫網(wǎng)形態(tài)對(duì)熱能提取效率和穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的影響，解決了現(xiàn)有技術(shù)中增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)物模實(shí)驗(yàn)缺少的技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例；

圖1為本申請(qǐng)一較佳實(shí)施方式用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請(qǐng)圖1的側(cè)視圖；

圖3為本申請(qǐng)又一較佳實(shí)施方式一種圖1中模擬實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法的流程圖；

圖4為本申請(qǐng)?jiān)鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的巖樣中裂縫的一實(shí)施例的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本申請(qǐng)?jiān)鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的巖樣中裂縫的又一實(shí)施例的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本申請(qǐng)?jiān)鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的巖樣中裂縫的又一實(shí)施例的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本申請(qǐng)?jiān)鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的巖樣中裂縫的一實(shí)施例的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖；

圖8為本申請(qǐng)?jiān)鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的巖樣中裂縫的又一實(shí)施例的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖；

圖9為本申請(qǐng)?jiān)鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的巖樣中裂縫的又一實(shí)施例的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖；

100-用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，1-換熱室，1a-入口，1a1-第一進(jìn)口，1a2-第二進(jìn)口，1a3-第三進(jìn)口，2-巖樣組，2a-巖塊，3-支撐劑，4-防水密封塞，5-電加熱板，6-微型溫度傳感器，7-微型壓強(qiáng)傳感器，8-恒溫供液槽，9-集液槽，10-高壓柱塞泵，11-保溫層，12-第一溫度傳感器，13-第一壓強(qiáng)傳感器，14-第二溫度傳感器，15-第二壓強(qiáng)傳感器，16-流量計(jì)，17-溫度控制裝置，18-計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及利用該模擬實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法，解決了如何測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)不同儲(chǔ)層改造方式下熱提取效率、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)不同儲(chǔ)層改造方式下熱提取效率、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的技術(shù)效果。

本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，總體思路如下：

圖1為本申請(qǐng)一較佳實(shí)施方式用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請(qǐng)圖1的側(cè)視圖；請(qǐng)參閱圖1和圖2，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100包括換熱室1、巖樣組2、支撐劑3、防水密封塞4、電加熱板5、恒溫供液槽8、集液槽9及高壓柱塞泵10。

所述換熱室1用于為所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100提供一封閉作業(yè)空間，具體的，所述換熱室1形成一封閉的腔室；所述換熱室1的一側(cè)具有與所述腔室連通的入口1a，和位于所述換熱室1的另一側(cè)且與所述腔室連通的出口；

所述巖樣組2用于組合形成裂縫形態(tài)，所述巖樣組2由nxnx2個(gè)巖塊2a組成，所述nxnx2個(gè)巖塊2a按照nxnx2的排列方式排列并置于所述腔室中；所述巖樣組2通過(guò)填充所述支撐劑3形成不同的裂縫形態(tài)。在所述巖塊2a之間具有裂縫時(shí)填充所述支撐劑3，在所述巖塊2a之間不具有裂縫時(shí)，不填充所述支撐劑3且所述巖塊2a在其自重作用下緊密貼合。所述巖塊2a為邊長(zhǎng)的正方體結(jié)構(gòu)；現(xiàn)有技術(shù)中通常采用100mm正方體巖塊2a進(jìn)行增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層改造評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間較短，一般為但由于注采井的井距、電加熱板5間距離較短，注采方式和裂縫形態(tài)的改變對(duì)產(chǎn)出溫度的影響均不大，這將導(dǎo)致不同實(shí)驗(yàn)方案時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異性不明顯從而造成的實(shí)驗(yàn)失敗；而邊長(zhǎng)為400mm的正方體巖塊2a由于體積的增加使得換熱更加充分，不同實(shí)驗(yàn)方案下實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯，但穩(wěn)定時(shí)間為時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且由于巖塊2a質(zhì)量的原因不易拆裝。而本申請(qǐng)采用所述巖塊2a為邊長(zhǎng)的正方體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間較長(zhǎng)，一般為實(shí)驗(yàn)效果精確。

所述支撐劑3用于填充所述巖塊2a之間的縫隙，使所述兩個(gè)巖塊2a之間形成間隙。所述支撐劑3填充在兩個(gè)所述巖塊2a之間，以使所述兩個(gè)巖塊2a之間形成間隙。優(yōu)選地，所述支撐劑3具體為沙石?；蛱樟！?/p>

所述防水密封塞4用于圍設(shè)在所述巖樣組2外圍，保證所述巖樣組2外圍密封性。具體的，所述防水密封塞4設(shè)置在所述腔室中，所述防水密封塞4圍設(shè)在所述巖樣組2外圍；所述防水密封塞4的導(dǎo)熱系數(shù)≥1w/(m·k)，耐溫為-50～300℃。在本實(shí)施方式中，所述防水密封塞4由高性能有機(jī)硅導(dǎo)熱密封膠制成。

所述電加熱板5用于對(duì)所述換熱室1內(nèi)的巖樣組2加熱以模擬地層溫度，所述電加熱板5貼設(shè)在所述換熱室1的外表面上；所述電加熱板5的功率為1000w，能夠提供小于或等于200℃的溫度，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100還包括溫度控制裝置17，所述溫度控制裝置17與所述電加熱板5連接。

所述恒溫供液槽8用于提供液體，通過(guò)第一管道與所述入口1a連通；所述集液槽9，與所述出口連通；

所述高壓柱塞泵10用于調(diào)整進(jìn)入所述入口1a的液體的流速，所述高壓柱塞泵10設(shè)置在所述第一管道中。所述高壓柱塞泵10的流量可調(diào)，且所述高壓柱塞泵10的可調(diào)流量最大為1l/min。

優(yōu)選的，所述巖樣組2具體為4x4x2個(gè)巖塊2a組成，位于所述換熱室1的一側(cè)且靠近所述入口1a的四個(gè)巖塊2a兩兩之間具有一接觸面；所述入口1a的數(shù)量為3個(gè)，所述入口1a包括第一進(jìn)口1a1、第二進(jìn)口1a2及第三進(jìn)口1a3，所述第一進(jìn)口1a1、第二進(jìn)口1a2及第三進(jìn)口1a3分別與所述接觸面位于同一平面上；所述出口的數(shù)量為3個(gè)，所述出口包括分別與所述第一進(jìn)口1a1、第二進(jìn)口1a2及第三進(jìn)口1a3對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一排出口、第二排出口及第三排出口。所述高壓柱塞泵10的數(shù)量具體為3個(gè)，所述三個(gè)高壓柱塞泵10分別與所述第一進(jìn)口1a1、第二進(jìn)口1a2及第三進(jìn)口1a3連通，換句話說(shuō)，三個(gè)所述進(jìn)口均單獨(dú)連通設(shè)置有所述高壓柱塞泵10，以保證各個(gè)入口1a可以單獨(dú)控制。

為了更加精確控制所述換熱室1中的溫度及壓強(qiáng)，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100還包括微型溫度傳感器6和/或微型壓強(qiáng)傳感器7，所述微型溫度傳感器6和/或微型壓強(qiáng)傳感器7嵌設(shè)在所述巖塊2a中。所述微型溫度傳感器6和/或微型壓強(qiáng)傳感器7體積小且嵌設(shè)在所述巖塊2a中避免對(duì)相鄰的兩個(gè)巖塊2a形成縫隙，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。優(yōu)選的，所述微型溫度傳感器6和所述微型壓強(qiáng)傳感器7均連接有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)18連接，用于對(duì)入口1a和出口的管道內(nèi)壓強(qiáng)、溫度及換熱室1中各點(diǎn)壓強(qiáng)和溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

優(yōu)選的，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100還包括保溫層11，所述保溫層11鋪設(shè)在所述換熱室1的外圍。所述保溫層11的厚度為100mm。所述保溫層11能有效減少熱量散失。所述保溫層11還設(shè)置有數(shù)據(jù)傳輸線孔槽，以方便所述微型溫度傳感器6、微型壓強(qiáng)傳感器7、工作液入口1a、工作液出口的連接件。

另外，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100還包括第一溫度傳感器12、第二溫度傳感器14、第一壓強(qiáng)傳感器13、第二壓強(qiáng)傳感器15，所述第一溫度傳感器12和所述第一壓強(qiáng)傳感器13串聯(lián)連接在所述入口1a和所述高壓柱塞泵10之間，所述第二溫度傳感器14和所述第二壓強(qiáng)傳感器15串聯(lián)連接在所述出口和所述集液槽9。所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置100還包括流量計(jì)16，所述流量計(jì)16設(shè)置在所述出口與集液槽9中間，與所述出口連通。

基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本申請(qǐng)還提供一種利用上述模擬實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法，其中所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置上述內(nèi)容已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明，在此不再詳述。

請(qǐng)參閱圖3，所述方法包括：

步驟100，獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)；

步驟200，選取巖石，切割成巖塊，并置于所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中；

步驟300，調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

步驟400，調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系。

步驟500，計(jì)算熱能提取效率，所述熱能提取效率具體為采出能量與巖石中賦存的能量的比值；

所述巖石中賦存能量計(jì)算公式為：

q＝ρcpv(t-tc)(1-1)

其中，ρ為巖石密度；cp為巖石比熱容；v為巖石體積；t為特定深度的巖石溫度；tc為地表溫度或者某一參考溫度(取熱水利用的最低溫度，如20℃)。其中溫度t為電加熱板加熱巖塊所致溫度。

采出能量的計(jì)算公式為：

ql＝ρlclvl(tl-t0)(1-2)

其中，ql流體的熱量j；ρl流體密度kg/m³；cl流體比熱j/(kg·k)；vl流體體積m³；tl流體溫度k；t0參考溫度(取熱水利用的最低溫度，如20℃)。其中由于產(chǎn)出流體溫度隨時(shí)間降低，因此所述采出能量為累積采出能量，由出口與集液槽之間溫度傳感器、流量傳感器，獲得每分鐘產(chǎn)出液溫度tl與產(chǎn)出液體積vl，將每分鐘采出熱量q1t求和得到一段時(shí)間內(nèi)累積的采出能量qcum；

其中，qcum為一段時(shí)間內(nèi)累積的采出能量，qlt為t分鐘時(shí)ql的值。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供的是“一注一采”的注采方式，且所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫，且裂縫寬度為5mm。

s1，獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)，即對(duì)應(yīng)的所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫；

s2，選取巖石，切割成32個(gè)正方體巖塊，巖塊邊長(zhǎng)為300mm×300mm×300mm；并置于所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中；

s3，調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成如圖4所示的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

s4，調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系；

s5，計(jì)算熱能提取效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供的是“兩注一采”的注采方式，且所述巖樣組的裂縫為兩裂縫，且裂縫寬度為5mm。

s1，獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)，即對(duì)應(yīng)的所述巖樣組的裂縫為兩條裂縫；

s2，選取巖石，切割成32個(gè)正方體巖塊，巖塊邊長(zhǎng)為300mm×300mm×300mm；并置于所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中；

s3，調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成如圖5所示的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

s4，調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系；

s5，計(jì)算熱能提取效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和一條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直，且裂縫寬度分別為5mm。

s1，獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)，即所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和一條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直；

s2，選取巖石，切割成32個(gè)正方體巖塊，巖塊邊長(zhǎng)為300mm×300mm×300mm；

s3，調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成如圖6所示的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

s4，調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系；

s5，計(jì)算熱能提取效率，如表3。

表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例四

本實(shí)施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和兩條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直，兩條次裂縫間隔300mm，且裂縫寬度分別為5mm。

s1，獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)，即所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和兩條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直，兩條次裂縫間隔300mm；

s2，選取巖石，切割成32個(gè)正方體巖塊，巖塊邊長(zhǎng)為300mm×300mm×300mm；

s3，調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成如圖7所示的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

s4，調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系；

s5，計(jì)算熱能提取效率，如表4。

表4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例五

本實(shí)施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和兩條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直，兩條次裂縫間隔600mm，且裂縫寬度分別為5mm。

s1，獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)，即所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和兩條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直，兩條次裂縫間隔600mm；

s2，選取巖石，切割成32個(gè)正方體巖塊，巖塊邊長(zhǎng)為300mm×300mm×300mm；

s3，調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成如圖8所示的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

s4，調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系；

s5，計(jì)算熱能提取效率，如表5。

表5實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例六

本實(shí)施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和三條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直，且裂縫寬度分別為3mm、5mm、7mm。

s1，獲取增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)巖樣中裂縫的形態(tài)，即所述巖樣組的裂縫為一條主裂縫和三條次裂縫，且次裂縫由主裂縫上次生，所述主裂縫與次裂縫垂直；

s2，選取巖石，切割成32個(gè)正方體巖塊，巖塊邊長(zhǎng)為300mm×300mm×300mm；

s3，調(diào)整所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中所述巖樣組中的所述支撐劑，在相鄰巖塊之間形成對(duì)應(yīng)裂縫形態(tài)的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成如圖9所示的縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

s4，調(diào)節(jié)所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置中高壓柱塞泵的注入流速、恒溫供液槽中的流體溫度和電加熱板的加熱溫度，得到入口溫度、入口流速、出口溫度及出口流速與熱能提取效率與穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的關(guān)系；

s5，計(jì)算熱能提取效率，如表6。

表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由實(shí)施例一和實(shí)施例二得出，在總注入流量相同時(shí)采用兩注一采的開采方式比采用一注一采更具可持續(xù)性，具體表現(xiàn)在穩(wěn)產(chǎn)溫度、熱提取效率高及穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。這是由于采用兩注一采開發(fā)方式時(shí)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)中滲流路徑增多，熱交換更充分，從而使得滲流路徑附近溫度下降更加緩慢，穩(wěn)產(chǎn)溫度更高，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間更長(zhǎng)。

由實(shí)施例四和實(shí)施例五得出，兩條次裂縫間隔為300mm時(shí)比間隔600mm時(shí)穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間短、穩(wěn)產(chǎn)溫度低。這是由于次生裂縫間隔為300mm時(shí)兩條裂縫之間所夾巖塊中熱量很快被提取出，同時(shí)流體的不斷注入導(dǎo)致溫度得不到有效恢復(fù)，而在間隔為600mm時(shí)溫度恢復(fù)能力比間隔為300mm時(shí)強(qiáng)。

由實(shí)施例三、實(shí)施例五和實(shí)施例六得出，在裂縫寬度相同時(shí)，隨主裂縫上次裂縫條數(shù)的增多，穩(wěn)產(chǎn)溫度、穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間先增加后降低，這是由于次生裂縫條數(shù)的增加使得注入流體可更有效提取巖塊中的熱量，但裂縫條數(shù)增加到一定數(shù)量后會(huì)導(dǎo)致巖塊中的熱量很快被提取出同時(shí)在流體不斷注入的情況下得不到有效溫度恢復(fù)，最終使穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間減少不利于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)開發(fā)。

由實(shí)施例六得出，隨裂縫寬度的增加，使得裂縫中流體增多，換熱不充分，穩(wěn)產(chǎn)溫度、最終熱提取效率及穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間均有所降低。

由實(shí)施例七得出，隨注入流量的降低，裂縫中流速降低，熱交換充分，因此穩(wěn)產(chǎn)溫度及穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間有所增加，但由于產(chǎn)出流量減少導(dǎo)致最終熱提取效率降低。

本申請(qǐng)有益效果如下：

本發(fā)明提供一種用于增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及利用其測(cè)試增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)儲(chǔ)層熱能提取率的方法，通過(guò)調(diào)整換熱室出入口的開閉，可模擬布井方式對(duì)熱能提取效率和穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的影響；通過(guò)改變巖塊組合方式及支撐劑的分布，可模擬不同壓裂方式、裂縫寬度、裂縫條數(shù)、縫網(wǎng)形態(tài)對(duì)熱能提取效率和穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間的影響，解決了現(xiàn)有技術(shù)中增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)物模實(shí)驗(yàn)缺少的技術(shù)問(wèn)題。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。