[发明专利]一种用于裂缝系统换热效率的测试系统及使用方法

说明书

本发明提供的一种用于裂缝系统换热效率的测试系统及方法，包括储水罐、缓冲室、注水泵、换热釜、抽水泵和废液筒，其中，储水罐内填充有冷水，储水罐的出水口连接缓冲室的入口，缓冲室的出口经过注水泵连接换热釜的入口，换热釜的出口经过抽水泵连接废液筒的入口，换热釜上开设有排气阀；换热釜内放置有若干个岩石岩样，形成不同的缝隙系统；缓冲室和岩石岩样上均设置有加热装置；克服了目前无法在实验室条件下便捷地测试不同裂缝系统换热效率的缺点，能够利用实验室手段，制作不同换热面积的裂缝系统模型，制作过程简单、易操作，可仿真模拟在一定裂缝密度和反应时间条件下的热交换过程。

技术领域

本发明涉及地热开发技术领域，特别涉及一种用于裂缝系统换热效率的测试系统及使用方法。

背景技术

地热资源是一种储量大、效率高、稳定性好的清洁可再生能源，对于节能减排、治理雾霾等方面具有重大意义。干热岩作为一种新型地热能源，主要指不含或仅含少量流体、温度高于180℃、其热能在当前技术经济条件下可利用的岩体。3-10km深处的干热岩总资源量约为2.5×10²⁵J，相当于856万亿吨标煤，可见其资源潜力非常巨大。但由于干热岩地热资源多赋存于无水、致密的岩浆岩内，通常需发育天然断裂/裂缝系统或经过压裂酸化改造后才具有开采价值，因此，干热岩通常又被称为增强型地热系统，即enhanced geothermalsystem，简称EGS。

然而，由于天然裂缝系统地下发育情况难以直接观测，压裂及酸化的产缝效果也复杂多变，且不同的裂缝系统也对应着不同的孔缝连通性、裂缝密度与换热面积，因此会进一步影响最终地热资源的换热和开采效率。针对裂缝系统的主要参数，目前主要采用地质踏勘、岩心观测或微地震监测等方式进行获取。但是，针对该类裂缝参数，并未将其充分利用以实现评价不同裂缝系统热交换效率的最终目的。国际上最新提出了采用热敏感示踪剂对热交换面积和热交换效率进行定量化表征的想法，但其方案可行性及参数可靠性尚待进一步研究。利用数值模拟手段也可对不同裂缝系统的换热效率进行模拟评价，但数值模拟参数受人为因素影响较大，且数值计算结果也需实际换热实验进行验证，因此该手段仅能用以辅助参考，尚需实测方式得以进一步印证。

目前，尚未形成合适的实验室系统，以对不同裂缝系统下的换热效率进行有效模拟和测试。尽管少数学者已提出模拟系统的初步设想，但往往仅限于数值模拟手段，并未形成实体实验设备，在可信度方面和预期还存在一定差距。因此，有必要形成一种方便使用的测试不同裂缝系统换热效率的实验系统，以满足对地热开发、尤其是干热岩开发的实际需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于裂缝系统换热效率的测试系统及使用方法，解决了现有的裂缝系统热交换效率无法有效地进行模拟和测试，导致不能满足干热岩开发的实际需要。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种用于裂缝系统换热效率的测试系统，包括储水罐、缓冲室、注水泵、换热釜、抽水泵和废液筒，其中，储水罐内填充有冷水，储水罐的出水口连接缓冲室的入口，缓冲室的出口经过注水泵连接换热釜的入口，换热釜的出口经过抽水泵连接废液筒的入口，换热釜上开设有排气阀；

换热釜内放置有若干个岩石岩样，形成不同的缝隙系统；

缓冲室和岩石岩样上均设置有加热装置。

优选地，缓冲室内设置的加热装置包括第一加热器。

优选地，岩石岩样上设置的加热装置包括第二加热器。

优选地，缓冲室内设置有第一测温计。

优选地，换热釜内设置有第二测温计。

优选地，岩石岩样上设置有第三测温计。

一种用于裂缝系统换热效率的测试系统的使用方法，基于所述的一种用于裂缝系统换热效率的测试系统，包括以下步骤：