[发明专利]一种利用二氧化碳爆破致裂干热岩的室内模拟试验系统

说明书

本发明提供一种利用二氧化碳爆破致裂干热岩的室内模拟试验系统，包括二氧化碳加压充装模块、声发射模块和物理爆破模块；二氧化碳加压充装模块包括依次连接的二氧化碳储藏罐、气体压缩机和加压泵；声发射模块包括若干个声发射探头；物理爆破模块包括二氧化碳储液管、活化器、剪切片和试样放置室；声发射探头位于试样放置室内；试样放置室内放置试样，二氧化碳储液管的一端与加压泵连接，其另一端与试样放置室连接，二氧化碳储液管储存二氧化碳液体，活化器位于二氧化碳储液管内；剪切片位于二氧化碳储液管内；二氧化碳液体吸收热能后迅速气化，体积膨胀产生高压使剪切片破断，剪切片破断后，高能二氧化碳气体作用于试样使其产生裂隙。

技术领域

本发明涉及干热岩地热能开发技术领域，尤其涉及一种利用二氧化碳爆破致裂干热岩的室内模拟试验系统。

背景技术

干热岩地热能开采主要的技术难点就是热储层的自然渗流能力差，需要进行改造才能有效开发。目前，用于干热岩地热能储层改造的主要方法为水力压裂技术，虽然利用该技术取得了一些可观的成果，但也存在诸多问题：峰值压力低，作业时间长，水体滤失严重，难以形成大规模裂隙，易诱发微震等。为此，提出了利用二氧化碳爆破建造干热岩热储层的新方法，为形成热储层、商业化开发干热岩提供新方案。

目前，利用这项新的致裂技术缺少理论及实践的指导，更缺乏相关的论证试验。针对干热岩储层改造的二氧化碳室内模拟试验，可确定干热岩体的可压裂性、破裂压力及压裂效果等，是认识干热岩裂缝扩展规律及其几何形态的一种可靠、有效手段，为进一步研究提供了良好的试验论证。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用二氧化碳爆破致裂干热岩的室内模拟试验系统，实现室内安全可操作的爆破试验，旨在模拟不同爆破压力条件下的二氧化碳爆破致裂试验，解决了目前室内无法模拟二氧化碳爆破致裂的难题，为进一步研究二氧化碳爆破致裂技术提供了新途径，为干热岩地热能的开采利用提供了新的技术支持。

本发明提供一种利用二氧化碳爆破致裂干热岩的室内模拟试验系统，包括二氧化碳加压充装模块、声发射模块和物理爆破模块；所述二氧化碳加压充装模块包括依次连接的二氧化碳储藏罐、气体压缩机和加压泵；所述二氧化碳储藏罐储存二氧化碳气体，所述气体压缩机压缩二氧化碳气体，所述加压泵对二氧化碳气体进行加压使二氧化碳气体转化为二氧化碳液体；所述声发射模块包括若干个声发射探头；所述物理爆破模块包括二氧化碳储液管、活化器、剪切片和试样放置室；所述声发射探头位于试样放置室内；所述试样放置室内放置试样，所述二氧化碳储液管位于加压泵与试样放置室之间，所述二氧化碳储液管的一端与加压泵连接，其另一端与试样放置室连接，所述二氧化碳储液管储存从加压泵流出的二氧化碳液体，所述活化器位于二氧化碳储液管内，用来向二氧化碳液体提供热能；所述剪切片位于二氧化碳储液管内，用来封闭二氧化碳储液管的右端，位于所述二氧化碳储液管内的二氧化碳液体吸收热能后迅速气化，体积膨胀产生高压使剪切片破断，所述剪切片破断后，高能二氧化碳气体作用于试样使其产生裂隙，所述声发射探头记录爆破过程中的裂隙扩展数据。

进一步地，所述室内模拟试验系统还包括控制装置，所述控制装置包括计算机处理系统，所述声发射模块还包括全信息声发射分析仪，所述全信息声发射分析仪的输入端与声发射探头连接，所述全信息声发射分析仪的输出端与计算机处理系统连接。

进一步地，所述物理爆破模块还包括压力传感器，所述压力传感器用来检测二氧化碳储液管内储存的二氧化碳液体的压力，所述压力传感器的输出端与计算机处理系统连接。

进一步地，所述二氧化碳储液管的右端开设第二小孔，所述第二小孔处设置环形卡扣，所述剪切片安装在环形卡扣内，所述物理爆破模块还包括防漏螺丝环，所述防漏螺丝环锁紧环形卡扣。

进一步地，所述试样放置室的左端开设第四小孔，所述二氧化碳储液管的右端开设第三小孔，所述第四小孔与第三小孔连通，所述第四小孔内放置两端均敞口的金属导管，所述金属导管插入试样的内部。