[实用新型]裂隙岩体水热传输机理实验装置及系统

说明书

本实用新型提供了一种裂隙岩体水热传输机理实验装置及系统，能够准确获得裂隙进出口的真实温度和岩石表面的真实温度。水热传输机理实验装置包括：外层隔热部；承压部；支撑部；加热部；进水部，具有：进水管，从外至内贯穿隔热板和支撑板并密封接触岩体试样，且内腔出口完全覆盖住位于裂隙区域；进水口；排气孔；出水部，设置在进水部的不同侧，具有：出水管，从外至内贯穿隔热板和支撑板并密封接触岩体试样，出水管的内腔入口完全覆盖住裂隙区域；出水口；排气孔；内层隔热部，包括第一隔热密封垫单元和第二隔热密封垫单元；侧向封水部，包括多个侧向封水囊；温度传感部，包括多个岩体温度传感器和内水温度传感器；加压部以及位移传感部。

技术领域

本实用新型属于地热能开发实验装置领域，具体涉及一种裂隙岩体水热传输机理实验装置及系统。

背景技术

在我国，深部地热能源资源储量丰富，分布范围广泛，市场潜力巨大，发展前景广阔。利用增强型地热系统(EGS)大规模开发利用深部地热能源对调整我国能源结构，实现节能减排以及应对气候变暖等具有重要的现实意义和长远的战略意义。

工程上，干热岩开发主要是通过注入井将冷水注入人工压裂所产生的张开连通裂隙带，与高温的岩体接触而交换热量，然后通过生产井返回地面，将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面，再通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用，从而实现持续不断提取深部储层中热能的目的。因此，干热岩的开采过程涉及高温高压环境下裂隙岩体水热传输这一关键科学问题，充分掌握该问题既是地热能开发利用的关键环节，又是该研究领域的难点所在。

裂隙岩体水热传输室内试验研究对于揭示地热储层岩石裂隙复杂渗流和对流传热规律，掌握地热开采过程储层裂隙流固热耦合机理与影响因素具有不可替代的作用。目前，国内外学者研发了大量的裂隙岩体水热传输试验装置，但该实验需实现高温高压下的裂隙渗流过程，因而对试验条件和边界条件的要求十分苛刻。现有的试验设备多基于岩石三轴实验机改造而成，在整个实验过程中都为全封闭状态，因此不可避免的存在以下问题：1)封水效果不理想；2)水在进入裂隙前/后仍被加热，裂隙进出口的真实温度难以测量；3)实验过程中岩石表面的温度状态难以测量。因而，如何解决现有技术的不足已成为本领域研究人员亟待解决的关键技术问题。

实用新型内容

本实用新型是为了解决以上问题而进行的，目的在于提供一种裂隙岩体水热传输机理实验装置及系统，能够准确获得裂隙进出口的真实温度和岩石表面的真实温度，提高实验结果的精确性。

本实用新型为了实现上述目的，采用了以下方案：

装置

本实用新型提供一种裂隙岩体水热传输机理实验装置，其特征在于，包括：外层隔热部，由多个隔热板围成，内部中空形成隔热腔；承压部，具有底部承压板和顶部承压板，分别设置在隔热腔的上部和下部，与位于隔热腔中岩体试样的上表面和下表面相接触；支撑部，具有多个支撑板，围绕且贴合岩体试样的侧面设置，与承压部围成放置岩体试样的内腔；加热部，设置在隔热腔内，对位于内腔中的岩体试样进行加热；进水部，具有：进水管，从外至内贯穿隔热板和支撑板并密封接触岩体试样，且内腔出口完全覆盖住位于岩体试样中部的裂隙区域；进水口，设置在进水管的外端下部；排气孔，设置在进水管的外端上部；出水部，设置在进水部的不同侧，具有：出水管，从外至内贯穿隔热板和支撑板并密封接触岩体试样，出水管的内腔入口完全覆盖住位于岩体试样中部的裂隙区域；出水口，设置在出水管的外端下部；排气孔，设置在出水管的外端上部；内层隔热部，包括：密封设置在进水管外壁与支撑板之间，并且延伸至岩体试样裂隙区域外侧的第一隔热密封垫单元，和密封设置在出水管外壁与支撑板之间，并且延伸至岩体试样裂隙区域外侧的第二隔热密封垫单元；侧向封水部，设置在每个未安装进水部和出水部的支撑板内侧与岩体试样裂隙区域之间，完全封堵住对应的岩体试样裂隙区域；以及温度传感部，包括：多个贯穿隔热板和支撑板、接触岩体试样设置的岩体温度传感器，和设置在进水部和出水部上的内水温度传感器。