[实用新型]一种深部地热储层改造及渗流传热模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种深部地热储层改造及渗流传热模拟装置，包括流体气体注入装置、中间压力容器、储层模拟系统、回压控制系统、冷却装置以及循环系统，流体气体注入装置通过流体流动管线与中间压力容器连通，储层模拟系统通过流体流动管线与中间压力容器连通，回压控制系统通过流体流动管线与中间压力容器和储层模拟系统连通，冷却装置以及循环系统通过流体流动管线分别与回压控制系统和流体气体注入装置连通，本发明装置全程都可以在高温高压下进行，这就避免了应力卸载后或在移动过程中岩样的裂缝扩大或岩屑掉落导致实验误差大的风险，可以大大提高实验的精度，同时本发明还有装置操作简单，成本低的优点。

技术领域

本实用新型涉及岩石力学以及多物理场耦合领域，特别涉及一种深部地热储层改造及渗流传热模拟装置。

背景技术

传统化石能源问题日益突出，石油和天然气对外依存度不断加大，因此积极开发新能源是保障我国能源安全的必经之路，相比于浅层地热资源，中深部地热能以其储量大、分布范围广、温度高、运行稳定等特点而被广泛关注，而在开发深部热能时就要采用EGS工程，增强型地热系统Enhanced Geothermal Systems，EGS是一种提取深部干热岩储层中热能的有效技术，首先采用储层改造技术增加储层中缝网的连通性，然后向储层中注入水或CO₂等循环工质开采地热能，但EGS工程现场试验耗资巨大，实施深达数千米的钻井压裂等费用需要耗费几千万元甚至上亿元的资金，成本及风险极大，因此许多学者采用了数值模拟的方法模拟EGS中所涉及的T-H-M-C耦合问题，而数值模拟虽能够获得广泛的研究结论，但其本身需要大量数据检验与支持，缺少一定的可信度。所以，进行实验室规模的模拟研究对于解决EGS的问题具有重要的意义。

然而目前国内外针对EGS中的T-H-M-C作用实验室的研究大都采用三轴压缩后的岩样，再进行酸腐蚀或渗流传热研究，将多个研究分开进行，而岩样在压缩后再进行下一次实验过程中应力卸载后会产生破碎或损坏，列缝的开度以及摩擦系数等都会受到很大的影响不能很好的模拟真实的地层环境，本文研发了一种EGS中的深部地热储层改造及T-H-M-C耦合模拟实验仪器，不仅可以模拟储层改造后的裂缝形态还可以改变其温度场并让岩石在破碎后不用卸载压力，全程在真实的地层条件下进行实验，同时还可以施加不同的围压σ₂和σ₃，使实验结果更加接近真实情况。

实用新型内容

针对EGS工程现场试验成本大，风险高，以及EGS数值模拟方法信息少，可信度低等问题，本实用新型的目的在于提供一种实验室范围内的深部地热储层改造及热能提取的实验装置，能够真实的模拟EGS工程中储层改造及渗流传热过程，同时还可以模拟不同的传热介质(CO₂)对热能开采的影响以及其对岩石的反应等情况，从而为EGS工程提供可靠的理论依据。

一种深部地热储层改造及渗流传热模拟装置，包括流体气体注入装置、中间压力容器、储层模拟系统、回压控制系统、冷却装置以及循环系统，流体气体注入装置通过流体流动管线与中间压力容器连通，储层模拟系统通过流体流动管线与中间压力容器连通，回压控制系统通过流体流动管线与中间压力容器和储层模拟系统连通，冷却装置以及循环系统通过流体流动管线分别与回压控制系统和流体气体注入装置连通；

所述流体气体注入装置包括数据采集控制装置、CO₂储气瓶、恒速恒压泵、 CO₂气瓶手动阀、CO₂气瓶手动阀压力表、流体流动管线、恒温恒压供液槽手动阀、恒温恒压供液槽压力阀以和恒温恒压供液槽，数据采集控制装置通过线束与恒速恒压泵连接，CO₂储气瓶与恒温恒压供液槽通过管路与恒速恒压泵连接， CO₂储气瓶上设置有CO₂气瓶手动阀压力表，CO₂储气瓶与恒速恒压泵之间的管路上设置有CO₂气瓶手动阀，恒温恒压供液槽上设置有恒温恒压供液槽压力阀，恒温恒压供液槽与恒速恒压泵之间的管路上设置有恒温恒压供液槽手动阀；