[发明专利]一种水压式地热采灌模拟装置及方法

说明书

本发明提供的一种水压式地热采灌模拟装置及方法，包括采灌模拟室，所述采灌模拟室的进水口连接有回灌注水系统；所述采灌模拟室的出水口连接有开采抽水系统；所述采灌模拟室放置有模拟地层模型；所述回灌注水系统包括清水注水罐和着色液注水罐，所述开采抽水系统包括第二缓冲室；本发明能够方便、快捷地观测不同地质条件、工程参数条件下的地热流体路径，在地热采灌井实施阶段的勘探开发领域具有较好的推广意义。

技术领域

本发明涉及地热勘探开发技术领域，特别涉及一种水压式地热采灌模拟装置及方法。

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、应对全球变暖、治理雾霾具有重大意义。然而，随着地热资源的不断开发，局部地区已出现地下水位明显下降的趋势，严重影响了当地水资源的供应保证，制约了水热资源的进一步开采。为了促进地热资源的可循环使用，部分省市已开展地热尾水回灌工作，并已在恢复地下水位方面起到了积极、显著的效果。

然而，由于地下沉积构造环境复杂，流体在地下的运移路径难以直接观察和预测，严重制约了地热采灌井前期设计的合理性与准确性。目前主要存在地热流体示踪、数值模拟等几种手段对地热流体运移进行预测。地热流体示踪手段主要是向地热井注入一定量的示踪剂，并通过在一定周期内对周围地热井进行取样检测，以达到流体预测的目的。但是，流体示踪手段需建立在已钻地热井的基础上，严格意义上仅属于后期评价；同时流体示踪周期通常多达数月甚至数年，不能及时有效地为下一步采灌井设计提供数据支撑。利用数值模拟手段也可对地下流体运移路径进行预测，但数值模拟参数设置受人为因素影响较大，且实际流体运移特征与力学理论也存在差异，因此预测结果与实际情况往往差距较大。部分学者也提出利用固体力学加压的方式开展实验模拟，但固体压力与流体压力作用效果并不一致，这种加压方式在可靠性上尚有欠缺。

由于地下地质条件复杂，尚未形成合适的实验室装置以对实际地质背景、地下水分布与地热特征进行有效模拟，更不用说对地热流体运移路径的合理预测。尽管少数学者已提出实验模拟装置的初步设想，但尚未提出利用自然水压模拟实际水压和水位的系统，也未详细描述具体的装置组合。因此，有必要形成一种水压式地热采灌实验模拟装置，以解决地热采灌井前期设计的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水压式地热采灌模拟装置及方法，解决了现有技术中存在的上述不足，弥补了现有的地热采灌实验模拟装置的缺乏。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种水压式地热采灌模拟装置，包括采灌模拟室，所述采灌模拟室的进水口连接有回灌注水系统；所述采灌模拟室的出水口连接有开采抽水系统；

所述采灌模拟室放置有模拟地层模型；

所述模拟地层模型包括有用以模拟地层的透明石英珠；所述透明石英珠的上表面设置有储层挡板；所述储层挡板的上方设置有水位挡板；

所述回灌注水系统包括清水注水罐和着色液注水罐，所述清水注水罐和着色液注水罐的出水口均连接至第一体积流量计的进水口；所述第一体积流量计的出水口连接采灌模拟室；

所述清水注水罐和着色液注水罐的出水口分别设置有第一阀门和第二阀门；

所述开采抽水系统包括第二缓冲室，所述第二缓冲室的进水口连接至第二体积流量计的出水口；所述第二体积流量计的进水口连接采灌模拟室。

优选地，所述回灌注水系统包括注水泵和注水钢管，其中，所述清水注水罐和着色液注水罐的出水口连接至三通导管；所述三通导管的自由接口连接注水泵；所述注水泵通过第一体积流量计连接注水钢管，所述注水钢管的出水口伸入至采灌模拟室内腔的底部。

优选地，所述注水钢管通过第一固定螺栓固定在采灌模拟室上。

优选地，所述清水注水罐上设置有第一测温计；所述着色液注水罐上设置有第二测温计。