[发明专利]中高温地热单井换热量测定的试验方法和试验测试系统

摘要

本发明涉及中高温地热单井换热量测定的试验方法和试验测试系统。主要有以下步骤和内容第一步，根据地热井特征，以换热系统与热储间可实现的换热量作为测试目标设定试验方案，包括设定换热组件在井内的安装方式和位置以及测试组次和按组次开展测试的方向顺序；第二步，按试验方案开展测试，记录换热系统进、出口和地热井内两个系列的测试数据，包括试验开展全过程对应的井内、外的温度、压力数据；第三步，分析评价井内热储热力均衡条件下的单井换热系统的换热量，包括对测试数据进行分析处理，绘制换热量与热储段温差的均衡关系曲线，评价可持续实现的换热量边界。该方法着眼于自然资源的有限供给，为开展地热能工程提供科学的依据。

主权项

中高温地热单井换热量测定的试验方法，包括以下步骤：第一步，根据地热井特征，构建包括地热井和安装在地热井中的换热组件在内的中高温地热单井换热系统，以该换热系统与热储间可实现的换热量作为测试目标，设定开展换热量测定的试验方案；第二步，按试验方案开展多组次测试，采集换热系统进、出口和地热井内两个系列的测试数据；所述测试数据包括在设定的各组次进口流量下试验开展全过程对应的井内、外的温度、压力数据；第三步，根据第二步得到的各组次测试数据，分析评价井内热储热力均衡条件下的换热量与热储段的平均温差的关系，计算求得热储热力均衡条件下的换热量边界值Q0，具体实现方法包括，(a)对每组试验测试：(a1)利用换热系统的进、出口测试数据，采用式①、②计算该组试验测试的换热量Qi，式中：i——测试组次；——换热系统进口水的流量；——换热系统出口水蒸汽的流量；——换热系统出口水的流量；Ts——水的饱和温度；r——水的汽化潜热；Tin——换热系统进口水的温度；T1——换热系统出口蒸气的温度；T2——换热系统出口水的温度cl1——Tin至Ts温度段内水的比热；cg1——Ts至T1温度段内蒸汽的比热；c2——Tin至T2温度段内水的比热；(a2)根据该组次测试的温度数据计算得到地热井中热储段的平均温差ΔTri；(b)将各组次测试所获得的换热量Qi与热储段的平均温差ΔTri绘制Q‑ΔT均衡曲线，Q‑ΔT均衡曲线上存在Q对ΔT一阶导数为零的拐点，该拐点处的切线平行于ΔT轴，此点对应的Q0值，即为热储热力均衡条件下换热量的边界值，如不考虑周边开采情况的干扰，则换热系统的换热量不能大于Q0；将Q‑ΔT均衡曲线表达为式③所示的函数形式，求解系数A、B，该函数形式表达了在Q0约束之下的Q‑ΔT关系，