一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置，是由热能置换液注入系统、高压气体注入系统、混合器、导流池系统、信息采集系统、回压装置、滤失量测量系和高压管阀组件组成，热能置换液注入系统和高压气体注入系统分别连接在混合器上，混合器连接在导流池系统的进口上，信息采集系统连接在导流池系统上，回压装置和滤失量测量系统分别连接在导流池系统的出口上，各系统通过高压管阀组件进行连接；本发明能够更加接近实际环境，安全耐用，采用大尺寸试样，规避了因尺寸效应对实验结果带来的影响，可以通过液体和气体两种方式进行热能置换，并且利用高压气体的钻透繁衍功能，极大限度的提高热采收率，降低开采成本。
【专利说明】
一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置
技术领域
[0001]本发明涉及能源领域的一种置换装置，特别涉及一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的持续快速增长，对能源的需求量越来越大，煤、石油、天然气等常规能源都是一次性能源，不但面临剩余储量不断减少、严重枯竭的问题，还存在环境污染巨大的问题，所以，大力发展新能源势在必行。而干热岩地热是其中最具应用价值和利用潜力的清洁能源，干热岩资源探明储量相当于石油、天然气和煤炭能力的30倍左右。目前主要开采利用的水热型地热资源仅占资源的10%左右，而占有较大比例的干热岩资源，开发利用力度则比较小，因此，需要一种大尺寸的干热岩裂隙热能置换装置来模拟进行原位地下液体和气体热能置换的实际状态和换热效率，以加深对以上问题的认识，以便使该项技术得到更广泛的推广应用。
[0003]干热岩地热开发是一个复杂的系统工程，在这个过程中存在很多科学问题和工程问题。由于其前期投资巨大，一般在工程真正实施之前，需要准确地评估场地的资源储量和合理预测人工改造后储层的热产出能力，而现场试验的难度太大成本过高，所以进行室内试验模拟是行之有效的方法之一。目前，国内外采用的干热岩原位热能置换试验装置的实验样品，大多为规格较小的圆柱形试样，尺寸太小，导致试验结果受尺寸效应的影响很大，实验结果不准确，热采收率低，开采成本高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是要解决上述现有的国内外干热岩原位换热试验装置的实验样品大多为规格较小的圆柱形试样，尺寸太小，导致试验结果受尺寸效应的影响很大，实验结果不准确，热采收率低，开采成本高等问题，而提供一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置。
[0005]本发明是由热能置换液注入系统、高压气体注入系统、混合器、导流池系统、信息采集系统、回压装置、滤失量测量系和高压管阀组件组成，热能置换液注入系统和高压气体注入系统分别连接在混合器上，混合器连接在导流池系统的进口上，信息采集系统连接在导流池系统上，回压装置和滤失量测量系统分别连接在导流池系统的出口上，各系统通过高压管阀组件进行连接；
[0006]热能置换液注入系统包括恒压恒速栗、第一开采液注入容器、第二开采液注入容器，第一开采液注入容器和第二开采液注入容器两端分别连接在恒压恒速栗和混合器上；
[0007]高压气体注入系统包括气体增压栗、第一气体增压容器、第二气体增压容器，第一气体增压容器和第二气体增压容器两端分别连接在气体增压栗和混合器上；
[0008]导流池系统内具有导流池、测温装置、恒温系统和竖向加压系统，测温装置、恒温系统和竖向加压系统分别与导流池连接；
[0009]所述的导流池包括导流池主体，第一活塞、第二活塞、第一密封垫圈、第二密封垫圈、密封金属板、第一岩板、第二岩板，第一岩板和第二岩板分别设置在第一活塞和第二活塞之间，第一岩板和第二岩板之间具有支撑剂，第一密封垫圈设置在第一活塞上，第二密封垫圈设置在第二活塞上，密封金属板固定设置在第一活塞上，导流池主体上具有导流池槽和测温孔；
[0010]所述的测温装置具有五个测温传感器；
[0011]所述的信息采集系统包括采集器、计算机和打印机；
[0012]所述回压装置内具有高压手摇栗、回压缓冲容器和精密压力表；
[0013]所述滤失量测量系统包括液体滤失量测量系统和气体滤失量测量系统，所述液体滤失量测量系统具有天平，所述气体滤失量测量系统具有气体流量计；
[0014]所述导流池主体、密封金属板为高强度不锈钢材料；
[0015]所述第一活塞和第二活塞为哈氏合金材料；
[0016]所述第一密封垫圈和第二密封垫圈为全氟醚橡胶材料；
[0017]所述竖向加压系统为液压加压。
[0018]本发明的工作原理和过程:
[0019]工作时，将三个测温传感器分别通过套管插入测温孔中，通过竖向加压系统对导流池施加竖向压力，通过恒温装置对导流池施加高温，待实验压力和温度稳定后，进行热能置换实验，换热试采流体经过第一开采液注入容器和第二开采液注入容器，并通过恒压恒速栗加压，高压气体经过第一气体增压容器和第二气体增压容器，并通过气体增压栗增压作用形成高压，换热试采流体和高压气体由混合器进入导流池的进口内，在高温高压下进行充分的热能置换后，从导流池的出口流出，通过回压装置进行回压，冷却后经滤失量测量系统7进行滤失量测量，实验过程中需要进行数据采集，在导流池的侧面有三个温度传感器，通过信息采集系统采集导流池中的温度、进出口温度和压力，压力和温度施加可根据需要进行调节，实验结束后需缓慢释放压力，降低温度后，方可拆卸实验组件，实验完毕后，对导流池进行清洗，清洗液通过管线阀门、放空，重复清理几次，进入下一个实验。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]本发明能够更加接近实际环境，结构新颖，安全耐用，采用大尺寸试样，规避了因尺寸效应对实验结果带来的影响，可以通过液体和气体两种方式进行热能置换，并且利用高压气体的钻透繁衍功能，极大限度的提高热采收率，在同等开采条件下，降低开采成本。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的工作原理示意图。
[0023]图2是本发明导流池的立体分解示意图。
【具体实施方式】
[0024]请参阅图1和图2所示，本发明是由热能置换液注入系统1、高压气体注入系统2、混合器3、导流池系统4、信息采集系统5、回压装置6、滤失量测量系7和高压管阀组件8组成，热能置换液注入系统I和高压气体注入系统2分别连接在混合器3上，混合器3连接在导流池系统4的进口上，信息采集系统5连接在导流池系统4上，回压装置6和滤失量测量系统7分别连接在导流池系统4的出口上，各系统通过高压管阀组件8进行连接；
[0025]热能置换液注入系统I包括恒压恒速栗11、第一开采液注入容器12、第二开采液注入容器13，第一开采液注入容器12和第二开采液注入容器13两端分别连接在恒压恒速栗11和混合器3上；
[0026]高压气体注入系统2包括气体增压栗21、第一气体增压容器22、第二气体增压容器23，第一气体增压容器22和第二气体增压容器23两端分别连接在气体增压栗21和混合器3上；
[0027]导流池系统4内具有导流池41、测温装置44、恒温系统43和竖向加压系统42，测温装置44、恒温系统43和竖向加压系统42分别与导流池41连接；
[0028]所述的导流池41包括导流池主体419，第一活塞411、第二活塞412、第一密封垫圈413、第二密封垫圈414、密封金属板415、第一岩板416、第二岩板417，第一岩板416和第二岩板417分别设置在第一活塞411和第二活塞412之间，第一岩板416和第二岩板417之间具有支撑剂418，第一密封垫圈413设置在第一活塞411上，第二密封垫圈414设置在第二活塞412上，密封金属板415固定设置在第一活塞411上，导流池主体419上具有导流池槽4191和测温孔4192;
[0029]所述的测温装置44具有五个测温传感器；
[0030]所述的信息采集系统5包括采集器、计算机和打印机；
[0031]回压装置6内具有高压手摇栗、回压缓冲容器和精密压力表；
[0032]所述滤失量测量系统7包括液体滤失量测量系统71和气体滤失量测量系统72，所述液体滤失量测量系统71具有天平，所述气体滤失量测量系统72具有气体流量计；
[0033]所述导流池主体419、密封金属板415为高强度不锈钢材料；
[0034]所述第一活塞411和第二活塞412为哈氏合金材料；
[0035]所述第一密封垫圈413和第二密封垫圈414为全氟醚橡胶材料；
[0036]所述竖向加压系统42为液压加压。
[0037]本发明的工作原理和过程:
[0038]参阅图1和图2所示，工作时，将三个测温传感器分别通过套管插入测温孔4192中，通过竖向加压系统42对导流池41施加竖向压力，通过恒温装置44对导流池41施加高温，待实验压力和温度稳定后，进行热能置换实验，换热试采流体经过第一开采液注入容器12和第二开采液注入容器13，并通过恒压恒速栗11加压，高压气体经过第一气体增压容器22和第二气体增压容器23，并通过气体增压栗21增压作用形成高压，换热试采流体和高压气体由混合器3进入导流池41的进口内，在高温高压下进行充分的热能置换后，从导流池41的出口流出，通过回压装置6进行回压，冷却后经滤失量测量系统7进行滤失量测量，实验过程中需要进行数据采集，在导流池41的侧面有三个温度传感器，通过信息采集系统5采集导流池41中的温度、进出口温度和压力，压力和温度施加可根据需要进行调节，温度可达200°C，压力可达lOMPa，实验结束后需缓慢释放压力，降低温度后，方可拆卸实验组件，实验完毕后，对导流池进行清洗，清洗液通过管线阀门、放空，重复清理几次，进入下一个实验。
【主权项】
1.一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置，其特征在于:是由热能置换液注入系统(I)、高压气体注入系统(2)、混合器(3)、导流池系统(4)、信息采集系统(5)、回压装置(6)、滤失量测量系(7)和高压管阀组件(8)组成，热能置换液注入系统(I)和高压气体注入系统(2)分别连接在混合器(3)上，混合器(3)连接在导流池系统(4)的进口上，信息采集系统(5)连接在导流池系统(4)上，回压装置(6)和滤失量测量系统(7)分别连接在导流池系统(4)的出口上，各系统通过高压管阀组件(8)进行连接； 热能置换液注入系统(I)包括恒压恒速栗(11)、第一开采液注入容器(12)、第二开采液注入容器(13)，第一开采液注入容器(12)和第二开采液注入容器(13)两端分别连接在恒压恒速栗(11)和混合器(3)上； 高压气体注入系统(2)包括气体增压栗(21)、第一气体增压容器(22)、第二气体增压容器(23)，第一气体增压容器(22)和第二气体增压容器(23)两端分别连接在气体增压栗(21)和混合器(3)上； 导流池系统(4)内具有导流池(41)、测温装置(44)、恒温系统(43)和竖向加压系统(42)，测温装置(44)、恒温系统(43)和竖向加压系统(42)分别与导流池(41)连接； 所述的导流池(41)包括导流池主体(419)，第一活塞(411)、第二活塞(412)、第一密封垫圈(413)、第二密封垫圈(414)、密封金属板(415)、第一岩板(416)、第二岩板(417)，第一岩板(416)和第二岩板(417)分别设置在第一活塞(411)和第二活塞(412)之间，第一岩板(416)和第二岩板(417)之间具有支撑剂(418)，第一密封垫圈(413)设置在第一活塞(411)上，第二密封垫圈(414)设置在第二活塞(412)上，密封金属板(415)固定设置在第一活塞(411)上，导流池主体(419)上具有导流池槽(4191)和测温孔(4192); 所述的测温装置(44)具有五个测温传感器； 所述的信息采集系统(5)包括采集器、计算机和打印机； 所述回压装置(6)内具有高压手摇栗、回压缓冲容器和精密压力表； 所述滤失量测量系统(7)包括液体滤失量测量系统(71)和气体滤失量测量系统(72)，所述液体滤失量测量系统(71)具有天平，所述气体滤失量测量系统(72)具有气体流量计。2.根据权利要求1所述的一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置，其特征在于:所述第一活塞(411)和第二活塞(412)为哈氏合金材料。3.根据权利要求1所述的一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置，其特征在于:所述第一密封垫圈(413)和第二密封垫圈(414)为全氟醚橡胶材料。4.根据权利要求1所述的一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置，其特征在于:所述竖向加压系统(42)为液压加压。5.根据权利要求1所述的一种大尺寸导流池干热岩裂隙热能置换装置，其特征在于:所述导流池主体(419)、密封金属板(415)为高强度不锈钢材料。
【文档编号】G01N25/20GK105823795SQ201610397265
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】张延军, 周玲, 胡忠君, 张通, 于子望, 雷治红, 朱成成, 类红磊, 吕天奇
【申请人】吉林大学