用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置及利用其評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置及利用其評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法，所述模擬實驗裝置包括：換熱室；所述換熱室上開設有一入口和與所述入口對應設置的出口，所述入口和所述出口均與所述腔室連通，所述出口的數量為兩個；預制巖塊，所述預制巖塊放置在所述腔室內，所述預制巖塊中還設置有一注入井筒、第一生產井筒及第二生產井筒，所述注入井筒位于所述第一生產井筒和所述第二生產井筒之間，所述注入井筒與所述入口連通，所述第一生產井筒和所述第二生產井筒分別與兩個所述出口連通，所述預制巖塊中設置預設的縫隙、微型壓強傳感器、微型溫度傳感器；電加熱板；恒溫供液槽；兩個集液槽；水平地應力模擬裝置。

Analogue experimental device for enhanced geothermal system and method for evaluating reconstruction of porous sandstone thermal reservoir by using the same

The invention discloses a method for enhancing the simulation device of geothermal system and using the method of evaluation of pore type sandstone reservoir reconstruction, the simulation experiment device comprises a heat exchange chamber; the heat exchange chamber is provided with an entrance and corresponding with the entrance set the entrance and exit. The outlet are connected with the chamber, the number of the export was two; prefabricated block of the prefabricated block is placed within the chamber of the prefabricated block is arranged into the wellbore, the first production shaft and two production shaft, the shaft is positioned in the first production of injection the shaft and the second shaft production between the wellbore and the entrance into the connectivity, the first production shaft and the second shaft are respectively communicated with the production of two of the exports, the gaps of prefabricated rock set default Micro pressure sensor, micro temperature sensor; electric heating plate; constant temperature tank; two sump; horizontal stress simulation device.

【技術實現步驟摘要】
用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置及利用其評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法
本專利技術涉及地熱
，特別涉及一種用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置及利用其評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法。
技術介紹
化石能源是一種碳氫化合物或其衍生物，化石能源是目前全球消耗的最主要的能源。然而傳統化石能源的利用引發的環境問題越來越嚴重，甚至已經威脅到人類的健康和生存環境，因此加強可再生清潔能源的開發利用至關重要。其中，地熱能與太陽能、風能相比具有不受天氣影響、穩定、資源豐富的優勢，同時地熱資源根據儲層溫度的不同分為低溫熱儲(低于90℃)、中溫熱儲(90-150℃)、高溫熱儲(高于150℃)。中低溫熱儲通常埋深淺、滲透性好、開發難度小，常被直接利用作保溫、取暖、溫泉、醫療等，高溫熱儲通常具有埋深大、溫度高、滲透性差、儲量豐富、儲層幾乎不存在流體、開發難度大的特點，常間接用于發電。目前我國已對中低溫地熱系統進行了大規模開發，但長期粗放的開發利用導致了熱儲壓力的不斷下降，制約了地熱資源的可持續開發。在沉積盆地地熱系統中，孔隙型砂巖熱儲是重要的熱儲類型。針對砂巖中低溫地熱系統高孔高滲的特點開展可持續開發方式研究和針對砂巖高溫地熱系統低孔低滲的特點開展增強型地熱系統儲層改造與可持續開發方式研究顯得尤為重要。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置及利用其評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法，解決了如何在不同井型、不同井網、不同井距、不同裂縫擴展區域下進行砂巖熱儲采熱評價及溫度恢復實驗的技術問題，實現了裂縫擴展實驗、采熱評價實驗、溫度恢復實驗的自由切換的技術效果。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置，所述模擬實驗裝置包括：換熱室，所述換熱室形成一封閉的腔室；所述換熱室上開設有一入口和與所述入口對應設置的出口，所述入口和所述出口均與所述腔室連通，所述出口的數量為兩個；預制巖塊，所述預制巖塊放置在所述腔室內，所述預制巖塊中還設置有一注入井筒、第一生產井筒及第二生產井筒，所述注入井筒位于所述第一生產井筒和所述第二生產井筒之間，所述注入井筒與所述入口連通，所述第一生產井筒和所述第二生產井筒分別與兩個所述出口連通，所述預制巖塊中設置預設的縫隙；電加熱板，所述電加熱板貼設在所述換熱室的外表面上；恒溫供液槽，所述恒溫供液槽通過第一管道穿過所述入口與所述注入井筒連通；兩個集液槽，兩個所述集液槽分別穿過兩個所述出口后，分別與所述第一生產井筒、第二生產井筒連通；高壓柱塞泵，設置在所述第一管道中；水平地應力模擬裝置，所述多個水平均勻分布在所述換熱室的各個外表面上。優選的，所述模擬實驗裝置還包括微型溫度傳感器和/或微型壓強傳感器，所述微型溫度傳感器和/或微型壓強傳感器嵌設在所述預制巖塊中。優選的，所述模擬實驗裝置還包括保溫層，所述保溫層鋪設在所述換熱室的外圍。優選的，所述模擬實驗裝置還包括防水密封塞，所述防水密封塞設置在所述腔室中，所述防水密封塞圍設在所述預制巖塊外圍。優選的，所述注入井筒、第一生產井筒及第二生產井筒均采用鐵管與硬塑料管制成，其中，所述鐵管的內徑為0.01-0.03m，長度為0.2-0.4m；所述硬塑料管直徑0.01-0.03m，長度0.1-0.6m，所述鐵管在所述預制巖塊中露出5-6cm作為注采管線接口。優選的，所述模擬實驗裝置還包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓強傳感器、第二壓強傳感器，所述第一溫度傳感器和所述第一壓強傳感器串聯連接在所述入口和所述高壓柱塞泵之間，所述第二溫度傳感器和所述第二壓強傳感器串聯連接在所述出口和所述集液槽。基于同樣的專利技術構思，本申請還提供一種利用上述的模擬實驗裝置評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法，所述方法包括：根據所述孔隙型砂巖熱儲中的井型預制所述巖塊中的井筒，所述井筒采用鐵管與硬塑料管制成；采用預設目數的石英砂，按一定配比的石英、長石、碳酸鹽、黏土預制巖塊，將濾網放置在所述石英砂中，形成具有裂縫的所述預制巖塊；將所述巖塊置于所述模擬實驗裝置的換熱室中；控制所述換熱室內的所述預制巖塊的溫度達到預設溫度，并在所述預設溫度保溫，其中，所述預設溫度為120℃-300℃；調節水平地應力模擬裝置；調節注入流量，調節注入流量，獲取所述巖塊、裂縫中各點溫度、壓強數據、注入壓力、注入流量、采出流量、采出溫度；熱儲開發一段時間后，關閉高壓柱塞泵，觀察巖塊、裂縫溫度恢復情況。優選的，當所述孔隙型砂巖熱儲中的井型為水平井井網且具體為一注兩采時，所述鐵管長為0.45m，內徑為0.02m；所述硬塑料管長0.4m，外徑為0.02m；在所述硬塑料管的管壁上大面積挖孔模擬裸眼完井，并將所述硬塑料管插設在所述鐵管中，并固定；所述預設溫度為120℃。優選的，所述采用預設目數的石英砂，按一定配比的石英、長石、碳酸鹽、黏土預制巖塊，將濾網放置在所述石英砂中，形成具有裂縫的巖塊，具體為：根據所需巖塊滲透率，選擇石英砂目數，按照石英52％、長石30％、碳酸鹽2％、黏土16％的配比在尺寸為長1.2m、寬1.2m、高0.8m的鐵砂箱中制作砂巖巖塊，控制井距為0.4m，所述鐵管在所述預制巖塊中露出5-6cm作為注采管線接口，將制作好的砂巖巖塊放置在太陽下養護28天，形成所述巖塊。優選的，所述調節注入流量具體為控制注入流量設置為0.5l/min。本申請有益效果如下：本專利技術提供一種用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置及利用其評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法，通過預制井型、井網、裂縫的形式對孔隙型砂巖熱儲在不同地應力狀態、不同井型、不同完井方式、不同布井方式、不同儲層改造方式、不同裂縫擴展區域下進行采熱過程溫度壓力時空分布監測、采熱一段時間后溫度恢復、熱能提取效率、穩產時間、累積采熱量研究的物理模擬實驗裝置，該裝置通過改變預制井筒在預制巖塊中的放置方式可模擬直井、水平井、斜井，通過改變預制注采井筒的距離可模擬注采井距，通過在硬塑料管部分預制孔眼射孔和大面積裸眼可模擬射孔完井和裸眼完井，通過改變放置注采井筒的數量可模擬不同注采井網，包括一注一采、一注兩采、一注四采等；該裝置通過使用濾網在預制巖塊中預制裂縫，可模擬不同熱儲改造方式，包括水平井分段壓裂、直井壓裂、體積壓裂以及天然裂縫的存在對熱儲開發的影響，通過增減濾網的層數可模擬不同的裂縫寬度。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例；圖1為本申請一較佳實施方式用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置的結構示意圖；圖2為本申請采用圖1中所述模擬實驗裝置評價孔隙型砂巖熱儲改造的方法的流程示意圖；圖3為本申請圖1中所述模擬實驗裝置模擬孔隙型砂巖熱儲開發模式為水平井一注兩采，熱儲改造方式為水平井分段壓裂(兩條裂縫)時井距為0.4m時預制巖塊的結構示意圖；圖4為本申請圖1中所述模擬實驗裝置模擬孔隙型砂巖熱儲開發模式為水平井一注兩采，熱儲改造方式為水平井分段壓裂(兩條裂縫)時井距為0.5m時預制巖塊的結構示意圖；圖5為本申請圖1中所述模擬實驗裝置模擬孔隙型砂巖熱儲開發模式為水平井一注兩采，熱儲改造方式為水平井分段壓裂，四條裂縫，裂縫間距為0.05m時所述預制巖塊的結構示意圖；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置包括：換熱室，所述換熱室形成一封閉的腔室；所述換熱室上開設有一入口和與所述入口對應設置的出口，所述入口和所述出口均與所述腔室連通，所述出口的數量為兩個；預制巖塊，所述預制巖塊放置在所述腔室內，所述預制巖塊中還設置有一注入井筒、第一生產井筒及第二生產井筒，所述注入井筒位于所述第一生產井筒和所述第二生產井筒之間，所述注入井筒與所述入口連通，所述第一生產井筒和所述第二生產井筒分別與兩個所述出口連通，所述預制巖塊中設置預設的縫隙；電加熱板，所述電加熱板貼設在所述換熱室的外表面上；恒溫供液槽，所述恒溫供液槽通過第一管道穿過所述入口與所述注入井筒連通；兩個集液槽，兩個所述集液槽分別穿過兩個所述出口后，分別與所述第一生產井筒、第二生產井筒連通；高壓柱塞泵，設置在所述第一管道中；水平地應力模擬裝置，所述多個水平均勻分布在所述換熱室的各個外表面上。

【技術特征摘要】
1.一種用于增強型地熱系統的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置包括：換熱室，所述換熱室形成一封閉的腔室；所述換熱室上開設有一入口和與所述入口對應設置的出口，所述入口和所述出口均與所述腔室連通，所述出口的數量為兩個；預制巖塊，所述預制巖塊放置在所述腔室內，所述預制巖塊中還設置有一注入井筒、第一生產井筒及第二生產井筒，所述注入井筒位于所述第一生產井筒和所述第二生產井筒之間，所述注入井筒與所述入口連通，所述第一生產井筒和所述第二生產井筒分別與兩個所述出口連通，所述預制巖塊中設置預設的縫隙；電加熱板，所述電加熱板貼設在所述換熱室的外表面上；恒溫供液槽，所述恒溫供液槽通過第一管道穿過所述入口與所述注入井筒連通；兩個集液槽，兩個所述集液槽分別穿過兩個所述出口后，分別與所述第一生產井筒、第二生產井筒連通；高壓柱塞泵，設置在所述第一管道中；水平地應力模擬裝置，所述多個水平均勻分布在所述換熱室的各個外表面上。2.如權利要求1所述的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置還包括微型溫度傳感器和/或微型壓強傳感器，所述微型溫度傳感器和/或微型壓強傳感器嵌設在所述預制巖塊中。3.如權利要求1或2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置還包括保溫層，所述保溫層鋪設在所述換熱室的外圍。4.如權利要求1或2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置還包括防水密封塞，所述防水密封塞設置在所述腔室中，所述防水密封塞圍設在所述預制巖塊外圍。5.如權利要求1或2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，所述注入井筒、第一生產井筒及第二生產井筒均采用鐵管與硬塑料管制成，其中，所述鐵管的內徑為0.01-0.03m，長度為0.2-0.4m；所述硬塑料管直徑0.01-0.03m，長度0.1-0.6m，所述鐵管在所述預制巖塊中露出5-6cm作為注采管線接口。6.如權利要求1或2所述的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置還包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓強傳感...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭天魁，張偉，曲占慶，孫江，鞏法成，田雨，李小龍，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：山東,37