CN107014974A - 用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地热系统储层热能提取率的方法 - Google Patents

用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地热系统储层热能提取率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，所述模拟实验装置包括:换热室，所述换热室形成一封闭的腔室；所述换热室的一侧具有与所述腔室连通的入口，和位于所述换热室的另一侧且与所述腔室连通的出口；岩样组，所述岩样组由n x n x2个岩块组成，所述n x n x2个岩块按照n x n x2的排列方式排列并置于所述腔室中；所述岩块为边长295mm‑300mm的正方体结构；支撑剂；防水密封塞；电加热板；集液槽。本发明解决了如何测试增强型地热系统不同储层改造方式下热提取效率、稳产时间的技术问题。

Description

用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地 热系统储层热能提取率的方法
技术领域
本发明涉及地热技术领域，特别涉及一种用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地热系统储层热能提取率的方法。
背景技术
化石能源是一种碳氢化合物或其衍生物，化石能源是目前全球消耗的最主要的能源。然而传统化石能源的利用引发的环境问题越来越严重，甚至已经威胁到人类的健康和生存环境，因此加强可再生清洁能源的开发利用至关重要。
其中，热能与太阳能、风能相比具有不受天气影响、稳定、资源丰富的优势，同时根据产出地热流体温度的不同可将其分类用于发电(温度大于 100℃)和直接供暖(温度低于100℃)。增强型地热系统是利用压裂技术在地下高温热储中制造人工裂缝或改善原有裂缝使其具有足够渗透率，通过注入冷水在高温岩层中循环实现热量提取进行发电或供热。
增强型地热系统的储层改造根据热储是否存在天然裂缝、储层地应力差等条件，压裂后形成单一裂缝或裂缝网络。增强型地热系统的热提取效率、稳产时间是评价热储改造及开发效果的重要指标。目前增强型地热系统储层改造的研究仍处于起步阶段。因此，对增强型地热系统不同储层改造方式下热提取效率、稳产时间的研究具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，解决了如何测试增强型地热系统不同储层改造方式下热提取效率、稳产时间的技术问题，实现了测试增强型地热系统不同储层改造方式下热提取效率、稳产时间的技术效果。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于增强型地热系统的模拟实验装置，所述模拟实验装置包括:
换热室，所述换热室形成一封闭的腔室；所述换热室的一侧具有与所述腔室连通的入口，和位于所述换热室的另一侧且与所述腔室连通的出口；
岩样组，所述岩样组由n x n x2个岩块组成，所述n x n x2个岩块按照n x n x2的排列方式排列并置于所述腔室中；所述岩块为边长 295mm-300mm的正方体结构；
支撑剂，所述支撑剂填充在两个所述岩块之间，以使所述两个岩块之间形成间隙；
防水密封塞，设置在所述腔室中，所述防水密封塞围设在所述岩样组外围；所述防水密封塞的导热系数≥1W/(m·K)，耐温为-50～300℃；
电加热板，所述电加热板贴设在所述换热室的外表面上；
恒温供液槽，通过第一管道与所述入口连通；
集液槽，与所述出口连通；
高压柱塞泵，设置在所述第一管道中。
优选的，所述模拟实验装置还包括微型温度传感器和/或微型压强传感器，所述微型温度传感器和/或微型压强传感器嵌设在所述岩块中。
优选的，所述模拟实验装置还包括保温层，所述保温层铺设在所述换热室的外围。
优选的，所述防水密封塞由高性能有机硅导热密封胶制成。
优选的，所述岩样组具体为4x 4x2个岩块组成，位于所述换热室的一侧且靠近所述入口的四个岩块两两之间具有一接触面；所述入口的数量为3个，所述入口包括第一进口、第二进口及第三进口，所述第一进口、第二进口及第三进口分别与所述接触面位于同一平面上；
所述出口的数量为3个，所述出口包括分别与所述第一进口、第二进口及第三进口对应设置的第一排出口、第二排出口及第三排出口。
优选的，所述模拟实验装置还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压强传感器、第二压强传感器，所述第一温度传感器和所述第一压强传感器串联连接在所述入口和所述高压柱塞泵之间，所述第二温度传感器和所述第二压强传感器串联连接在所述出口和所述集液槽。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种利用上述的模拟实验装置测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，所述方法包括：
获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态；
选取岩石，切割成岩块，并置于所述模拟实验装置中；
调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构；
调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
计算热能提取效率，所述热能提取效率具体为采出能量与岩石中赋存的能量的比值。
优选的，所述岩石中赋存能量计算公式为：
Q＝ρCpV(T-Tc) (1-1)
其中，ρ为岩石密度；Cp为岩石比热容；V为岩石体积；T为特定深度的岩石温度；Tc为地表温度或者某一参考温度(取热水利用的最低温度，如20℃)。其中温度T为电加热板加热岩块所致温度。
采出能量的计算公式为：
Ql＝ρlClVl(Tl-T0) (1-2)
其中，Ql流体的热量J；ρl流体密度kg/m3；Cl流体比热J/(kg·K)；Vl流体体积m3；Tl流体温度K；T0参考温度(取热水利用的最低温度，如 20℃)。其中由于产出流体温度随时间降低，因此所述采出能量为累积采出能量，由出口与集液槽之间温度传感器、流量传感器，获得每分钟产出液温度Tl与产出液体积Vl，将每分钟采出热量Q1t求和得到一段时间内累积的采出能量Qcum；
其中，Qcum为一段时间内累积的采出能量，Qlt为t分钟时Ql的值。
优选的，当所述增强型地热系统岩样中裂缝的形态为一条主裂缝时，所述在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，具体包括:
填充所述支撑剂，在所述岩样组中的中部水平方向形成一条贯穿所述岩样组的主裂缝；
优选的，当所述增强型地热系统岩样中裂缝的形态为一条主裂缝和主裂缝次生的两条次裂缝时，所述在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，具体包括:
填充所述支撑剂，在所述岩样组中的中部水平方向形成一条贯穿所述岩样组的主裂缝；在所述岩样组中的中部垂直方向形成两条贯穿所述岩样组的次裂缝本申请有益效果如下：
本发明提供一种用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，通过调整换热室出入口的开闭，可模拟布井方式对热能提取效率和稳产时间的影响；通过改变岩块组合方式及支撑剂的分布，可模拟不同压裂方式、裂缝宽度、裂缝条数、缝网形态对热能提取效率和稳产时间的影响，解决了现有技术中增强型地热系统物模实验缺少的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例；
图1为本申请一较佳实施方式用于增强型地热系统的模拟实验装置的结构示意图；
图2为本申请图1的侧视图；
图3为本申请又一较佳实施方式一种图1中模拟实验装置测试增强型地热系统储层热能提取率的方法的流程图；
图4为本申请增强型地热系统的岩样中裂缝的一实施例的形态结构图；
图5为本申请增强型地热系统的岩样中裂缝的又一实施例的形态结构图；
图6为本申请增强型地热系统的岩样中裂缝的又一实施例的形态结构图；
图7为本申请增强型地热系统的岩样中裂缝的一实施例的形态结构图；
图8为本申请增强型地热系统的岩样中裂缝的又一实施例的形态结构图；
图9为本申请增强型地热系统的岩样中裂缝的又一实施例的形态结构图；
100-用于增强型地热系统的模拟实验装置，1-换热室，1A-入口，1A1- 第一进口，1A2-第二进口，1A3-第三进口，2-岩样组，2A-岩块，3-支撑剂， 4-防水密封塞，5-电加热板，6-微型温度传感器，7-微型压强传感器，8- 恒温供液槽，9-集液槽，10-高压柱塞泵，11-保温层，12-第一温度传感器， 13-第一压强传感器，14-第二温度传感器，15-第二压强传感器，16-流量计，17-温度控制装置，18-计算机。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用该模拟实验装置测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，解决了如何测试增强型地热系统不同储层改造方式下热提取效率、稳产时间的技术问题，实现了测试增强型地热系统不同储层改造方式下热提取效率、稳产时间的技术效果。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
图1为本申请一较佳实施方式用于增强型地热系统的模拟实验装置的结构示意图；图2为本申请图1的侧视图；请参阅图1和图2，本申请提供一种用于增强型地热系统的模拟实验装置，所述模拟实验装置100包括换热室1、岩样组2、支撑剂3、防水密封塞4、电加热板5、恒温供液槽8、集液槽9及高压柱塞泵10。
所述换热室1用于为所述模拟实验装置100提供一封闭作业空间，具体的，所述换热室1形成一封闭的腔室；所述换热室1的一侧具有与所述腔室连通的入口1A，和位于所述换热室1的另一侧且与所述腔室连通的出口；
所述岩样组2用于组合形成裂缝形态，所述岩样组2由n x n x2个岩块2A组成，所述n x n x2个岩块2A按照n x n x2的排列方式排列并置于所述腔室中；所述岩样组2通过填充所述支撑剂3形成不同的裂缝形态。在所述岩块2A之间具有裂缝时填充所述支撑剂3，在所述岩块2A之间不具有裂缝时，不填充所述支撑剂3且所述岩块2A在其自重作用下紧密贴合。所述岩块2A为边长的正方体结构；现有技术中通常采用 100mm正方体岩块2A进行增强型地热系统储层改造评价实验时达到稳定所需时间较短，一般为但由于注采井的井距、电加热板5间距离较短，注采方式和裂缝形态的改变对产出温度的影响均不大，这将导致不同实验方案时实验结果差异性不明显从而造成的实验失败；而边长为400mm 的正方体岩块2A由于体积的增加使得换热更加充分，不同实验方案下实验结果更明显，但稳定时间为时间过长，且由于岩块2A质量的原因不易拆装。而本申请采用所述岩块2A为边长的正方体结构，进行实验时达到稳定所需时间较长，一般为实验效果精确。
所述支撑剂3用于填充所述岩块2A之间的缝隙，使所述两个岩块2A 之间形成间隙。所述支撑剂3填充在两个所述岩块2A之间，以使所述两个岩块2A之间形成间隙。优选地，所述支撑剂3具体为沙石粒或陶粒。
所述防水密封塞4用于围设在所述岩样组2外围，保证所述岩样组2 外围密封性。具体的，所述防水密封塞4设置在所述腔室中，所述防水密封塞4围设在所述岩样组2外围；所述防水密封塞4的导热系数≥ 1W/(m·K)，耐温为-50～300℃。在本实施方式中，所述防水密封塞4由高性能有机硅导热密封胶制成。
所述电加热板5用于对所述换热室1内的岩样组2加热以模拟地层温度，所述电加热板5贴设在所述换热室1的外表面上；所述电加热板5的功率为1000w，能够提供小于或等于200℃的温度，所述模拟实验装置100 还包括温度控制装置17，所述温度控制装置17与所述电加热板5连接。
所述恒温供液槽8用于提供液体，通过第一管道与所述入口1A连通；所述集液槽9，与所述出口连通；
所述高压柱塞泵10用于调整进入所述入口1A的液体的流速，所述高压柱塞泵10设置在所述第一管道中。所述高压柱塞泵10的流量可调，且所述高压柱塞泵10的可调流量最大为1L/min。
优选的，所述岩样组2具体为4x 4x 2个岩块2A组成，位于所述换热室1的一侧且靠近所述入口1A的四个岩块2A两两之间具有一接触面；所述入口1A的数量为3个，所述入口1A包括第一进口1A1、第二进口1A2 及第三进口1A3，所述第一进口1A1、第二进口1A2及第三进口1A3分别与所述接触面位于同一平面上；所述出口的数量为3个，所述出口包括分别与所述第一进口1A1、第二进口1A2及第三进口1A3对应设置的第一排出口、第二排出口及第三排出口。所述高压柱塞泵10的数量具体为3个，所述三个高压柱塞泵10分别与所述第一进口1A1、第二进口1A2及第三进口 1A3连通，换句话说，三个所述进口均单独连通设置有所述高压柱塞泵10，以保证各个入口1A可以单独控制。
为了更加精确控制所述换热室1中的温度及压强，所述模拟实验装置 100还包括微型温度传感器6和/或微型压强传感器7，所述微型温度传感器6和/或微型压强传感器7嵌设在所述岩块2A中。所述微型温度传感器 6和/或微型压强传感器7体积小且嵌设在所述岩块2A中避免对相邻的两个岩块2A形成缝隙，影响实验结果。优选的，所述微型温度传感器6和所述微型压强传感器7均连接有数据采集系统，所述数据采集系统与计算机 18连接，用于对入口1A和出口的管道内压强、温度及换热室1中各点压强和温度进行数据采集。
优选的，所述模拟实验装置100还包括保温层11，所述保温层11铺设在所述换热室1的外围。所述保温层11的厚度为100mm。所述保温层11 能有效减少热量散失。所述保温层11还设置有数据传输线孔槽，以方便所述微型温度传感器6、微型压强传感器7、工作液入口1A、工作液出口的连接件。
另外，所述模拟实验装置100还包括第一温度传感器12、第二温度传感器14、第一压强传感器13、第二压强传感器15，所述第一温度传感器 12和所述第一压强传感器13串联连接在所述入口1A和所述高压柱塞泵10 之间，所述第二温度传感器14和所述第二压强传感器15串联连接在所述出口和所述集液槽9。所述模拟实验装置100还包括流量计16，所述流量计16设置在所述出口与集液槽9中间，与所述出口连通。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种利用上述模拟实验装置测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，其中所述模拟实验装置上述内容已经详细说明，在此不再详述。
请参阅图3，所述方法包括：
步骤100，获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态；
步骤200，选取岩石，切割成岩块，并置于所述模拟实验装置中；
步骤300，调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩之间形成对应裂缝形态的缝网结构；
步骤400，调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系。
步骤500，计算热能提取效率，所述热能提取效率具体为采出能量与岩石中赋存的能量的比值；
所述岩石中赋存能量计算公式为：
Q＝ρCpV(T-Tc) (1-1)
其中，ρ为岩石密度；Cp为岩石比热容；V为岩石体积；T为特定深度的岩石温度；Tc为地表温度或者某一参考温度(取热水利用的最低温度，如20℃)。其中温度T为电加热板加热岩块所致温度。
采出能量的计算公式为：
Ql＝ρlClVl(Tl-T0) (1-2)
其中，Ql流体的热量J；ρl流体密度kg/m3；Cl流体比热J/(kg·K)； Vl流体体积m3；Tl流体温度K；T0参考温度(取热水利用的最低温度，如 20℃)。其中由于产出流体温度随时间降低，因此所述采出能量为累积采出能量，由出口与集液槽之间温度传感器、流量传感器，获得每分钟产出液温度Tl与产出液体积Vl，将每分钟采出热量Q1t求和得到一段时间内累积的采出能量Qcum；
其中，Qcum为一段时间内累积的采出能量，Qlt为t分钟时Ql的值。
实施例一
本实施例提供的是“一注一采”的注采方式，且所述岩样组的裂缝为一条主裂缝，且裂缝宽度为5mm。
S1，获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态，即对应的所述岩样组的裂缝为一条主裂缝；
S2，选取岩石，切割成32个正方体岩块，岩块边长为300mm×300mm ×300mm；并置于所述模拟实验装置中；
S3，调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，形成如图4所示的缝网结构；
S4，调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
S5，计算热能提取效率，实验结果如表1。
表1实验结果
实施例二
本实施例提供的是“两注一采”的注采方式，且所述岩样组的裂缝为两裂缝，且裂缝宽度为5mm。
S1，获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态，即对应的所述岩样组的裂缝为两条裂缝；
S2，选取岩石，切割成32个正方体岩块，岩块边长为300mm×300mm ×300mm；并置于所述模拟实验装置中；
S3，调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，形成如图5所示的缝网结构；
S4，调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
S5，计算热能提取效率，实验结果如表2。
表2实验结果
实施例三
本实施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和一条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直，且裂缝宽度分别为5mm。
S1，获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态，即所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和一条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直；
S2，选取岩石，切割成32个正方体岩块，岩块边长为300mm×300mm ×300mm；
S3，调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，形成如图6所示的缝网结构；
S4，调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
S5，计算热能提取效率，如表3。
表3实验结果
实施例四
本实施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和两条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直，两条次裂缝间隔300mm，且裂缝宽度分别为5mm。
S1，获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态，即所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和两条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直，两条次裂缝间隔300mm；
S2，选取岩石，切割成32个正方体岩块，岩块边长为300mm×300mm ×300mm；
S3，调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，形成如图7所示的缝网结构；
S4，调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
S5，计算热能提取效率，如表4。
表4实验结果
实施例五
本实施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和两条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直，两条次裂缝间隔600mm，且裂缝宽度分别为5mm。
S1，获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态，即所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和两条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直，两条次裂缝间隔600mm；
S2，选取岩石，切割成32个正方体岩块，岩块边长为300mm×300mm ×300mm；
S3，调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，形成如图8所示的缝网结构；
S4，调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
S5，计算热能提取效率，如表5。
表5实验结果
实施例六
本实施例提供的是“一注一采”的注采方式，所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和三条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直，且裂缝宽度分别为3mm、5mm、7mm。
S1，获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态，即所述岩样组的裂缝为一条主裂缝和三条次裂缝，且次裂缝由主裂缝上次生，所述主裂缝与次裂缝垂直；
S2，选取岩石，切割成32个正方体岩块，岩块边长为300mm×300mm ×300mm；
S3，调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，形成如图9所示的缝网结构；
S4，调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
S5，计算热能提取效率，如表6。
表6实验结果
由实施例一和实施例二得出，在总注入流量相同时采用两注一采的开采方式比采用一注一采更具可持续性，具体表现在稳产温度、热提取效率高及稳产时间长。这是由于采用两注一采开发方式时增强型地热系统中渗流路径增多，热交换更充分，从而使得渗流路径附近温度下降更加缓慢，稳产温度更高，稳产时间更长。
由实施例四和实施例五得出，两条次裂缝间隔为300mm时比间隔 600mm时稳产时间短、稳产温度低。这是由于次生裂缝间隔为300mm时两条裂缝之间所夹岩块中热量很快被提取出，同时流体的不断注入导致温度得不到有效恢复，而在间隔为600mm时温度恢复能力比间隔为300mm 时强。
由实施例三、实施例五和实施例六得出，在裂缝宽度相同时，随主裂缝上次裂缝条数的增多，稳产温度、稳产时间先增加后降低，这是由于次生裂缝条数的增加使得注入流体可更有效提取岩块中的热量，但裂缝条数增加到一定数量后会导致岩块中的热量很快被提取出同时在流体不断注入的情况下得不到有效温度恢复，最终使稳产时间减少不利于增强型地热系统开发。
由实施例六得出，随裂缝宽度的增加，使得裂缝中流体增多，换热不充分，稳产温度、最终热提取效率及稳产时间均有所降低。
由实施例七得出，随注入流量的降低，裂缝中流速降低，热交换充分，因此稳产温度及稳产时间有所增加，但由于产出流量减少导致最终热提取效率降低。
本申请有益效果如下：
本发明提供一种用于增强型地热系统的模拟实验装置及利用其测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，通过调整换热室出入口的开闭，可模拟布井方式对热能提取效率和稳产时间的影响；通过改变岩块组合方式及支撑剂的分布，可模拟不同压裂方式、裂缝宽度、裂缝条数、缝网形态对热能提取效率和稳产时间的影响，解决了现有技术中增强型地热系统物模实验缺少的技术问题。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于增强型地热系统的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置包括:
换热室，所述换热室形成一封闭的腔室；所述换热室的一侧具有与所述腔室连通的入口，和位于所述换热室的另一侧且与所述腔室连通的出口；
岩样组，所述岩样组由nxnx2个岩块组成，所述nxnx2个岩块按照nxnx2的排列方式排列并置于所述腔室中；所述岩块为边长295mm-300mm的正方体结构；
支撑剂，所述支撑剂填充在两个所述岩块之间，以使所述两个岩块之间形成间隙；
防水密封塞，设置在所述腔室中，所述防水密封塞围设在所述岩样组外围；所述防水密封塞的导热系数≥1W/(m·K)，耐温为-50～300℃；
电加热板，所述电加热板贴设在所述换热室的外表面上；
恒温供液槽，通过第一管道与所述入口连通；
集液槽，与所述出口连通；
高压柱塞泵，设置在所述第一管道中。
2.如权利要求1所述的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置还包括微型温度传感器和/或微型压强传感器，所述微型温度传感器和/或微型压强传感器嵌设在所述岩块中。
3.如权利要求1或2所述的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置还包括保温层，所述保温层铺设在所述换热室的外围。
4.如权利要求1或2所述的模拟实验装置，其特征在于，所述防水密封塞由高性能有机硅导热密封胶制成。
5.如权利要求1或2所述的模拟实验装置，其特征在于，所述岩样组具体为4x4x2个岩块组成，位于所述换热室的一侧且靠近所述入口的四个岩块两两之间具有一接触面；所述入口的数量为3个，所述入口包括第一进口、第二进口及第三进口，所述第一进口、第二进口及第三进口分别与所述接触面位于同一平面上；
所述出口的数量为3个，所述出口包括分别与所述第一进口、第二进口及第三进口对应设置的第一排出口、第二排出口及第三排出口。
6.如权利要求1或2所述的模拟实验装置，其特征在于，所述模拟实验装置还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压强传感器、第二压强传感器，所述第一温度传感器和所述第一压强传感器串联连接在所述入口和所述高压柱塞泵之间，所述第二温度传感器和所述第二压强传感器串联连接在所述出口和所述集液槽。
7.一种利用如权利要求1至6任一所述的模拟实验装置测试增强型地热系统储层热能提取率的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取增强型地热系统岩样中裂缝的形态；
选取岩石，切割成岩块，并置于所述模拟实验装置中；
调整所述模拟实验装置中所述岩样组中的所述支撑剂，在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构；
调节所述模拟实验装置中高压柱塞泵的注入流速流速、恒温供液槽中的流体温度和电加热板的加热温度，得到入口温度、入口流速、出口温度及出口流速与热能提取效率与稳产时间的关系；
计算热能提取效率，所述热能提取效率具体为采出能量与岩石中赋存的能量的比值。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述岩石中赋存能量计算公式为：
Q＝ρCpV(T-Tc) (1-1)
其中，ρ为岩石密度；Cp为岩石比热容；V为岩石体积；T为特定深度的岩石温度；Tc为地表温度或者某一参考温度(取热水利用的最低温度，如20℃)；其中温度T为电加热板加热岩块所致温度；
采出能量的计算公式为：
Ql＝ρlClVl(Tl-T0) (1-2)
其中，Ql流体的热量J；ρl流体密度kg/m3；Cl流体比热J/(kg·K)；Vl流体体积m3；Tl流体温度K；T0参考温度(取热水利用的最低温度，如20℃)；其中由于产出流体温度随时间降低，因此所述采出能量为累积采出能量，由出口与集液槽之间温度传感器、流量传感器，获得每分钟产出液温度Tl与产出液体积Vl，将每分钟采出热量Q1t求和得到一段时间内累积的采出能量Qcum；
其中，Qcum为一段时间内累积的采出能量，Q1t为t分钟时Q1的值。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当所述增强型地热系统岩样中裂缝的形态为一条主裂缝时，所述在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，具体包括:
填充所述支撑剂，在所述岩样组中的中部水平方向形成一条贯穿所述岩样组的主裂缝。
10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当所述增强型地热系统岩样中裂缝的形态为一条主裂缝和主裂缝次生的两条次裂缝时，所述在相邻岩块之间形成对应裂缝形态的缝网结构，具体包括:
填充所述支撑剂，在所述岩样组中的中部水平方向形成一条贯穿所述岩样组的主裂缝；在所述岩样组中的中部垂直方向形成两条贯穿所述岩样组的次裂缝。
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