CN217327298U - 干热岩热储建造模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种干热岩热储建造模拟实验装置，涉及地热能开发模拟设备技术领域。该装置包括箱体，箱体内部设有模拟干热岩，同时还设有加热件，箱体顶部设有顶盖，顶盖上设置有多个通孔；还设有至少一口模拟注入井和至少一口模拟开采井，模拟注入井的井口上设有第一流量计，模拟开采井的井口上设有计量系统，计量系统包括一个第二流量计、第一温度计和一个跨线，第二流量计、第一温度计与跨线并联设置，跨线上设置有一个第三流量计和第二温度计，第二流量计用于测量水的流量，第三流量计用于测量水蒸气的流量。其能够对不同模拟开采井的开采效率进行计算，以得到不同设置方式的模拟开采井的开采效率，为实际开发提供数据支持。
Description
技术领域
本实用新型属于地热能开发模拟设备技术领域，具体为一种干热岩热储建造模拟实验装置。
背景技术
干热岩是目前具有较大潜力的一种新能源，其具有资源量大、利用系数高、生命周期长、二氧化碳排放量低等优势，具有广阔的应用前景。虽然我国目前对干热岩的勘探开发节奏较快，但是，其仍然存在以下问题：对于干热岩而言，由于地质条件的复杂性和独立性，对干热岩开发技术的可复制性较低，在实际开发过程中，需要根据待开发干热岩地层的实际地层特点制定实际的开发方案，因此，目前现有技术人员在进行开发前，通常需要进行模拟实验进行模拟开发。模拟实验通常包括计算机模拟和室内模拟，其中，室内模拟以其简单的操作以及低廉的成本受到广大技术人员的青睐，但是，目前的室内模拟装置，通常都只能进行定性实验，不能进行定量检测，使其应用范围和实用程度受到较大的限制。
实用新型内容
为解决上述至少一种问题，本实用新型提供了一种干热岩热储建造模拟实验装置，其能够对不同模拟开采井的开采效率进行计算，最终能够测量出不同设置方式的模拟开采井的开采效率，为实际开发提供数据支持。
本实用新型的技术方案是：一种干热岩热储建造模拟实验装置，包括箱体，所述箱体内部设有模拟干热岩，同时还设有加热件，所述箱体顶部设有顶盖所述箱体顶部设有顶盖，所述顶盖上设置有多个通孔，同时设置有与所述通孔匹配的密封盖；还设有至少一口模拟注入井和至少一口模拟开采井，所述模拟注入井和所述模拟开采井通过所述通孔插入所述箱体内部，所述模拟注入井的井口上设有第一流量计，所述模拟开采井的井口上设有计量系统，所述计量系统包括一个第二流量计、第一温度计和一个跨线，所述第二流量计、第一温度计与所述跨线并联设置，所述跨线上设置有一个第三流量计和第二温度计，所述第二流量计用于测量水的流量，所述第三流量计用于测量水蒸气的流量。
本实用新型的一种实施方式在于，所述装置还包括加压组件，所述加压组件包括液压泵和多个加压推板，所述加压推板包括四个侧面加压推板和一个底面加压推板，所述侧面加压推板设于所述箱体侧壁，所述底面加压推板设于所述箱体的底部，所述侧面加压推板和所述底面加压推板围成的空间用于放置模拟干热岩，任一所述的加压推板远离所述模拟干热岩心的一面设有至少一个液压活塞，所述液压活塞与所述液压泵连通。
进一步的，任一所述的加压推板上，均匀设置有2-5个液压活塞。
进一步的，所述加热件为电热丝，任一所述的加压推板上均设有电热丝。
本实用新型的一种实施方式在于，所述顶盖上还设有第三温度计，所述第三温度计的检测探头设于所述模拟干热岩内部。
进一步的，所述第三温度计设于所述顶盖的中心。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型通过设置多个通孔，使得能够在不同的位置插入模拟注入井和模拟开采井，能够通过调整模拟注入井和模拟开采井的位置来模拟不同的开发方式；第一流量计和计量系统，能够定量地对各个模拟开采井的开采效率进行计算，最终为实际开发过程中开采井的设置提供较为可靠的数据支持；针对实际生产过程中部分开采井开采热水、部分开采井开采水蒸气的情况，设置了第二流量计、第三流量计、第一温度计和第二温度计以及跨线，使得产物无论是热水还是水蒸气都能够进行计量，拓宽了其应用范围。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为计量系统的结构示意图；
图中，1为箱体，2为加压推板，3为顶盖，4为模拟注入井，5为模拟开采井，6为第一流量计，7为第三温度计，8为模拟干热岩，9为液压活塞，10为液压泵，11为计量系统，12为通孔，13为密封盖；1101为跨线，1102为第二流量计，1103为第三流量计，1104为第一温度计，1105为第二温度计。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
在本实用新型的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本实用新型的限制。
一种干热岩热储建造模拟实验装置，包括箱体1，所述箱体1内部设有模拟干热岩8，同时还设有加热件（图中未示出），所述箱体1顶部设有顶盖3，所述顶盖3上设置有多个通孔12，同时设置有与所述通孔12匹配的密封盖13；还设有至少一口模拟注入井4和至少一口模拟开采井5，所述模拟注入井4和所述模拟开采井5通过所述通孔12插入所述箱体1内部，所述模拟注入井4的井口上设有第一流量计6，所述模拟开采井5的井口上设有计量系统11，所述计量系统11包括一个第二流量计1102、第一温度计1104和一个跨线1101，所述第二流量计1102、第一温度计1104与所述跨线1101并联设置，所述跨线1101上设置有一个第三流量计1103和第二温度计1105，所述第二流量计1102用于测量水的流量，所述第三流量计1103用于测量水蒸气的流量。
具体的，参见图1，箱体1的主要作用是用于填充模拟干热岩8，同时维持一个相对封闭的环境；所谓的模拟干热岩8，指的是能够用于模拟实际地层中干热岩的物质，通常可采用从储层取出的干热岩岩心、人造岩心以及填砂模型，这些物质各有其相应的特点：从储层取出的干热岩岩心和实际地层的情况相符，因此实验结果最为接近，但其获得难度较高，同时插入模拟注入井4和模拟开采井5时难度较高；填砂模型的获得较为容易，同时插入模拟注入井4和模拟开采井5时较为方便，但其和实际的干热岩岩心具有一定的差别；人造岩心的优势和缺点均位于两者之间。因此，本领域技术人员可根据实际需求选取不同的岩心。
通常来说，需要将模拟干热岩8加工成符合箱体1尺寸的大小，随后将模拟干热岩8放入箱体1内部。在箱体1顶部设置有一个顶盖3，通过顶盖3可将箱体1进行密封，同时，还设置有至少一口模拟注入井4和至少一口模拟开采井5，模拟注入井4和模拟开采井5的一端均插入模拟干热岩8的内部，另一端均穿过顶盖3设于箱体1外部。从理论上讲，设置的模拟注入井4和模拟开采井5的数量没有限制，但是，在实际实验过程中，通常需要考虑到实际生产过程中的设置密度，因此，本实施例中，在箱体1中部设置有一口模拟注入井4。但是对于模拟开采井5而言，可设置多口不同位置的模拟开采井5，通过不同位置的模拟开采井5，能够实验得出不同设置方式的模拟开采井5的开采效率。本实施例中，在模拟注入井4周围设置有两口模拟开采井5，且这两口模拟开采井5距离模拟注入井4的距离不同，方向也不同。
设置通孔12的目的就是为了便于能够根据实际情况，在不同的位置插入多个模拟注入井4或模拟开采井5，为了便于密封，通常还设置有对通孔12对应的密封盖13，通过密封盖13，能够对未使用的通孔12进行密封。同时，为了便于安装，可通过在通孔12内设置内螺纹、密封盖13、模拟注入井4、模拟开采井5上设置对应的外螺纹的方式实现其密封。通常来说，通孔12需要在顶盖3上大规模设置，以满足对不同开发方式的模拟需要，但对其设置方式并无要求。
参见图1、图2，针对现有的模拟装置无法得出模拟干热岩8产热效率的问题，本实施例中在模拟注入井4的井口出设置有一个第一流量计6，通过第一流量计6，能够计量出注入模拟干热岩8内的水的量：现有技术中对干热岩进行开发时，通常都是在注入井内注入冷水，通过干热岩将冷水加热后，使用采出井采出热水或水蒸气。因此，在本实施例中，需要在模拟注入井4的井口设置一个用于计量注入水量的第一流量计6。
对应的，在模拟开采井5的井口上设置有一个计量系统11，该计量系统11包括一个主管线和一个跨线1101，其中，主管线上设置有一个第二流量计1102和一个第一温度计1104，在跨线1101上设置有一个第三流量计1103和一个第二温度计1105，且第二流量计1102、第一温度计1104和跨线1101并联设置，当然，本领域技术人员应当知晓的，在跨线1101和主管线上都设有相应的阀门。第二流量计1102通常设置为用于计量水的流量，第三流量计1103通常设置为用于计量水蒸气的流量。这同样是考虑到，对于不同的干热岩而言，其采出井采出的有可能是热水，也有可能是水蒸气，因此，设置不同的流量计能够针对不同的情况；当然对于干热岩的开发而言，其采出量仅是其中一个影响因素，采出流体的温度是另一个较为关键的因素，因此，还设置了对应的温度计对流体的温度进行监控。
参见图1，通常来说，干热岩处于地下，其存在较高的压力，因此，在本实施例中，还设置有一个加压组件对模拟干热岩8进行加压。加压组件包括一个液压泵10和多个加压推板2，加压推板2包括四个设于箱体1侧壁的侧面加压推板和一个设于箱体1底部的底面加压推板，其中，侧面加压推板的尺寸和大小与其设置的箱体1的侧壁的尺寸相同，4个侧面加压推板围成一个不具有上下底面的框体，底面加压推板的尺寸与该框体底面的尺寸相同。同时，模拟干热岩8置于该框体内部，且模拟干热岩8的尺寸与该框体的内部的尺寸相同。
在所有加压推板2的外侧壁还设置有至少一个液压活塞9，所有的液压活塞9均与液压泵10连通，液压活塞9的作用是：在液压泵10的作用下，对加压推板2施加一个推力。液压活塞9的结构为现有技术，比如，在液压活塞9内设置一个活塞，活塞连接一个活塞杆，液压活塞9远离外侧壁的一端连通液压泵10，另一端通过活塞杆连接加压推板2，当然，本领域技术人员知晓的是，液压活塞9并不限于该结构，只要能够实现其功能的液压活塞9都能应用于本实施例。
同时，从理论上将，一个加压推板2仅需要设置一个液压活塞9即可实现其功能，但是从实际使用来看，在仅添加一个液压活塞9的情况下，液压活塞9理所当然的设置于加压推板2中心，而此时加压推板2边缘对模拟干热岩8施加的作用力相对中心的作用力较低，容易使得模拟干热岩8受到的围压不均匀。因此，通常情况下每一个加压推板2至少设置有两个液压活塞9，同时这些液压活塞9还需要均匀设置，能够改善模拟干热岩8围压分布不均匀的情况。从理论上来说，液压活塞9设置得越多，则围压分布越均匀，但是，其成本相应升高，因此，考虑到围压分布以及成本，优选设置为2-5个液压活塞9。
同时，对于加热件而言，由于在本实施例中，加压推板2更加贴近于模拟干热岩8，因此，将加热件设置于加压推板2上更加合适，加热件优选为电热丝。
对于实际地层中的干热岩而言，其本身具有较高的温度，因此，在实验时还需要确定模拟干热岩8的温度，因此，本实施例中设置有一个第三温度计7，第三温度计7设于顶盖3上，因为这样的设置方式使得工作人员对温度的读取更加方便，同时，仅当第三温度计7的检测探头设于模拟干热岩8内部时，才能对模拟干热岩8的实际温度进行检测，其测量结果才具有意义。同时，由于本实施例中将加热件设于加压推板2上，而加压推板2分布于模拟干热岩8的四个侧面和底面，因此，加热时，首先加热的位置是模拟干热岩8的四个侧面和底面，而模拟干热岩8的顶部则需要依靠模拟干热岩8自身进行热传导，模拟干热岩8顶部中心的位置是相对温度最低的部位，因此，本实施例将第三温度计7设于顶盖3的中心，也就是模拟干热岩8上表面的中心的上部，且第三温度计7的检测探头穿过模拟干热岩8上表面的中心并设于模拟干热岩8内部，但是，其深度不需要很深，通常情况下仅需0.5~2cm即可。
使用时，安装好设备，打开液压泵10增压到目标压力，同时开启加热件对其进行加热，当第三温度计7测量到温度达到目标温度后，通过模拟注入井4注入一定量的水，关闭模拟注入井4，打开模拟开采井5进行开采，首先打开模拟开采井5井口上的跨线1101的开关，使流体流经第三流量计1103和第二温度计1105，当流体的流量稳定后，若流体为水蒸气，则继续采用该管路进行开采，若流体为热水，则关闭跨线1101的开关，打开主管路的开关，利用第二流量计1102和第一温度计1104对其进行计量，流体的状态可根据其温度进行判断。
根据不同模拟开采井5的采出量及温度，判断该模拟开采井5的开采效率，根据对比多口模拟开采井5的开采效率，能够选取开采效率更高的模拟开采井5的设置方式，能够为实际生产提供数据支持。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种干热岩热储建造模拟实验装置，其特征在于，包括箱体，所述箱体内部设有模拟干热岩，同时还设有加热件，所述箱体顶部设有顶盖，所述顶盖上设置有多个通孔，同时设置有与所述通孔匹配的密封盖；还设有至少一口模拟注入井和至少一口模拟开采井，所述模拟注入井和所述模拟开采井通过所述通孔插入所述箱体内部，所述模拟注入井的井口上设有第一流量计，所述模拟开采井的井口上设有计量系统，所述计量系统包括一个第二流量计、第一温度计和一个跨线，所述第二流量计、第一温度计与所述跨线并联设置，所述跨线上设置有一个第三流量计和第二温度计，所述第二流量计用于测量水的流量，所述第三流量计用于测量水蒸气的流量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括加压组件，所述加压组件包括液压泵和多个加压推板，所述加压推板包括四个侧面加压推板和一个底面加压推板，所述侧面加压推板设于所述箱体侧壁，所述底面加压推板设于所述箱体的底部，所述侧面加压推板和所述底面加压推板围成的空间用于放置模拟干热岩，任一所述的加压推板远离所述模拟干热岩心的一面设有至少一个液压活塞，所述液压活塞与所述液压泵连通。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，任一所述的加压推板上，均匀设置有2-5个液压活塞。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述加热件为电热丝，任一所述的加压推板上均设有电热丝。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述顶盖上还设有第三温度计，所述第三温度计的检测探头设于所述模拟干热岩内部。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第三温度计设于所述顶盖的中心。
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