[發明專利]模擬熱力射流破巖的實驗系統及方法

有效

• 申請號: 201710970097.2
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107859484B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 宋先知;呂澤昊;李根生;胡曉東;黃中偉;田守嶒;史懷忠;王海柱;盛茂;張逸群
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B7/14
• 分類號: E21B7/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;陳燁

1.一種模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，包括：注入系統、模型系統、測量系統和控制器；其中，

所述模型系統包括：具有相對的上蓋和下蓋的地層模擬釜、穿設在所述上蓋上的燃燒噴射機構和通過所述下蓋與所述地層模擬釜連通的泄壓機構；其中，所述地層模擬釜內用于容納巖樣，所述燃燒噴射機構設置有反應腔，以及與所述反應腔連通且與所述巖樣相正對的噴嘴，所述反應腔連通有點火設備；

所述注入系統包括：能對所述地層模擬釜進行增壓的增壓機構，能向所述反應腔供入氧化劑的氧化劑供應機構和能向所述反應腔供入燃料的燃料供應機構；

所述測量系統包括：用于分別測量所述噴嘴附近的壓力信號和溫度信號的壓力傳感器和溫度傳感器，所述壓力傳感器和溫度傳感器與所述控制器電性連接。

2.如權利要求1所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，

所述增壓機構包括：通過管路連通的燃料氣瓶、燃料氣體增壓泵、第一緩沖罐、第一流量計；

所述氧化劑供應機構包括：通過管路連通的氧化劑氣瓶、氧化劑氣體增壓泵、第二緩沖罐、第二流量計；

所述燃料供應機構包括：管路連通的氮氣瓶、氮氣增壓泵、第三緩沖罐。

3.如權利要求1所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，所述地層模擬釜包括：通過可拆卸連接的上蓋、釜體和下蓋，所述上蓋中設置有用于穿設所述噴嘴的接口，所述噴嘴與所述上蓋之間通過可拆卸連接的方式配合。

4.如權利要求3所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，所述釜體的內部設置有冷卻機構，所述冷卻機構為圍繞釜體內壁盤繞的冷水盤管，所述冷水盤管具有循環冷水進口和循環冷水出口，在所述釜體上可以設置有用于設置所述循環冷水進口的第一開口和用于設置所述循環冷水出口的第二開口。

5.如權利要求3所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，在所述釜體上開設有可視窗口，所述可視窗口上的介質為藍寶石玻璃，所述可視窗口的頂端高度和所述噴嘴齊平。

6.如權利要求1所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，所述地層模擬釜內設置有巖樣定位裝置，其包括：底盤和固定在所述底盤上的夾持部，所述底盤的底部設置有能帶動所述巖樣定位裝置移動的升降機構。

7.如權利要求1所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，所述泄壓機構包括：壓力泄出機構和流體泄出機構，其中壓力泄出機構包括：與所述模擬地層釜相連通的安全閥，所述流體泄出機構包括：與所述模擬地層釜依次連通的冷卻器和背壓閥。

8.如權利要求1所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統，其特征在于，所述測量系統還包括有用于設置所述壓力傳感器或溫度傳感器的測量盤，所述測量盤上設置有一個中心探頭和至少一個外圍探頭，其中，所述中心探頭與所述噴嘴相正對，所述外圍探頭分布在所述中心探頭的外圍。

9.一種基于權利要求1至8任一所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統的實驗方法，其特征在于，包括：

利用增壓泵向緩沖罐內增壓至第一預定壓力以上；

向反應腔內注入氧化劑，啟動點火設備，然后向所述反應腔內注入燃料，所述燃料與所述氧化劑反應生成水和二氧化碳；

調節背壓閥壓力至第二預定壓力以上，該第二預定壓力小于所述第一預定壓力；

向地層模擬釜內增壓，使得所述水和二氧化碳均處于超臨界態；

停止向所述地層模擬釜內進行增壓，處于超臨界態的水和二氧化碳從熱力反應腔下部的噴嘴噴出，形成熱力射流。

10.如權利要求9所述的模擬熱力射流破巖的實驗系統的實驗方法，其特征在于，還包括：依次關閉燃料供應和氧化劑，對所述緩沖罐和地層模擬釜進行泄壓。