[發(fā)明專利]超臨界二氧化碳在地?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱效率評價(jià)裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810837586.5
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109030554A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐慧瑩;張東旭;張烈輝;雷強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發(fā)明公開了一種超臨界二氧化碳在地?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱效率評價(jià)裝置，包括二氧化碳儲存罐、加熱裝置、恒高溫高壓裝置，所述的二氧化碳儲存罐依次連接加熱裝置、恒速恒壓泵、恒高溫高壓裝置和廢氣回收罐，所述的恒速恒壓裝置和恒高溫高壓裝置與恒高溫高壓裝置和廢氣回收罐之間均設(shè)置有壓力傳感器、溫度傳感器和流量計(jì)，所述的裝置還包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，壓力傳感器、溫度傳感器和流量計(jì)均與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的裝置具有自動化程度高、控制精度高的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析同步，可實(shí)時(shí)評價(jià)超臨界二氧化碳的換熱效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，特別是超臨界二氧化碳在地?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱效率評價(jià)裝置及方法。

背景技術(shù)

地?zé)崮茏鳛橐环N清潔可再生能源，儲量豐富，應(yīng)用前景廣闊。增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)是在高溫但無水或無滲透率的干熱巖體中，通過水力壓裂等方法制造出一個(gè)人工熱儲，開采地?zé)崮艿娜斯さ責(zé)嵯到y(tǒng)。目前國內(nèi)外大多采用水作為工作介質(zhì)，通過一注一采(注水井注入冷水，生產(chǎn)井開采熱水或蒸汽)的方式，從地?zé)嵯到y(tǒng)中開采地?zé)豳Y源。2000年DWBrown提出增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)采用超臨界二氧化碳代替水作為傳熱流體開采地?zé)崮茉矗趸急旧硎且环N溫室氣體，當(dāng)壓力大于7.382MPa，溫度大于31.04℃時(shí)，二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，它就像氣體一樣具有液體的密度。在這種超臨界狀態(tài)下，溫度或壓力的微小變化會引起二氧化碳密度的急劇變化，使得超臨界二氧化碳可以作為高效的工作流體來發(fā)電。

利用超臨界二氧化碳開采增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)勢在于：1、從注入井中注入的二氧化碳溫度降低，而通過與地層充分換熱后的二氧化碳攜帶地?zé)崮芰浚瑴囟容^高，由于溫度差異導(dǎo)致二者顯著的密度差將提供非常大的驅(qū)動力(即，熱虹吸現(xiàn)象)。2、超臨界二氧化碳不會將地?zé)醿又械牡V物質(zhì)溶解并運(yùn)輸?shù)降乇恚纱藢p少地表管道、熱交換器和其他地面設(shè)備的結(jié)垢。3、超臨界二氧化碳可以開發(fā)溫度超過374℃(水的臨界溫度)的地?zé)豳Y源，而不會出現(xiàn)二氧化硅溶解有關(guān)的問題，從而可能提高熱力學(xué)效率。4、二氧化碳與水、巖石之間的化學(xué)反應(yīng)，隨著溫度升高更多的二氧化碳將迅速鎖定在固體碳酸鹽礦物中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳封存。因此評價(jià)超臨界二氧化碳在高溫巖體中的換熱效果，對指導(dǎo)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的開采至關(guān)重要。

目前針對超臨界二氧化碳在增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱效率研究的試驗(yàn)裝置較少，而且自動化程度低，試驗(yàn)誤差大、精度不足。因此，開發(fā)研制一種試驗(yàn)裝置簡單，且可以自動化測量超臨界二氧化碳換熱效果的試驗(yàn)裝置，使其能夠滿足實(shí)驗(yàn)室測量的精度，便于操作，又能夠節(jié)省設(shè)備儀器的花費(fèi)是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：超臨界二氧化碳在地?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱效率評價(jià)裝置，包括二氧化碳儲存罐、加熱裝置、恒高溫高壓裝置，所述的二氧化碳儲存罐依次連接加熱裝置、恒速恒壓泵、恒高溫高壓裝置和廢氣回收罐，所述的恒速恒壓裝置和恒高溫高壓裝置與恒高溫高壓裝置和廢氣回收罐之間均設(shè)置有壓力傳感器、溫度傳感器和流量計(jì)，所述的裝置還包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，壓力傳感器、溫度傳感器和流量計(jì)均與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。

具體地，所述的二氧化碳儲存罐與加熱裝置之間設(shè)置有控制閥門一。

具體地，所述的恒高溫高壓裝置與廢氣回收罐之間設(shè)置有控制閥門二。

具體地，所述的恒高溫高壓裝置內(nèi)設(shè)置有巖心夾持器。

超臨界二氧化碳在地?zé)嵯到y(tǒng)中的換熱效率評價(jià)方法，包括以下步驟：

S1、將標(biāo)準(zhǔn)巖心進(jìn)行壓裂加工，產(chǎn)生人造裂縫，然后測量裂縫的長度與寬度，將其放入巖心夾持器中，測量長度與寬度的目的是為了計(jì)算超臨界二氧化碳與高溫裂隙巖心的換熱面積。

S2、打開恒高溫高壓裝置，使標(biāo)準(zhǔn)巖心進(jìn)行充分的增壓加熱后，記錄下恒高溫高壓裝置中的壓力與溫度；