[實(shí)用新型]模擬干熱巖致裂形成裂縫形態(tài)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202021009205.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN212321321U
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董永存;汪道兵;秦浩;韓東旭;孫東亮;宇波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京石油化工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/18
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/18;G01N3/06
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 譚承世

本實(shí)用新型提供了一種模擬干熱巖致裂形成裂縫形態(tài)的裝置，涉及巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種新的模擬裝置和方法，對(duì)干熱巖熱?力耦合作用下膨脹致裂縫網(wǎng)形態(tài)進(jìn)行模擬。該裝置包括架體、巖芯限位結(jié)構(gòu)以及加熱裝置，其中，巖芯限位結(jié)構(gòu)設(shè)置在架體上，巖芯限位結(jié)構(gòu)內(nèi)形成有用與放置巖芯的容納腔，巖芯限位結(jié)構(gòu)用以模擬當(dāng)容納腔內(nèi)的巖芯膨脹致裂時(shí)巖芯受到的周?chē)貞?yīng)力作用；加熱裝置與巖芯限位結(jié)構(gòu)相連接且加熱裝置用以對(duì)容納腔內(nèi)的巖芯進(jìn)行加熱用以模擬地?zé)釡囟取１緦?shí)用新型用于對(duì)干熱巖熱?力耦合作用下膨脹致裂縫網(wǎng)形態(tài)進(jìn)行模擬。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種模擬干熱巖致裂形成裂縫形態(tài)的裝置，具體的為模擬熱-力耦合作用下干熱巖膨脹致裂形成縫網(wǎng)形態(tài)的裝置和方法。

背景技術(shù)

干熱巖(HDR)是一種新型的高效低碳清潔能源，具有儲(chǔ)量大、分布廣泛、供能穩(wěn)定的特點(diǎn)。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的首要工作是通過(guò)水力壓裂技術(shù)在地下數(shù)千米巖石儲(chǔ)層形成人工熱儲(chǔ)，然后將冷流體注入地層中，先后在注入井、人造熱儲(chǔ)和生產(chǎn)井之間進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，與干熱巖儲(chǔ)層進(jìn)行換熱，從而提取干熱巖中的熱能進(jìn)行地面供暖、發(fā)電等。

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)是開(kāi)發(fā)干熱巖資源的一種有效方法，自上世紀(jì)70年代以來(lái)，歐美國(guó)家陸續(xù)進(jìn)行了干熱巖開(kāi)發(fā)的實(shí)踐項(xiàng)目。結(jié)果表明，干熱巖儲(chǔ)層的溫度隨地層深度的增加呈現(xiàn)出各種變化規(guī)律，同時(shí)壓裂產(chǎn)生的人工裂縫存在方向性和不確定性，使得注入井和生產(chǎn)井之間不能產(chǎn)生滿(mǎn)意的水力傳導(dǎo)率。而干熱巖儲(chǔ)層地質(zhì)條件也促使裂縫發(fā)育程度各不相同，其中脆性是影響儲(chǔ)層壓裂后形成縫網(wǎng)的必要因素，此外，干熱巖的層理結(jié)構(gòu)和抗拉強(qiáng)度也是影響形成縫網(wǎng)的兩個(gè)關(guān)鍵因素。因此，干熱巖熱能開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)是在地下高溫儲(chǔ)層中形成連通的復(fù)雜人工裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的水力壓裂技術(shù)源于油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要考慮流固耦合作用對(duì)裂縫擴(kuò)展的影響，而在干熱巖水力壓裂造縫過(guò)程中，還要充分考慮深層地?zé)岣邷貛?lái)的影響，所以干熱巖壓裂過(guò)程主要是熱流固耦合作用。干熱巖水力壓裂時(shí)有效應(yīng)力通過(guò)注水壓力直接獲得，當(dāng)注水壓力在井筒內(nèi)不斷升高超過(guò)地應(yīng)力和巖體抗拉強(qiáng)度時(shí)，干熱巖開(kāi)裂產(chǎn)生縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)。模擬此過(guò)程時(shí)對(duì)干熱巖井筒密封性要求很高，主要防止注水壓力過(guò)高損壞井筒卻達(dá)不到壓裂效果。而采用膨脹致裂方法既可以滿(mǎn)足水力壓裂過(guò)程中注水壓力作用，又可以省去密閉井筒防止泄壓的過(guò)程，而且此方法穩(wěn)定方便可以達(dá)到同樣效果。因此需要一種新的模擬裝置和方法，對(duì)干熱巖熱-力耦合作用下膨脹致裂縫網(wǎng)形態(tài)進(jìn)行模擬。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種模擬干熱巖致裂形成裂縫形態(tài)的裝置，以對(duì)干熱巖熱能高效開(kāi)發(fā)提供有效的技術(shù)支持。本實(shí)用新型提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果詳見(jiàn)下文闡述。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供的一種模擬干熱巖致裂形成裂縫形態(tài)的裝置，包括架體、巖芯限位結(jié)構(gòu)以及加熱裝置，其中，所述巖芯限位結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述架體上，所述巖芯限位結(jié)構(gòu)內(nèi)形成有用與放置巖芯的容納腔，所述巖芯限位結(jié)構(gòu)用以模擬當(dāng)容納腔內(nèi)的巖芯膨脹致裂時(shí)所述巖芯受到的周?chē)貞?yīng)力作用；所述加熱裝置與所述巖芯限位結(jié)構(gòu)相連接且所述加熱裝置用以對(duì)所述容納腔內(nèi)的巖芯進(jìn)行加熱以模擬地?zé)釡囟取?/p>

優(yōu)選地，所述巖芯限位結(jié)構(gòu)包括厚壁筒，所述厚壁筒放置在所述架體上且所述巖芯能放置在所述厚壁筒內(nèi)，所述厚壁筒為分體結(jié)構(gòu)且拆卸所述厚壁筒時(shí)能便于觀(guān)察巖芯裂縫形態(tài)；所述裝置還包括填充材料，所述填充材料用于填充在所述厚壁筒與所述巖芯之間的縫隙以便于模擬所述巖芯在膨脹致裂的過(guò)程中受到的周向地應(yīng)力的作用。

優(yōu)選地，所述厚壁筒包括兩個(gè)半圓厚壁筒，每個(gè)所述半圓厚壁筒沿高度方向上的兩端均存在有連接部，所述連接部向遠(yuǎn)離厚壁筒中心位置的方向延伸，兩個(gè)所述半圓厚壁筒相對(duì)應(yīng)的連接部通過(guò)連接件可拆卸連接；兩個(gè)所述半圓厚壁筒中其中一個(gè)所述半圓厚壁筒的連接部上設(shè)置有頂開(kāi)孔，所述頂開(kāi)孔用于兩個(gè)所述半圓厚壁筒的拆卸。

優(yōu)選地，所述填充材料為紫銅皮和/或薄鐵片。