一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置，是由熱能置換液注入系統(tǒng)、高壓氣體注入系統(tǒng)、混合器、導流池系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、回壓裝置、濾失量測量系和高壓管閥組件組成，熱能置換液注入系統(tǒng)和高壓氣體注入系統(tǒng)分別連接在混合器上，混合器連接在導流池系統(tǒng)的進口上，信息采集系統(tǒng)連接在導流池系統(tǒng)上，回壓裝置和濾失量測量系統(tǒng)分別連接在導流池系統(tǒng)的出口上，各系統(tǒng)通過高壓管閥組件進行連接；本發(fā)明能夠更加接近實際環(huán)境，安全耐用，采用大尺寸試樣，規(guī)避了因尺寸效應對實驗結果帶來的影響，可以通過液體和氣體兩種方式進行熱能置換，并且利用高壓氣體的鉆透繁衍功能，極大限度的提高熱采收率，降低開采成本。
【專利說明】
一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及能源領域的一種置換裝置，特別涉及一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，對能源的需求量越來越大，煤、石油、天然氣等常規(guī)能源都是一次性能源，不但面臨剩余儲量不斷減少、嚴重枯竭的問題，還存在環(huán)境污染巨大的問題，所以，大力發(fā)展新能源勢在必行。而干熱巖地熱是其中最具應用價值和利用潛力的清潔能源，干熱巖資源探明儲量相當于石油、天然氣和煤炭能力的30倍左右。目前主要開采利用的水熱型地熱資源僅占資源的10%左右，而占有較大比例的干熱巖資源，開發(fā)利用力度則比較小，因此，需要一種大尺寸的干熱巖裂隙熱能置換裝置來模擬進行原位地下液體和氣體熱能置換的實際狀態(tài)和換熱效率，以加深對以上問題的認識，以便使該項技術得到更廣泛的推廣應用。
[0003]干熱巖地熱開發(fā)是一個復雜的系統(tǒng)工程，在這個過程中存在很多科學問題和工程問題。由于其前期投資巨大，一般在工程真正實施之前，需要準確地評估場地的資源儲量和合理預測人工改造后儲層的熱產(chǎn)出能力，而現(xiàn)場試驗的難度太大成本過高，所以進行室內(nèi)試驗模擬是行之有效的方法之一。目前，國內(nèi)外采用的干熱巖原位熱能置換試驗裝置的實驗樣品，大多為規(guī)格較小的圓柱形試樣，尺寸太小，導致試驗結果受尺寸效應的影響很大，實驗結果不準確，熱采收率低，開采成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是要解決上述現(xiàn)有的國內(nèi)外干熱巖原位換熱試驗裝置的實驗樣品大多為規(guī)格較小的圓柱形試樣，尺寸太小，導致試驗結果受尺寸效應的影響很大，實驗結果不準確，熱采收率低，開采成本高等問題，而提供一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置。
[0005]本發(fā)明是由熱能置換液注入系統(tǒng)、高壓氣體注入系統(tǒng)、混合器、導流池系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、回壓裝置、濾失量測量系和高壓管閥組件組成，熱能置換液注入系統(tǒng)和高壓氣體注入系統(tǒng)分別連接在混合器上，混合器連接在導流池系統(tǒng)的進口上，信息采集系統(tǒng)連接在導流池系統(tǒng)上，回壓裝置和濾失量測量系統(tǒng)分別連接在導流池系統(tǒng)的出口上，各系統(tǒng)通過高壓管閥組件進行連接；
[0006]熱能置換液注入系統(tǒng)包括恒壓恒速栗、第一開采液注入容器、第二開采液注入容器，第一開采液注入容器和第二開采液注入容器兩端分別連接在恒壓恒速栗和混合器上；
[0007]高壓氣體注入系統(tǒng)包括氣體增壓栗、第一氣體增壓容器、第二氣體增壓容器，第一氣體增壓容器和第二氣體增壓容器兩端分別連接在氣體增壓栗和混合器上；
[0008]導流池系統(tǒng)內(nèi)具有導流池、測溫裝置、恒溫系統(tǒng)和豎向加壓系統(tǒng)，測溫裝置、恒溫系統(tǒng)和豎向加壓系統(tǒng)分別與導流池連接；
[0009]所述的導流池包括導流池主體，第一活塞、第二活塞、第一密封墊圈、第二密封墊圈、密封金屬板、第一巖板、第二巖板，第一巖板和第二巖板分別設置在第一活塞和第二活塞之間，第一巖板和第二巖板之間具有支撐劑，第一密封墊圈設置在第一活塞上，第二密封墊圈設置在第二活塞上，密封金屬板固定設置在第一活塞上，導流池主體上具有導流池槽和測溫孔；
[0010]所述的測溫裝置具有五個測溫傳感器；
[0011]所述的信息采集系統(tǒng)包括采集器、計算機和打印機；
[0012]所述回壓裝置內(nèi)具有高壓手搖栗、回壓緩沖容器和精密壓力表；
[0013]所述濾失量測量系統(tǒng)包括液體濾失量測量系統(tǒng)和氣體濾失量測量系統(tǒng)，所述液體濾失量測量系統(tǒng)具有天平，所述氣體濾失量測量系統(tǒng)具有氣體流量計；
[0014]所述導流池主體、密封金屬板為高強度不銹鋼材料；
[0015]所述第一活塞和第二活塞為哈氏合金材料；
[0016]所述第一密封墊圈和第二密封墊圈為全氟醚橡膠材料；
[0017]所述豎向加壓系統(tǒng)為液壓加壓。
[0018]本發(fā)明的工作原理和過程:
[0019]工作時，將三個測溫傳感器分別通過套管插入測溫孔中，通過豎向加壓系統(tǒng)對導流池施加豎向壓力，通過恒溫裝置對導流池施加高溫，待實驗壓力和溫度穩(wěn)定后，進行熱能置換實驗，換熱試采流體經(jīng)過第一開采液注入容器和第二開采液注入容器，并通過恒壓恒速栗加壓，高壓氣體經(jīng)過第一氣體增壓容器和第二氣體增壓容器，并通過氣體增壓栗增壓作用形成高壓，換熱試采流體和高壓氣體由混合器進入導流池的進口內(nèi)，在高溫高壓下進行充分的熱能置換后，從導流池的出口流出，通過回壓裝置進行回壓，冷卻后經(jīng)濾失量測量系統(tǒng)7進行濾失量測量，實驗過程中需要進行數(shù)據(jù)采集，在導流池的側面有三個溫度傳感器，通過信息采集系統(tǒng)采集導流池中的溫度、進出口溫度和壓力，壓力和溫度施加可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，實驗結束后需緩慢釋放壓力，降低溫度后，方可拆卸實驗組件，實驗完畢后，對導流池進行清洗，清洗液通過管線閥門、放空，重復清理幾次，進入下一個實驗。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明能夠更加接近實際環(huán)境，結構新穎，安全耐用，采用大尺寸試樣，規(guī)避了因尺寸效應對實驗結果帶來的影響，可以通過液體和氣體兩種方式進行熱能置換，并且利用高壓氣體的鉆透繁衍功能，極大限度的提高熱采收率，在同等開采條件下，降低開采成本。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明導流池的立體分解示意圖。
【具體實施方式】
[0024]請參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明是由熱能置換液注入系統(tǒng)1、高壓氣體注入系統(tǒng)2、混合器3、導流池系統(tǒng)4、信息采集系統(tǒng)5、回壓裝置6、濾失量測量系7和高壓管閥組件8組成，熱能置換液注入系統(tǒng)I和高壓氣體注入系統(tǒng)2分別連接在混合器3上，混合器3連接在導流池系統(tǒng)4的進口上，信息采集系統(tǒng)5連接在導流池系統(tǒng)4上，回壓裝置6和濾失量測量系統(tǒng)7分別連接在導流池系統(tǒng)4的出口上，各系統(tǒng)通過高壓管閥組件8進行連接；
[0025]熱能置換液注入系統(tǒng)I包括恒壓恒速栗11、第一開采液注入容器12、第二開采液注入容器13，第一開采液注入容器12和第二開采液注入容器13兩端分別連接在恒壓恒速栗11和混合器3上；
[0026]高壓氣體注入系統(tǒng)2包括氣體增壓栗21、第一氣體增壓容器22、第二氣體增壓容器23，第一氣體增壓容器22和第二氣體增壓容器23兩端分別連接在氣體增壓栗21和混合器3上；
[0027]導流池系統(tǒng)4內(nèi)具有導流池41、測溫裝置44、恒溫系統(tǒng)43和豎向加壓系統(tǒng)42，測溫裝置44、恒溫系統(tǒng)43和豎向加壓系統(tǒng)42分別與導流池41連接；
[0028]所述的導流池41包括導流池主體419，第一活塞411、第二活塞412、第一密封墊圈413、第二密封墊圈414、密封金屬板415、第一巖板416、第二巖板417，第一巖板416和第二巖板417分別設置在第一活塞411和第二活塞412之間，第一巖板416和第二巖板417之間具有支撐劑418，第一密封墊圈413設置在第一活塞411上，第二密封墊圈414設置在第二活塞412上，密封金屬板415固定設置在第一活塞411上，導流池主體419上具有導流池槽4191和測溫孔4192;
[0029]所述的測溫裝置44具有五個測溫傳感器；
[0030]所述的信息采集系統(tǒng)5包括采集器、計算機和打印機；
[0031]回壓裝置6內(nèi)具有高壓手搖栗、回壓緩沖容器和精密壓力表；
[0032]所述濾失量測量系統(tǒng)7包括液體濾失量測量系統(tǒng)71和氣體濾失量測量系統(tǒng)72，所述液體濾失量測量系統(tǒng)71具有天平，所述氣體濾失量測量系統(tǒng)72具有氣體流量計；
[0033]所述導流池主體419、密封金屬板415為高強度不銹鋼材料；
[0034]所述第一活塞411和第二活塞412為哈氏合金材料；
[0035]所述第一密封墊圈413和第二密封墊圈414為全氟醚橡膠材料；
[0036]所述豎向加壓系統(tǒng)42為液壓加壓。
[0037]本發(fā)明的工作原理和過程:
[0038]參閱圖1和圖2所示，工作時，將三個測溫傳感器分別通過套管插入測溫孔4192中，通過豎向加壓系統(tǒng)42對導流池41施加豎向壓力，通過恒溫裝置44對導流池41施加高溫，待實驗壓力和溫度穩(wěn)定后，進行熱能置換實驗，換熱試采流體經(jīng)過第一開采液注入容器12和第二開采液注入容器13，并通過恒壓恒速栗11加壓，高壓氣體經(jīng)過第一氣體增壓容器22和第二氣體增壓容器23，并通過氣體增壓栗21增壓作用形成高壓，換熱試采流體和高壓氣體由混合器3進入導流池41的進口內(nèi)，在高溫高壓下進行充分的熱能置換后，從導流池41的出口流出，通過回壓裝置6進行回壓，冷卻后經(jīng)濾失量測量系統(tǒng)7進行濾失量測量，實驗過程中需要進行數(shù)據(jù)采集，在導流池41的側面有三個溫度傳感器，通過信息采集系統(tǒng)5采集導流池41中的溫度、進出口溫度和壓力，壓力和溫度施加可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，溫度可達200°C，壓力可達lOMPa，實驗結束后需緩慢釋放壓力，降低溫度后，方可拆卸實驗組件，實驗完畢后，對導流池進行清洗，清洗液通過管線閥門、放空，重復清理幾次，進入下一個實驗。
【主權項】
1.一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置，其特征在于:是由熱能置換液注入系統(tǒng)(I)、高壓氣體注入系統(tǒng)(2)、混合器(3)、導流池系統(tǒng)(4)、信息采集系統(tǒng)(5)、回壓裝置(6)、濾失量測量系(7)和高壓管閥組件(8)組成，熱能置換液注入系統(tǒng)(I)和高壓氣體注入系統(tǒng)(2)分別連接在混合器(3)上，混合器(3)連接在導流池系統(tǒng)(4)的進口上，信息采集系統(tǒng)(5)連接在導流池系統(tǒng)(4)上，回壓裝置(6)和濾失量測量系統(tǒng)(7)分別連接在導流池系統(tǒng)(4)的出口上，各系統(tǒng)通過高壓管閥組件(8)進行連接； 熱能置換液注入系統(tǒng)(I)包括恒壓恒速栗(11)、第一開采液注入容器(12)、第二開采液注入容器(13)，第一開采液注入容器(12)和第二開采液注入容器(13)兩端分別連接在恒壓恒速栗(11)和混合器(3)上； 高壓氣體注入系統(tǒng)(2)包括氣體增壓栗(21)、第一氣體增壓容器(22)、第二氣體增壓容器(23)，第一氣體增壓容器(22)和第二氣體增壓容器(23)兩端分別連接在氣體增壓栗(21)和混合器(3)上； 導流池系統(tǒng)(4)內(nèi)具有導流池(41)、測溫裝置(44)、恒溫系統(tǒng)(43)和豎向加壓系統(tǒng)(42)，測溫裝置(44)、恒溫系統(tǒng)(43)和豎向加壓系統(tǒng)(42)分別與導流池(41)連接； 所述的導流池(41)包括導流池主體(419)，第一活塞(411)、第二活塞(412)、第一密封墊圈(413)、第二密封墊圈(414)、密封金屬板(415)、第一巖板(416)、第二巖板(417)，第一巖板(416)和第二巖板(417)分別設置在第一活塞(411)和第二活塞(412)之間，第一巖板(416)和第二巖板(417)之間具有支撐劑(418)，第一密封墊圈(413)設置在第一活塞(411)上，第二密封墊圈(414)設置在第二活塞(412)上，密封金屬板(415)固定設置在第一活塞(411)上，導流池主體(419)上具有導流池槽(4191)和測溫孔(4192); 所述的測溫裝置(44)具有五個測溫傳感器； 所述的信息采集系統(tǒng)(5)包括采集器、計算機和打印機； 所述回壓裝置(6)內(nèi)具有高壓手搖栗、回壓緩沖容器和精密壓力表； 所述濾失量測量系統(tǒng)(7)包括液體濾失量測量系統(tǒng)(71)和氣體濾失量測量系統(tǒng)(72)，所述液體濾失量測量系統(tǒng)(71)具有天平，所述氣體濾失量測量系統(tǒng)(72)具有氣體流量計。2.根據(jù)權利要求1所述的一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置，其特征在于:所述第一活塞(411)和第二活塞(412)為哈氏合金材料。3.根據(jù)權利要求1所述的一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置，其特征在于:所述第一密封墊圈(413)和第二密封墊圈(414)為全氟醚橡膠材料。4.根據(jù)權利要求1所述的一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置，其特征在于:所述豎向加壓系統(tǒng)(42)為液壓加壓。5.根據(jù)權利要求1所述的一種大尺寸導流池干熱巖裂隙熱能置換裝置，其特征在于:所述導流池主體(419)、密封金屬板(415)為高強度不銹鋼材料。
【文檔編號】G01N25/20GK105823795SQ201610397265
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】張延軍, 周玲, 胡忠君, 張通, 于子望, 雷治紅, 朱成成, 類紅磊, 呂天奇
【申請人】吉林大學