CN109991275A - 一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法 - Google Patents
一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109991275A CN109991275A CN201910354993.5A CN201910354993A CN109991275A CN 109991275 A CN109991275 A CN 109991275A CN 201910354993 A CN201910354993 A CN 201910354993A CN 109991275 A CN109991275 A CN 109991275A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchange
- rock
- water
- kettle
- rock sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 137
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 105
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 101100298222 Caenorhabditis elegans pot-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明提供的一种用于裂缝***换热效率的测试***及方法，包括储水罐、缓冲室、注水泵、换热釜、抽水泵和废液筒，其中，储水罐内填充有冷水，储水罐的出水口连接缓冲室的入口，缓冲室的出口经过注水泵连接换热釜的入口，换热釜的出口经过抽水泵连接废液筒的入口，换热釜上开设有排气阀；换热釜内放置有若干个岩石岩样，形成不同的缝隙***；缓冲室和岩石岩样上均设置有加热装置；克服了目前无法在实验室条件下便捷地测试不同裂缝***换热效率的缺点，能够利用实验室手段，制作不同换热面积的裂缝***模型，制作过程简单、易操作，可仿真模拟在一定裂缝密度和反应时间条件下的热交换过程。
Description
技术领域
本发明涉及地热开发技术领域，特别涉及一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法。
背景技术
地热资源是一种储量大、效率高、稳定性好的清洁可再生能源，对于节能减排、治理雾霾等方面具有重大意义。干热岩作为一种新型地热能源，主要指不含或仅含少量流体、温度高于180℃、其热能在当前技术经济条件下可利用的岩体。3-10km深处的干热岩总资源量约为2.5×1025J，相当于856万亿吨标煤，可见其资源潜力非常巨大。但由于干热岩地热资源多赋存于无水、致密的岩浆岩内，通常需发育天然断裂/裂缝***或经过压裂酸化改造后才具有开采价值，因此，干热岩通常又被称为增强型地热***，即enhanced geothermalsystem，简称EGS。
然而，由于天然裂缝***地下发育情况难以直接观测，压裂及酸化的产缝效果也复杂多变，且不同的裂缝***也对应着不同的孔缝连通性、裂缝密度与换热面积，因此会进一步影响最终地热资源的换热和开采效率。针对裂缝***的主要参数，目前主要采用地质踏勘、岩心观测或微地震监测等方式进行获取。但是，针对该类裂缝参数，并未将其充分利用以实现评价不同裂缝***热交换效率的最终目的。国际上最新提出了采用热敏感示踪剂对热交换面积和热交换效率进行定量化表征的想法，但其方案可行性及参数可靠性尚待进一步研究。利用数值模拟手段也可对不同裂缝***的换热效率进行模拟评价，但数值模拟参数受人为因素影响较大，且数值计算结果也需实际换热实验进行验证，因此该手段仅能用以辅助参考，尚需实测方式得以进一步印证。
目前，尚未形成合适的实验室***，以对不同裂缝***下的换热效率进行有效模拟和测试。尽管少数学者已提出模拟***的初步设想，但往往仅限于数值模拟手段，并未形成实体实验设备，在可信度方面和预期还存在一定差距。因此，有必要形成一种方便使用的测试不同裂缝***换热效率的实验***，以满足对地热开发、尤其是干热岩开发的实际需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法，解决了现有的裂缝***热交换效率无法有效地进行模拟和测试，导致不能满足干热岩开发的实际需要。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种用于裂缝***换热效率的测试***，包括储水罐、缓冲室、注水泵、换热釜、抽水泵和废液筒，其中，储水罐内填充有冷水，储水罐的出水口连接缓冲室的入口，缓冲室的出口经过注水泵连接换热釜的入口，换热釜的出口经过抽水泵连接废液筒的入口，换热釜上开设有排气阀；
换热釜内放置有若干个岩石岩样，形成不同的缝隙***；
缓冲室和岩石岩样上均设置有加热装置。
优选地，缓冲室内设置的加热装置包括第一加热器。
优选地，岩石岩样上设置的加热装置包括第二加热器。
优选地，缓冲室内设置有第一测温计。
优选地，换热釜内设置有第二测温计。
优选地，岩石岩样上设置有第三测温计。
一种用于裂缝***换热效率的测试***的使用方法，基于所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***，包括以下步骤：
步骤1，根据模拟对象，设定换热模型的实验参数，所述实验参数包括换热釜的注入水初始温度Tw0、岩石样品的初始温度Tr0、岩石样品的岩性、反应时间t和两个相邻的岩石样品之间的间距li，其中，岩石样品的厚度h与换热釜等高；
步骤2，根据步骤1设定的实验参数，选取岩石样品，并根据设定的岩石样品之间的间距，将选取的岩石样品放置在换热釜内；
步骤3，将储水罐中的冷水注入缓冲室并加热至预设的注入水初始温度Tw0；
步骤4，将岩石样品加热直至预设温度Tr0，打开排气阀，开启注水泵，向换热釜中迅速注满已预热的水，关闭排气阀；
步骤5，待反应时间t后，测量岩石样品的温度和换热釜中热水的温度，分别得到换热釜中的热水终止温度Twi和岩石样品的终止温度Tri；
步骤6，根据步骤5得到的换热釜中的热水终止温度Twi和岩石样品的终止温度Tri计算第i个裂缝***的裂缝密度、换热面积和换热效率。
优选地，步骤6中，通过下式计算第i个裂缝***的裂缝密度Di：
通过下式计算第i个裂缝***的换热面积Si：
Si＝4·ni·li·h
式中，ni为第i个裂缝***中岩石岩样的数量；
通过下式计算第i个裂缝***的换热效率εi：
式中，Qi为实际换热量；Qimax为理论最大可换热量；
Qi＝cw·mw·(Twi-Tw0)
＝cw·ρw·Vw·(Twi-Tw0)
＝cw·ρw·(Vtotal-Vr)·(Twi-Tw0)
式中，cw代表水的比热容，ρw代表水的密度，Vtotal代表换热釜的总体积，Vr代表岩石岩样的总体积；
式中，cr代表岩石岩样的比热容，ρr代表岩石岩样的密度。
优选地，储水罐中注入的水的温度小于等于换热釜的注入水初始温度Tw0；岩石岩样的初始温度小于等于岩石样品的初始温度Tr0。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于裂缝***换热效率的测试***及方法，利用不同的岩石样品进行组合，形成不同的缝隙***，由储水罐、缓冲室、注水泵、换热釜、抽水泵和废液筒组成裂缝***实验模型，该裂缝***实验模型能够有效地模拟在一定裂缝密度和反应时间条件下的热交换过程，同时，由于反应时间也是实验过程中的可控变量之一，因此也可在测试分析中考虑时间对换热效率的影响。该裂缝***实验模型因与TOUGH系列软件中的裂缝***数值模型具有较高的相似度，因此也可用于验证TOUGH系列软件计算结果的可靠性。本发明利用相对简易的模拟手段，可方便、快捷地测试不同裂缝***的换热效率，在地热储层改造和开发阶段具有较好的推广意义。
本发明克服了目前无法在实验室条件下便捷地测试不同裂缝***换热效率的缺点，能够利用实验室手段，制作不同换热面积的裂缝***模型，制作过程简单、易操作，可仿真模拟在一定裂缝密度和反应时间条件下的热交换过程。
附图说明
图1是本发明涉及的测试***结构示意图；
图2是本发明涉及的测试方法流程示意图；
图3是本发明的不同裂缝***示意图，其中，图3a是1*1裂缝网络模型；图3b是2*2裂缝网络模型；图3c是4*4裂缝网络模型；图3d是8*8裂缝网络模型；
其中，1、储水罐 2、第一导管 3、第一阀门 4、第二导管 5、缓冲室 6、第一加热器7、第一测温计 8、第一测温计 9、第二阀门 10、第四导管 11、注水泵 12、第五导管 13、体积流量计 14、直角导管 15、换热釜 16、第二测温计 17、岩石岩样 18、第二加热器 19、第三测温计 20、第五导管 21、抽水泵 22、第六导管 23、第三阀门 24、排水管 25、废液筒26、计时器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
本发明首先在换热模型的基础上，明确实验模拟参数，并根据换热釜的尺寸与需模拟的裂缝***，制备相应的岩石样品。其次，组装实验仪器，关闭所有阀门，向储水罐和换热釜中分别放入冷水和制备好的岩样，并分别将冷水和岩样加热至预设温度，保持一段时间。再次，开启注水泵，向换热釜中迅速注满预热后的水，将水和岩样充分接触热交换一段时间t后，依次记录不同类型裂缝***对应的最终热水温度和最终岩样温度，并分别计算各裂缝***的裂缝密度、换热面积和换热效率。最后进行实验后处理，关闭***中所有配件，拆卸***各实验仪器，清洗管路与设备。
如图1所示，本发明提供的一种测试裂缝***换热效率的***，包括装有冷水的储水罐1，储水罐1通过第一导管2、第一阀门3和第二导管4与缓冲室5相接，缓冲室5通过第三导管8、第二阀门9和第四导管10与注水泵11相接，注水泵11通过第五导管12与体积流量计13相连，体积流量计13通过直角导管14与换热釜15入水口相接，换热釜15出水口通过第五导管20与抽水泵21相接，抽水泵21通过第六导管22、第三阀门23和排水管24通入废液筒25。***配有计时器26以供换热过程计时使用。
缓冲室5内设置有第一加热器6和第一测温计7。
换热釜15内设置有第二测温计16，同时，换热釜15内放置有若干个阵列式布置的岩石岩样17，每个岩石岩样17上设置有第二加热器18和第三测温计19。
所述储水罐1内盛有的冷水的温度应略低于注入换热釜15时的水温，储水容量应不低于3000ml。
所述的缓冲室5内的储水容量应不低于3000ml。
所述的第一测温计7、第二测温计16和第三测温计19的量程应为0-100℃，测量精度为0.1℃，测温计的测温点应分别伸入缓冲室5、换热釜15和岩石岩样17内部，测温计的示数可在室外和釜外清晰读取。
所述的第一加热器6可在1h内将缓冲室5内冷水从室温加热至50℃。
所述的第二加热器18可在1h内将岩石岩样17从室温加热至100℃。
所述的注水泵11和抽水泵21可提供0-1MPa范围内的注水/抽水动力，调节精度为0.01MPa。
所述的体积流量计13的流量测试范围为0-3000ml/min，最大耐压1MPa，最高耐温50℃。
所述的换热釜15内腔尺寸以25cm×25cm×5cm为宜，其中50cm×50cm截面为顶面，换热釜15外缘可添加绝热材料以保证釜内换热过程为封闭绝热过程。
换热釜15顶面一侧设置可开启/关闭的排气阀，以保证顺利向釜内抽/注液体。
所述的岩石岩样17尺寸根据需模拟裂缝***间距确定，但其最小尺寸不宜小于2cm×2cm×5cm，岩石岩样17在换热釜15内呈立柱状均匀放置。
所述的排水管24应伸入废液筒25底部，防止废液溅出污染。
所述的废液筒25内至少可盛3000ml的废液。
所述的计时器26应具备记录时长功能，所记录的最长时间为72h，最小时间精度为0.1s。***中所述的所有阀门、导管和设备应保证密封性与绝热性良好，在1MPa压力、100℃温度条件下不发生显著变形与漏液。
参照图1，本发明的裂缝***换热效率分析测试***的操作步骤为：
步骤1，根据模拟对象，构建换热模型，确定实验参数。
明确实验参数是开展实验模拟的先决条件。首先，根据需模拟的换热场景，设定换热釜的注入水初始温度Tw0、岩体初始温度Tr0、岩体岩性、反应时间t和两个相邻的岩石样品之间的间距，设定岩样的厚度h与换热釜15高度一致。
步骤2，根据换热釜15尺寸与需模拟的裂缝***，制备岩石样品。
根据步骤1中设定的裂缝***间距l1，挑选对应岩性的完整岩样，制备尺寸为l1×l1×h的岩石样品。鉴于后续裂缝***所涉及的岩样数会呈平方级增多，此时可仅制备1块岩石样品。
步骤3，检测***各部件是否完好无损，组装实验仪器，关闭所有阀门，向储水罐1中注入冷水，向换热釜15中均匀放入制备好的岩石岩样17。
根据实验***示意图，在确定各部件完好无损后，按顺序组装各实验仪器。储水罐1中可预先注满冷水，冷水温度应不高于模型注入水温度Tw0。同时，将制好的岩石岩样17呈立柱状放入换热釜15内，岩样与釜内缘间的距离应均匀且适当，岩石岩样17底面和顶面应分别配备加热器18和测温计19，加热器18和测温计19的作用端应置于岩石岩样17内部，而其控制端和显示端应置于换热釜15外侧。岩石岩样17的初始温度应不高于模型岩体温度Tr0。***中所有泵、体积流量计、阀门均应调至关闭状态，废液筒25可保留少量残液以防废液溅出。
步骤4，将冷水注入缓冲室5并加热至预设温度Tw0后，保持一段时间。
打开阀门3，将储水罐1中冷水注入缓冲室5。待缓冲室5内液量足够后，关闭阀门3，启动加热器6，并随时观察测温计7的示数变化。待测温计7示数达到模型注入水温度Tw0后，关闭加热器6。若在关闭加热器后仍出现少许升温，则可开启阀门3并向缓冲室5中注入少量冷水混合平衡。最终关闭阀门3。
步骤5，加热岩石岩样17至预设温度Tr0，并保持一段时间。
启动加热器18加热岩石岩样17，并随时观察测温计19的示数变化。待测温计19示数达到模型岩体温度Tr0后，关闭加热器18。
步骤6，打开排气阀，开启注水泵11，向换热釜15中迅速注满已预热的水，关闭排气阀。
待缓冲室5内注入水温度和岩石岩样17温度分别达到预设温度后，打开阀门9，打开换热釜15排气阀，启动注水泵11和体积流量计13，并迅速向换热釜15内注入足量温度为Tw0的水。待水刚好注满换热釜15的间隙后，关闭注水泵11和体积流量计13，关闭阀门9和排气阀，并同时启动计时器26，观测测温计16和测温计19的示数变化。水注满换热釜15的标志可定量化表征为体积流量计13示数达到：
(25×25×5-n1×l1×l1×h)ml
式中，n1代表岩样数。
步骤7，待反应时间达到t时，记录测温计16和测温计19的对应示数，同时开启抽水泵21，抽尽换热釜15内的残余液体。
待反应时间达到t时，记录测温计16和测温计19示数，分别为Tw1和Tr1，打开换热釜16排气阀，打开阀门23，启动抽水泵21，迅速抽走换热釜15内所有液体，待不再有残余液体从排水管24排出时，关闭抽水泵21。废液筒25内废液应立即转移，保证下次实验中该废液筒25可继续使用。
步骤8，重复步骤2至步骤7，分布测量记录不同裂缝***下、反应时间t后的热水温度和岩样温度。
排尽换热釜15内热水并敞开放凉一段时间后，用镊子依次取出岩石岩样17，并针对裂缝间距为li(i＝2,3,4…)的裂缝***，分别制作尺寸为li×li×h的同岩性岩石样品，依次重复步骤2至步骤7，分别获取在注入水温度为Tw0、岩体温度为Tr0、反应时间为t等条件下的热水终止温度Twi和岩体终止温度Tri，并逐项记录。
步骤9，根据步骤8的测试结果，计算不同裂缝***的裂缝密度、换热面积和换热效率，并进行记录。
根据步骤8的测试结果，分别计算第i个裂缝***所对应的裂缝密度Di为：
换热面积Si为：
Si＝4·ni·li·h，
式中，ni代表第i个裂缝***中岩样的数量(如图3)。由于需确保不同裂缝***间的结果具有可对比性，故应保证注入水的总体积与岩样的总体积始终保持一致，则如下等式应恒成立：
式中，Vr代表岩样总体积。因此，换热面积Si可进一步表示为：
即裂缝间距1i越小，换热面积Si越大。
换热效率εi为：
式中，Qi代表实际换热量，Qmax代表理论最大可换热量。Qi可通过实际水温变化表示，即：
Qi＝cw·mw·(Twi-Tw0)
＝cw·ρw·Vw·(Twi-Tw0)
＝cw·ρw·(Vtotal-Vr)·(Twi-Tw0)，
式中，cw代表水的比热容，ρw代表水的密度，Vtotal代表换热釜15的总体积，Vr代表岩石岩样17的总体积。而理论最大可传热量Qimax则应表示为：
QimaX＝cw·ρw·(Vtotal-Vr)(Tiw-eq-Tw0)，
式中，Tiw-eq为理论最终热平衡时，热反应釜15内水和岩样的共同最终温度，则应有关系式：
Tiw-eq＝Tir-eq，
式中，Tiw-eq代表热水在热平衡时的温度，Tir-eq代表岩样在热平衡时的温度。根据能量守恒定律，水吸收的热量与岩样释放的热量应相等，即：
cw·ρw·(Vtotal-Vr)·(Tiw-eq-Tw0)＝cr·ρr·Vr·(Tr0-Tir-eq)，
式中，cr代表岩样的比热容，ρr代表岩样的密度，联立后解得：
因此，Qimax和εi可分别进一步表述为：
最后，逐项记录所有实验参数，参数记录可参考如下表格：
步骤10，实验后处理，关闭***中所有注水泵、抽水泵和体积流量计，拆卸***各实验仪器，清洗管路与设备。
待所有观测分析完毕且***停止稳定后，关闭注水泵11和抽水泵21，关闭阀门3、阀门9和阀门23，依次拆卸***各仪器设备，利用洗涤剂或清水清洗***各仪器管路和换热釜15，将废液筒25内残液倒入专门容器进行后续处理，储水罐1内冷水可放入专门储液容器以备后续实验开展。
本发明克服了目前无法在实验室条件下便捷地测试不同裂缝***换热效率的缺点，能够利用实验室手段，制作不同换热面积的裂缝***模型，制作过程简单、易操作，可仿真模拟在一定裂缝密度和反应时间条件下的热交换过程。同时，由于反应时间也是实验过程中的可控变量之一，因此也可在测试分析中考虑时间对换热效率的影响。该裂缝***实验模型因与TOUGH系列软件中的裂缝***数值模型具有较高的相似度，因此也可用于验证TOUGH系列软件计算结果的可靠性。本发明利用相对简易的模拟手段，可方便、快捷地测试不同裂缝***的换热效率，在地热储层改造和开发阶段具有较好的推广意义。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明的实施范围，所以其等同组件的置换，或依本发明保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本发明涵盖的范畴。
Claims (9)
1.一种用于裂缝***换热效率的测试***，其特征在于，包括储水罐(1)、缓冲室(5)、注水泵(11)、换热釜(15)、抽水泵(21)和废液筒(25)，其中，储水罐(1)内填充有冷水，储水罐(1)的出水口连接缓冲室(5)的入口，缓冲室(5)的出口经过注水泵(11)连接换热釜(15)的入口，换热釜(15)的出口经过抽水泵(21)连接废液筒(25)的入口，换热釜(15)上开设有排气阀；
换热釜(15)内放置有若干个岩石岩样，形成不同的缝隙***；
缓冲室(5)和岩石岩样上均设置有加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***，其特征在于，缓冲室(5)内设置的加热装置包括第一加热器(6)。
3.根据权利要求1所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***，其特征在于，岩石岩样上设置的加热装置包括第二加热器(18)。
4.根据权利要求1所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***，其特征在于，缓冲室(5)内设置有第一测温计(7)。
5.根据权利要求1所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***，其特征在于，换热釜(15)内设置有第二测温计(16)。
6.根据权利要求1所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***，其特征在于，岩石岩样(17)上设置有第三测温计(19)。
7.一种用于裂缝***换热效率的测试***的使用方法，其特征在于，基于权利要求1至6中任一项所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***，包括以下步骤：
步骤1，根据模拟对象，设定换热模型的实验参数，所述实验参数包括换热釜(15)的注入水初始温度Tw0、岩石样品的初始温度Tr0、岩石样品的岩性、反应时间t和两个相邻的岩石样品之间的间距li，其中，岩石样品的厚度h与换热釜(15)等高；
步骤2，根据步骤1设定的实验参数，选取岩石样品，并根据设定的岩石样品之间的间距，将选取的岩石样品放置在换热釜(15)内；
步骤3，将储水罐(1)中的冷水注入缓冲室(5)并加热至预设的注入水初始温度Tw0；
步骤4，将岩石样品(17)加热直至预设温度Tr0，打开排气阀，开启注水泵(11)，向换热釜(15)中迅速注满已预热的水，关闭排气阀；
步骤5，待反应时间t后，测量岩石样品的温度和换热釜(15)中热水的温度，分别得到换热釜(15)中的热水终止温度Twi和岩石样品的终止温度Tri；
步骤6，根据步骤5得到的换热釜(15)中的热水终止温度Twi和岩石样品的终止温度Tri计算第i个裂缝***的裂缝密度、换热面积和换热效率。
8.根据权利要求7所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***的使用方法，其特征在于，步骤6中，通过下式计算第i个裂缝***的裂缝密度Di：
通过下式计算第i个裂缝***的换热面积Si：
Si＝4·ni·li·h
式中，ni为第i个裂缝***中岩石岩样的数量；
通过下式计算第i个裂缝***的换热效率εi：
式中，Qi为实际换热量；Qimax为理论最大可换热量；
Qi＝cw·mw·(Twi-Tw0)
＝cw·ρw·Vw·(Twi-Tw0)
＝cw·ρw·(Vtotal-Vr)·(Twi-Tw0)
式中，cw代表水的比热容，ρw代表水的密度，Vtotal代表换热釜(15)的总体积，Vr代表岩石岩样(17)的总体积；
式中，cr代表岩石岩样的比热容，ρr代表岩石岩样的密度。
9.根据权利要求7所述的一种用于裂缝***换热效率的测试***的使用方法，其特征在于，储水罐(1)中注入的水的温度小于等于换热釜(15)的注入水初始温度Tw0；岩石岩样(17)的初始温度小于等于岩石样品的初始温度Tr0。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910354993.5A CN109991275A (zh) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | 一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910354993.5A CN109991275A (zh) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | 一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109991275A true CN109991275A (zh) | 2019-07-09 |
Family
ID=67135644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910354993.5A Pending CN109991275A (zh) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | 一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109991275A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117489983A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 江苏常氢科技工程研究院有限公司 | 一种站用储氢罐及储氢罐运输装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2153664C1 (ru) * | 1999-03-04 | 2000-07-27 | Попов Юрий Анатольевич | Способ экспрессного определения теплопроводности твердых материалов и устройство для его осуществления |
| CN102289980A (zh) * | 2011-05-24 | 2011-12-21 | 中国石油大学(北京) | 在水力压裂模拟试件中制备预置裂缝的方法 |
| JP2017194323A (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 京都電子工業株式会社 | 熱伝導率計 |
| CN206756728U (zh) * | 2017-04-28 | 2017-12-15 | 东北师范大学 | 一种良导体导热系数实验仪 |
| CN109211971A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-15 | 中国矿业大学 | 裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量方法 |
-
2019
- 2019-04-29 CN CN201910354993.5A patent/CN109991275A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2153664C1 (ru) * | 1999-03-04 | 2000-07-27 | Попов Юрий Анатольевич | Способ экспрессного определения теплопроводности твердых материалов и устройство для его осуществления |
| CN102289980A (zh) * | 2011-05-24 | 2011-12-21 | 中国石油大学(北京) | 在水力压裂模拟试件中制备预置裂缝的方法 |
| JP2017194323A (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 京都電子工業株式会社 | 熱伝導率計 |
| CN206756728U (zh) * | 2017-04-28 | 2017-12-15 | 东北师范大学 | 一种良导体导热系数实验仪 |
| CN109211971A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-15 | 中国矿业大学 | 裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117489983A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 江苏常氢科技工程研究院有限公司 | 一种站用储氢罐及储氢罐运输装置 |
| CN117489983B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-04-02 | 江苏常氢科技工程研究院有限公司 | 一种站用储氢罐及储氢罐运输装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106246170B (zh) | 五岩芯联测物理模拟装置及流体性质识别方法 | |
| CN109507077A (zh) | 模拟原位条件下超临界二氧化碳煤岩压裂ct成像和评价装置及其使用方法 | |
| CN104165271B (zh) | 埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法 | |
| CN108918326B (zh) | 一种高温高压岩心渗吸实验装置及方法 | |
| CN104267172A (zh) | 一种多功能一体化式土体冻融试验*** | |
| CN205898792U (zh) | 多状态原状土柱降雨入渗模块化模拟装置 | |
| CN105388254A (zh) | 高温高压泡沫压裂液滤失伤害实验*** | |
| CN106353359A (zh) | 一种测试土体试样热物性参数的装置 | |
| CN103091358A (zh) | 地源热泵岩土热响应测试室内模型试验装置及其应用 | |
| CN201166615Y (zh) | 一种地源热泵地埋管换热量测试仪 | |
| CN109064864A (zh) | 一种模拟地热尾水回灌路径的装置及其使用方法 | |
| CN109668923A (zh) | 一种冻土上限变化规律测试方法 | |
| CN205879561U (zh) | 一种u型地埋管换热器热湿传递性能模拟测试装置 | |
| CN106501127A (zh) | 调剖用凝胶动态性能评价方法及装置 | |
| CN106018747A (zh) | 煤矸石淋滤液入渗土柱模拟***及特征参数测定方法 | |
| CN114324603B (zh) | 冻融循环作用下基于充填节理波阻抗的岩石劣化测试方法 | |
| CN109991275A (zh) | 一种用于裂缝***换热效率的测试***及使用方法 | |
| CN107607428A (zh) | 一种实时监测混凝土类材料吸水率的监测***及方法 | |
| CN113125487A (zh) | 含甲烷水合物沉积物持水性参数及孔隙水分布特性的测试装置及其方法 | |
| CN209878558U (zh) | 一种测量含水层渗漏和热散失参数的装置 | |
| CN106442603A (zh) | 一种模拟不同热负荷下土体热物性参数的测试方法 | |
| CN207096150U (zh) | 地热复合保温管道水下保温性能试验装置 | |
| CN206096001U (zh) | 一种模拟测试装置 | |
| CN105696991B (zh) | 非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法 | |
| CN112362485A (zh) | 一种水合物沉积物的多功能综合试验***及试验方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |