CN114882787A - 一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置，主要涉及裂隙型地热科学研究领域。一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置，包括支架与数据收集控制器，所述支架一侧安装入口定水头箱，所述支架另一侧安装出口定水头箱，所述入口定水头箱下方设有储水箱、回水箱与恒温器，所述入口定水头箱通过补水管与储水箱内部连通。本发明的有益效果在于：本发明通过在实验室内建设裂隙型地热开发过程热衰减模拟装置，能够开展裂隙型地热开发过程热衰减模拟研究工作，大大降低了成本且具有多工况模拟功能，同时能够模拟时间周期可控，可针对不同开发周期的裂隙型地热地层热衰减过程，能够满足不同开采目的的裂隙型地热的前期模拟研究。
Description
技术领域
本发明主要涉及裂隙型地热科学研究领域，具体是一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置。
背景技术
在裂隙型地热开发领域，随着地热岩体的热量不断被换热介质交换、提取，若地层岩体的热量损失速率大于补充速率，地层温度会呈现不断下降的现象，长此以往，会导致地热***难以维持有效的供热，而这一过程，换热介质的流量是控制地热岩体的热量损失速率主要因素，另外，裂隙型地热多为深层地热资源，具有埋藏深、建设成本高的特点，现场钻井监测裂隙型地热开采过程热衰会大大提高建设成本，而且以往的地下水渗流、传热模式装置，大多集中于浅层地热能开发利用领域，传热样品通常以松散土、砂为基础构建，研究问题也集中在土、砂层的传热过程，缺少基岩裂隙型地热开发过程热衰减的研究装置及方法，大大限制了裂隙型地热开发利用技术的发展。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置，本发明通过在实验室内建设裂隙型地热开发过程热衰减模拟装置，能够开展裂隙型地热开发过程热衰减模拟研究工作，大大降低了成本且具有多工况模拟功能，同时能够模拟时间周期可控，可针对不同开发周期的裂隙型地热地层热衰减过程，能够满足不同开采目的的裂隙型地热的前期模拟研究，预测裂隙型地热的开发利用周期。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置，包括支架与数据收集控制器，所述支架一侧安装入口定水头箱，所述支架另一侧安装出口定水头箱，所述入口定水头箱下方设有储水箱、回水箱与恒温器，所述入口定水头箱通过补水管与储水箱内部连通，所述补水管上安装补水泵，所述入口定水头箱通过回水管与回水箱内部连通，所述入口定水头箱一侧安装进水管，所述进水管一端穿过恒温器并连接样品夹持器，所述进水管一端内壁安装进口流量传感器与进口温度传感器，所述出口定水头箱下方设有废水箱，所述出口定水头箱通过废水管与废水箱内部连通，所述出口定水头箱一侧安装出水管，所述出水管一端与样品夹持器连接，所述出水管一端内壁安装出口流量传感器与出口温度传感器，所述样品夹持器一端安装第一样品温度传感器与第二样品温度传感器，所述样品夹持器另一端安装第三样品温度传感器与第四样品温度传感器，所述样品夹持器内部安装加热带温度传感器，所述数据收集控制器分别与恒温器、进口流量传感器、进口温度传感器、出口流量传感器、出口温度传感器、第一样品温度传感器、第二样品温度传感器、第三样品温度传感器、第四样品温度传感器通过数据传输线连接。
进一步的，所述样品夹持器包括连接端I、固定端盖II、密封囊封环III、夹持器外壳IV、夹持器保温层V、加热带VI、密封囊VII。两侧密封囊封环III与夹持器外壳IV螺纹密封连接，两侧固定端盖II与夹持器外壳IV螺纹密封连接，两侧连接端I与两侧固定端盖II螺纹密封连接，环状密封囊VII被两侧密封囊封环III固定在夹持器外壳IV内壁，加热带VI在密封囊VII与夹持器外壳IV之间，呈螺旋缠绕，夹持器保温层V紧贴夹持器外壳IV外壁。
进一步的，所述储水箱与废水箱之间通过循环管连通，所述循环管上安装循环水泵。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明通过在实验室内建设裂隙型地热开发过程热衰减模拟装置，能够开展裂隙型地热开发过程热衰减模拟研究工作，大大降低了成本且具有多工况模拟功能，同时能够模拟时间周期可控，可针对不同开发周期的裂隙型地热地层热衰减过程，能够满足不同开采目的的裂隙型地热的前期模拟研究，预测裂隙型地热的开发利用周期。
附图说明
附图1是本发明结构示意图；
附图2是样品夹持器结构示意图；
附图中所示标号：1、支架；2、入口定水头箱；3、储水箱；4、补水管；5、补水泵；6、回水箱；7、回水管；8、进水管；9、恒温器；10、样品夹持器；11、带裂隙的岩石样品；12、出水管；13、出口定水头箱；14、废水管；15、废水箱；16、循环管；17、循环水泵；18、数据传输线；19、进口流量传感器；20、进口温度传感器；21、第一样品温度传感器；22、第二样品温度传感器；23、加热带温度传感器；24、第三样品温度传感器；25、第四样品温度传感器；26、出口温度传感器；27、出口流量传感器；28、数据收集控制器。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
支架1的平台固定一定高度，入口定水头箱2放置在支架1的平台上，补水管4、补水泵5、入口定水头箱2依次软管连接，补水泵5将储水箱3中的水不断泵入入口定水头箱2中，以维持入口定水头箱2固定水头高度。
回水管7与入口定水头箱2软管连接，补水泵5补充至入口定水头箱2中多余的水由回水管7回流至回水箱6中。
入口定水头箱2与进水管8连接，进水管8与样品夹持器10的连接端I连接，其中样品夹持器10的连接端I与入口定水头箱2之间的部分进水管8以螺旋方式在恒温器9中，以保证进口温度可控。
进水管8与样品夹持器10的连接端I连接处，连接进口流量传感器19、进口温度传感器20，以监测进口水的流量和温度。
样品夹持器10包括连接端I、固定端盖II、密封囊封环III、夹持器外壳IV、夹持器保温层V、加热带VI、密封囊VII。两侧密封囊封环III与夹持器外壳IV螺纹密封连接，两侧固定端盖II与夹持器外壳IV螺纹密封连接，两侧连接端I与两侧固定端盖II螺纹密封连接，环状密封囊VII被两侧密封囊封环III固定在夹持器外壳IV内壁，加热带VI在密封囊VII与夹持器外壳IV之间，呈螺旋缠绕，夹持器保温层V紧贴夹持器外壳IV外壁，起到保温作用。
第一样品温度传感器21、第二样品温度传感器22、第三样品温度传感器24、第四样品温度传感器25穿过连接端I、带裂隙的岩石样品11的预留孔***，并与连接端I密封连接，4个样品温度传感器传入深度呈均匀分布，用于监测样品温度变化，第一样品温度传感器21、第二样品温度传感器22、第三样品温度传感器24、第四样品温度传感器25监测的信号经数据传输线18发送至数据收集控制器28。
带裂隙的岩石样品11在样品夹持器10内，带裂隙的岩石样品11柱面由密封囊VII密封环抱，带裂隙的岩石样品11的裂隙与连接端I的进出口对应，保证水流能顺利通过。
加热带温度传感器23与夹持器外壳IV密封连接，用于监测加热带VI的温度，加热带温度传感器23监测的信号经数据传输线18发送至数据收集控制器28。
出水管12与样品夹持器10的另一侧连接端I连接处，连接出口流量传感器27、出口温度传感器26，以监测出口水的流量和温度。
出口定水头箱13放置在支架1平台上，支架1平台高度固定。
出水管12与出口定水头箱13软管连接，废水管14与出口定水头箱13软管连接，废水经废水管14进入废水箱15。
废水箱15与循环管16、循环水泵17、储水箱3连接，循环水泵17将废水箱15中的废水经循环管16泵入储水箱3，实现水的循环使用。
本发明通过在实验室内建设裂隙型地热开发过程热衰减模拟装置，能够开展裂隙型地热开发过程热衰减模拟研究工作，大大降低了成本且具有多工况模拟功能，同时能够模拟时间周期可控，可针对不同开发周期的裂隙型地热地层热衰减过程，能够满足不同开采目的的裂隙型地热的前期模拟研究，预测裂隙型地热的开发利用周期。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置，包括支架(1)与数据收集控制器(28)，其特征在于：所述支架(2)一侧安装入口定水头箱(2)，所述支架(1)另一侧安装出口定水头箱(13)，所述入口定水头箱(2)下方设有储水箱(3)、回水箱(6)与恒温器(9)，所述入口定水头箱(2)通过补水管(4)与储水箱(3)内部连通，所述补水管(4)上安装补水泵(5)，所述入口定水头箱(2)通过回水管(7)与回水箱(6)内部连通，所述入口定水头箱(2)一侧安装进水管(8)，所述进水管(8)一端穿过恒温器(9)并连接样品夹持器(10)，所述进水管(8)一端内壁安装进口流量传感器(19)与进口温度传感器(20)，所述出口定水头箱(13)下方设有废水箱(15)，所述出口定水头箱(13)通过废水管(14)与废水箱(15)内部连通，所述出口定水头箱(13)一侧安装出水管(12)，所述出水管(12)一端与样品夹持器(10)连接，所述出水管(12)一端内壁安装出口流量传感器(26)与出口温度传感器(27)，所述样品夹持器(10)一端安装第一样品温度传感器(21)与第二样品温度传感器(22)，所述样品夹持器(10)另一端安装第三样品温度传感器(24)与第四样品温度传感器(25)，所述样品夹持器(10)内部安装加热带温度传感器(23)，所述数据收集控制器(28)分别与恒温器(9)、进口流量传感器(19)、进口温度传感器(20)、出口流量传感器(26)、出口温度传感器(27)、第一样品温度传感器(21)、第二样品温度传感器(22)、加热带温度传感器(23)、第三样品温度传感器(24)、第四样品温度传感器(25)通过数据传输线(18)连接。
2.根据权利要求1所述的一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置，其特征在于：所述样品夹持器(10)包括连接端I、固定端盖II、密封囊封环III、夹持器外壳IV、夹持器保温层V、加热带VI、密封囊VII。两侧密封囊封环III与夹持器外壳IV螺纹密封连接，两侧固定端盖II与夹持器外壳IV螺纹密封连接，两侧连接端I与两侧固定端盖II螺纹密封连接，环状密封囊VII被两侧密封囊封环III固定在夹持器外壳IV内壁，加热带VI在密封囊VII与夹持器外壳IV之间，呈螺旋缠绕，夹持器保温层V紧贴夹持器外壳IV外壁。
3.根据权利要求1所述的一种裂隙型地热开采过程热衰减模拟装置，其特征在于：所述储水箱(3)与废水箱(15)之间通过循环管(16)连通，所述循环管(16)上安装循环水泵(17)。
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