CN207703761U - 一种岩石导热能力各向异性测试装置 - Google Patents

Abstract

一种岩石导热能力各向异性测试装置，其特征在于，盖板、底板、周围侧边板共同为岩心以及整个装置提供稳定的测试腔体，短周板通过榫卯结构嵌入底板和盖板内，长周板通过螺纹结构与短周板相互固定，四周板内壁覆盖一层绝热镀层，四周板内壁均匀嵌入弹簧；底板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入加热板，加热板内侧连接数据线引线槽；盖板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入温度敏感器，每块温度敏感器壁面均匀嵌入9个温度敏感元件，内侧连接数据线引线槽；长周板、短周板、底板共用引线槽，盖板独立一个引线槽。

Description

一种岩石导热能力各向异性测试装置

技术领域

本实用新型是关于一种岩石导热效果评价技术，具体说是一种岩石导热能力各向异性测试装置。

背景技术

地热能作为一种可持续开发利用的清洁能源，越来越引起人们的关注。深部地热储层中，热能主要储存在地下流体和岩石中，因此在地热能开发中，需要对地下热储层岩石储热介质开展相关研究，以制定最好的开发方案，从而获得提高地热能资源创造的经济效益、社会效益。当前对于热储层、浅层地温能等进行地质研究的一个关键因素就是岩石热导率，特别是在开采和回灌过程中，低温水的注入引起的岩石热导率变化测试，显得尤为重要。

岩石热导能力测试有助于认识深部地层热传导过程和流体对热传导的影响机理。提高导热效率是地热储层高效开采的有效手段，也是评价热储层开发潜力的关键。一般情况下，导热能力越强，与低温流体的换热效率越高。目前国内存在的一些导热能力效果评价装置和方法，但都有其各自的缺陷。

现有技术一：

目前，可通过岩石热导率系数仪测量岩石固定等异性材料的导热系数。该设备主要由两个探头和一个控制面板组成，测试时要求岩石具有两个相互平整的平行面，然后将测试探头夹在实验样品两个平整面上，进而测试岩石的导热系数。该设备操作简单，对样品制备没有特别严格的要求。但是该设备只适用于各向同性的岩样，不适用于测试各向异性材料，另外，由于探头限制，该设备绝热效果差，测试结果误差较大。

现有技术二：

第二种岩石导热率测试仪由主机和一个测试腔体组成，腔体内部有左右两个探头，一面探头用于稳定加热，另一面测量传递的热流计算导热系数和热阻。这种岩石导热能力测试装置简单、快捷、试样可重复性强，但该设备只有一组接触探头，同样适用于各向同性材料，另外，由于设备简单，探头与岩样测试面接触不好，影响测试精度。

发明内容

本实用新型所要解决的一种技术问题是提供一种岩石导热能力各向异性测试装置，该装置可以测试岩石不同方向的导热能力，同时由于设备对岩样保护较好，可重复性强，提供了岩样在不同含水程度下的导热能力测试，设备操作成本低，且方便现场测量分析。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种岩石导热能力各向异性测试装置，其特征在于：主体部分为盖板，底板，长周板，短周板，加热板，温度敏感器。盖板、底板、周围侧边板共同为岩心以及整个装置提供稳定的测试腔体，短周板通过榫卯结构嵌入底板和盖板内，长周板通过螺纹结构与短周板相互固定，底板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入加热板，盖板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入温度敏感器。

按上述方案，所述的底板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入加热板，加热板内侧连接数据线引线槽；所述的盖板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入温度敏感器，温度敏感器壁面均匀嵌入温度敏感元件，内侧连接数据线引线槽；所述的盖板、底板、长周板以及短周板为岩心以及整个装置提供稳定的测试腔体，四周板内壁覆盖一层绝热镀层，四周板内壁均匀嵌入弹簧，长周板、短周板和底板引线槽相互连通，加热板或温度敏感器与所在板共用一个引线槽；所述的短周板通过榫卯结构嵌入底板和长周板内，长周板嵌入槽内设螺纹孔，短周板对应侧边设螺纹孔，盖板配合榫卯结构密封。

本实用新型的设计原理：

本设备采用国际上流行的平板热流计法监测岩样不同方向的热流量，计算各方向的岩石热导率，得到热导率各向异性系数。首先选取岩样，处理成四面平整的岩样；连接温度敏感元件和温度敏感器，分别将加热板和连接好的温度敏感器嵌入到四周各板内；将短周板嵌入底板，通过螺纹结构将长周板固定到底板和短周板上，然后盖上盖板；打开开关，嵌入加热板的面对岩样进行稳定加热，加热一段时间后，记录观测不同方向岩石面温度和热导率变化曲线，计算热导率各向异性参数；结束后关闭电源，待设备冷却后拆卸设备。改变岩样含水率，岩样孔隙度，岩样类型，对比热导率和热导率各向异性参数，评价热储层特性，指导实际施工。

本实用新型的有益效果：

由上述原理设计和具体实施方式可以看出，本实用新型提供的一种岩石导热能力各向异性测试装置，具有如下优点：装置简单，具有很好的操作性；设备通过绝热镀膜，实现密封保温效果，加热板面积较大，实现均匀加热；设备通过内置弹簧，实现加热板、温度敏感器与岩样面的紧密接触；设备可同时测试三个方向的热导率、温度变化，直接计算热导率各向异性系数；设备支持含水岩样导热能力各向异性测试。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种岩石导热能力各向异性测试的剖面图，图中：1盖板，2温度敏感器，3长周板，4短周板，5加热板，6底板。

图2为图1中盖板1结构示意图，其中结构包括7导线孔，8加热板和温度敏感器嵌入槽，9弹簧槽。

图3为图1中温度敏感器2结构示意图，其中结构包括7导线孔，10温度敏感元件，11周向导线槽。

图4为图1中长周板3结构示意图，其中结构包括7导线槽，8加热板和温度敏感器嵌入槽，9弹簧槽，12短周板嵌入槽，13螺纹孔。

图5为图1中短周板4结构示意图，其中结构包括7导线槽，8加热板和温度敏感器嵌入槽，9弹簧槽，13螺纹孔。

图6为图1中底板6结构示意图，其中结构包括7导线槽，8加热板和温度敏感器嵌入槽，9弹簧槽，12短周板嵌入槽。

具体实施方式

实施例1

一种岩石导热能力各向异性测试装置，其结构包括图1中所示的部件1～6。其特征在于，盖板1、长周板3、短周板4以及底板6共同为整个装置提供稳定的密闭实验腔体；短周板4与盖板1、底板6通过卯榫结构配合，长周板3与短周板4通过螺纹结构相互配合；加热板5、温度敏感器2嵌入周围板中央；长周板3、短周板4与底板6导线槽相互连通，盖板1设有独立导线槽；温度敏感器2内壁均匀嵌入温度敏感元件；设备内壁均匀分布弹簧。

下面结合附图和实施例对本实用新型的进行详细的描述。

第一步，采集待测的现场岩石样品，将样品裁切为100mm*100mm*100mm的标准立方体岩样，然后四周六个平面进行平整度处理，上下平行度误差小于0.02mm；

第二步，将温度敏感器、加热板嵌入各板内，要求相对两块板面满足一边加热，一边测温；

第三步，将短周板嵌入底座，然后通过螺纹结构连接长周板；

第四步，将样品放置在实验腔体内，然后闭合盖板；

第五步，梳理导线，并连接外部计算机；

第六步，打开开关和计算软件，对岩样进行稳定加热，并记录观察非加热面的热流变化、热导率变化曲线；

第七步，对比三个方向的热导率变化，计算岩样热导率各向异性参数；

第八步，断开电源，待设备冷却后拆卸装置，并完成实验报告。

实施例2

一种岩石导热能力各向异性测试装置，其结构包括图1中所示的部件1～6。其特征在于，盖板1、长周板3、短周板4以及底板6共同为整个装置提供稳定的密闭实验腔体；短周板4与盖板1、底板6通过卯榫结构配合，长周板3与短周板4通过螺纹结构相互配合；加热板5、温度敏感器2嵌入周围板中央；长周板3、短周板4与底板6导线槽相互连通，盖板1设有独立导线槽；温度敏感器2内壁均匀嵌入温度敏感元件；设备内壁均匀分布弹簧。

第一步，采集待测的现场岩石样品，将样品裁切为100mm*100mm*100mm的标准立方体岩样，然后四周六个平面进行平整度处理，上下平行度误差小于0.02mm；

第二步，将岩样饱和水，并计算其含水饱和度；

第三步，将温度敏感器、加热板嵌入各板内，要求相对两块板面满足一边加热，一边测温；

第三步，将短周板嵌入底座，然后通过螺纹结构连接长周板；

第四步，将饱和水的样品放置在实验腔体内，然后闭合盖板；

第五步，梳理导线，并连接外部计算机；

第六步，打开开关和计算软件，对岩样进行稳定加热，并记录观察非加热面的热流变化、热导率变化曲线；

第七步，对比三个方向的热导率变化，计算岩样热导率各向异性参数；

第八步，断开电源，待设备冷却取出岩样，改变岩样含水饱和度，重复以上实验；

第九步，根据实验数据，对比含水饱和度与热导率的关系、含水率对热导率各向异性的影响；

第十步，试验完成后，拆卸装置，并完成实验报告。

Claims (5)

1.一种岩石导热能力各向异性测试装置，其特征在于：主体部分为盖板，底板，长周板，短周板，加热板，温度敏感器；盖板、底板、周围侧边板共同为岩心以及整个装置提供稳定的测试腔体；短周板通过榫卯结构嵌入底板和盖板内，长周板通过螺纹结构与短周板相互固定；底板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入加热板，盖板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入温度敏感器。

2.根据权利要求1所述的一种岩石导热能力各向异性测试装置，其特征在于，所述的盖板、底板、长周板以及短周板为岩心以及整个装置提供稳定的测试腔体，四周板内壁覆盖一层绝热镀层，四周板内壁均匀嵌入弹簧，长周板、短周板和底板引线槽相互连通，加热板或温度敏感器与所在板共用一个引线槽。

3.根据权利要求1所述的一种岩石导热能力各向异性测试装置，其特征在于，所述的短周板通过榫卯结构嵌入底板和长周板内，长周板嵌入槽内设螺纹孔，短周板对应侧边设螺纹孔，盖板配合榫卯结构密封。

4.根据权利要求1所述的一种岩石导热能力各向异性测试装置，其特征在于，所述的盖板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入温度敏感器，温度敏感器壁面均匀嵌入温度敏感元件，内侧连接数据线引线槽。

5.根据权利要求1所述的一种岩石导热能力各向异性测试装置，其特征在于，所述的底板、一块长周板、一块短周板内壁中央嵌入加热板，加热板内侧连接数据线引线槽。