一种地热勘探监测用干热岩层研究的设备的制作方法

1.本发明涉及干热岩地热开发技术领域，具体涉及一种地热勘探监测用干热岩层研究的设备。


背景技术：

2.随着石油勘探开发的难度越来越大，可再生能源的开发与利用，越来越受到重视。与其他可再生能源相比，干热岩资源具有资源量大、利用系数最高和生命周期二氧化碳排放最低的优势。干热岩开发过程中基本不会对自然生态环境造成影响，干热岩发电技术可大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响，且不受季节、气候制约，可以有效取代煤炭、石化能源消耗，有效保护生态环境。
3.尽管国内干热岩的勘查开发在局部地区取得了阶段性成果，并且开发利用前景广阔，但是依然存在很多问题。如速度上的问题：我国干热岩勘查开发节奏过快，对全国及特定地热异常区的地温场特征、构造背景条件认识不够深入，同时对干热岩资源的成因模式理解不足；以及标准上的问题：我国干热岩勘查缺少相关标准及规范，众多技术难题难以在短时间内取得突破。这些问题，严重影响了我国干热岩资源开发的科学发展。
4.现阶段通常是构建干热岩增强型地热系统模型研究，即使用不规则热源，给经岩石压制装置压制而成的模拟地层施加侧向压力，并将循环液全程置于u型管内进行注采，这种方法操作简单，能够模拟一些特定地层条件，但在干热岩增强型地热系统实际开发过程中，由于主要采用水力压裂进行储层改造，且地质情况不同，故地层内裂缝形状与大小难以控制，上述方法仅仅简单地采用u型管进行注采，明显不能模拟干热岩增强型地热系统开发过程中的地层内裂缝，同时考虑到岩石压制装置压制而成的模拟地层不是真实地层，在纵向剖面上随着地质年代逐渐形成的多层分布难以真实模拟，且地层内各向压力平衡，侧向加压显得多余。


技术实现要素：

5.为克服现有技术的不足，本发明提供了一种地热勘探监测用干热岩层研究的设备，使干热岩地热模拟系统开发过程的装置更为简单便利，同时更加贴近实际，从而探究更为科学准确以及适用性广的开发规律。
6.鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：一种地热勘探监测用干热岩层研究的设备，包括加热系统、密封与保温系统、注采循环系统、监测装置以及干热岩岩体，
7.加热系统，所述加热系统包括恒温箱和一电热机构，所述恒温箱呈方型，且所述恒温箱上部开设第一凹槽，在所述恒温箱箱内设置有一电加热机构，所述电加热机构用于对所述恒温箱箱体内部保持温度；
8.密封与保温系统，所述密封与保温系统包括一方形箱体，及一水泥层，及一保温层，所述方形箱体顶部开设有第二凹槽，所述方形箱体内壁面胶结所述水泥层，所述保温层覆盖在所述方形箱体顶部，且所述保温层与所述方形箱体形成一腔体，该腔体用于放置干
热岩岩体；
9.注采循环系统，所述注采循环系统由细钢管组，及与所述细钢管组连接的循环泵构成，所述细钢管组包括第一细钢管、第二细钢管及呈横状设置在所述干热岩岩体底部内部、两端部分别与所述第一细钢管和所述第二细钢管连通的流体通道，所述第一细钢管和所述第二细钢管均呈纵向依次穿过所述保温层和所述水泥层，伸入至所述干热岩岩体内部，所述第一细钢管和所述第二细钢管呈平行状，所述循环泵通过第二采集管与所述第二细钢管连通，所述循环泵为循环介质提供动力；
10.监测装置，所述监测装置包括一压力表，及与所述压力表连通的用于压力值测量的第一采集管，及与所述循环泵连通的第二采集管，及第一温度表和第二温度表；
11.所述循环泵为循环介质提供动力源，所述压力表用于测量第一细钢管的压力值，所述第一温度表和所述第二温度表均设在所述恒温箱外部，且所述第一温度表连通第三采集管伸入至所述干热岩岩体内部，所述第二温度表连通第四采集管伸入至所述恒温箱内部。
12.为了更好实现本发明，进一步的，所述方形箱体由铁、镍、钴作为金属基材，所述方形箱体可耐受200℃以上的高温合金。
13.为了更好实现本发明，进一步的，所述电加热机构为电热丝、电加热管、电热板的其中一种或几种。
14.为了更好实现本发明，进一步的，所述干热岩岩体的尺寸为15*30*30厘米，且所述干热岩岩体的外周覆盖所述水泥层。
15.为了更好实现本发明，进一步的，在所述干热岩岩体内部分别与所述第一细钢管、所述第二细钢管连通的缝隙直径为0.4-0.5厘米。
16.进一步的，所述流体通道直径为0.8厘米。
17.进一步的，所述水泥层的厚度为1厘米。
18.进一步的，所述方形箱体的尺寸为31*32*17厘米。
19.进一步的，所述第二细钢管通过螺纹接头与所述循环泵相连，所述第一细钢管，所述干热岩岩体形成的裂缝，及所述第二细钢管形成一流体通道。
20.本发明相对于现有技术的有益效果是：
21.本发明的装置通过可实际操控的工具来切割干热岩岩体，将第一细钢管和第二细钢管插入至干热岩岩体内部，与岩体内部的裂缝形成流体通道，通过模拟水力压裂造成的缝隙，巧妙地避开了实际模拟装置中不能或难以真实采用水力压裂的障碍，同时还设置了温度和压力的测量装置，分别能实时测量干热岩岩体内部的温度和压力值，同时，恒温箱及电热机构可保持干热岩体模拟时的环境温度，避免由于温度过低导致模拟实验结果不准确，本发明能根据实地地质情况的不同调整裂缝形状来得到更为准确的实验规律。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
23.图1为本发明实施例中的结构剖面示意图；
24.图2为本发明实施例的两细钢管与流体通道形成裂缝1的剖面示意图；
25.图3为本发明实施例的两细钢管与流体通道形成裂缝2的剖面示意图；
26.图4为本发明实施例的两细钢管与流体通道形成裂缝3的剖面示意图；
27.附图标记：101恒温箱；102电热机构；201方型箱体；202水泥层；203保温层；301模拟井；302循环泵；401第一温度表；402第二温度表；403压力表；501第一凹槽；502第二凹槽；6干热岩岩体；701第一细钢管；702第二细钢管；8流体通道；901第一采集管；902第二采集管。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.参照附图所示，一种地热勘探监测用干热岩层研究的设备，包括加热系统、密封与保温系统、注采循环系统、监测装置以及干热岩岩体6，
30.加热系统，所述加热系统包括恒温箱101和一电加热机构102，所述恒温箱101呈方型，且所述恒温箱101上部开设第一凹槽501，在所述恒温箱101箱内设置有一电加热机构，所述电加热机构用于对所述恒温箱101箱体内部保持温度；
31.密封与保温系统，所述密封与保温系统包括一方型箱体201，及一水泥层202，及一保温层203，所述方型箱体201顶部开设有第二凹槽502，所述方型箱体201内壁面胶结所述水泥层202，所述保温层203覆盖在所述方型箱体201顶部，且所述保温层203与所述方型箱体201形成一腔体，该腔体用于放置干热岩岩体6；
32.注采循环系统，所述注采循环系统由细钢管组，及与所述细钢管组连接的循环泵302构成，所述细钢管组包括第一细钢管701、第二细钢管702及呈横状设置在所述干热岩岩体6底部内部、两端部分别与所述第一细钢管701和所述第二细钢管702连通的流体通道8，其中，流体通道8呈一条状，流体通道8左右两部分别与第一细钢管701和第二细钢管702呈连通状态，所述第一细钢管701和所述第二细钢管702均呈纵向依次穿过所述保温层203和所述水泥层202，伸入至所述干热岩岩体6内部，所述第一细钢管701和所述第二细钢管702呈平行状，所述循环泵302通过第二采集管902与所述第二细钢管702连通，所述循环泵302为循环介质提供动力；
33.监测装置，所述监测装置包括一压力表403，及与所述压力表403连通的用于压力值测量的第一采集管901，及与所述循环泵302连通的第二采集管902，及第一温度表401和第二温度表402；
34.所述循环泵302为循环介质提供动力源，所述压力表403用于测量第一细钢管701的压力值，所述第一温度表401和所述第二温度表402均设在所述恒温箱101外部，且所述第一温度表401连通第三采集管903伸入至所述干热岩岩体6内部，所述第二温度表402连通第四采集管伸入至所述恒温箱101内部。
35.在附图2和附图3中，流体通道8分别呈上下两条形通道，及两竖向和一横向通道，流体通道8左右两部分别与第一细钢管701和第二细钢管702呈连通状态，此时，循环介质在流体通道8流动，由于附图2和附图3中的流体通道内体积较附图1中体积增大，循环介质在流体通道2中流动时间更长，循环介质携带热量时间更长，更有利于温度表和压力表对干热
岩岩体的准确测量。
36.为了更好实现本发明，进一步的，所述方型箱体201由铁、镍、钴作为金属基材，采用铁、镍、钴等可耐受高温的金属基材一体成型，能够耐受200℃以上的高温。
37.为了更好实现本发明，进一步的，所述电加热机构102为电热丝、电加热管、电热板的其中一种或几种。当电加热机构102为以上任意一种时，电热丝接通电源，此时电源可以是220v电源接口、蓄电池等常见的供电来源，在此不再对电力来源详述，当电加热机构102为以上任意几种时，如电热丝与电加热管之间为并联，即其中任意一加热构件在导电加热时，另外的加热构件均能同时进行导电加热过程。
38.为了更好实现本发明，进一步的，所述干热岩岩体6的尺寸为15*30*30厘米，干热岩岩体6的尺寸为固定值，此时便于人为放入在方形方型箱体内部，且所述干热岩岩体6的外周被所述水泥层202胶结，水泥层202将干热岩岩体6包裹起来，水泥层202厚度约为10毫米，便于在模拟干热岩岩体6充分加热时对其保护。
39.为了更好实现本发明，进一步的，在所述干热岩岩体6内部分别与所述第一细钢管701、所述第二细钢管702连通的缝隙直径为0.4-0.5厘米。
40.为了更好实现本发明，进一步的，所述流体通道8直径为0.8厘米。
41.为了更好实现本发明，进一步的，所述水泥层202的厚度为1厘米。
42.为了更好实现本发明，进一步的，所述方型箱体201的尺寸为31*32*17厘米。
43.为了更好实现本发明，进一步的，所述第二细钢管702通过螺纹接头与所述循环泵302连接，所述第一细钢管701，所述干热岩岩体6形成的岩石裂缝，及所述第二细钢管702形成一流体通道8。
44.工作原理：本发明的装置通过可实际操控的工具来切割干热岩岩体6，将第一细钢管701和第二细钢管702插入至干热岩岩体6内部，与岩体内部的裂缝形成流体通道8，第一细钢管701、第二细钢管702和流体通道8通过模拟水力压裂造成的缝隙，巧妙地避开了实际模拟装置中不能或难以真实采用水力压裂的障碍，首先将干热岩岩体6上下切割成两部分，然后通过专业工具在切割面上再切割出裂缝，最后再将两部分粘接起来。在干热岩岩体6上钻出一定内径的孔眼直到裂缝位置，将第一细钢管701、第二细钢管702分别插入岩体孔隙并胶粘固定，同时还设置了第一温度表、第二温度表和压力表等温度及压力测量装置，分别能实时测量干热岩岩体内部的温度和压力值，同时，恒温箱2及电加热机构102可保持干热岩岩体6模拟时的环境温度，避免由于温度过低导致模拟实验结果不准确，本发明根据实地地质情况的不同调整裂缝形状来得到更为准确的实验规律。
45.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。