The invention relates to an experimental device and method for self-circulating heat exchange in wellbore. The experimental devices include heat exchange system, injection-production system, heating and thermal insulation system, data acquisition system, etc. The heat exchange system is used to simulate the wellbore in geothermal reservoir, providing a flow channel for heat exchange between heat-carrying fluid and geothermal reservoir, and the injection-production system is used to inject low-temperature heat-carrying fluid into heat exchange system through booster pump, as well as to collect and store heat fluids. Temperature system is used to heat and insulate wellbore and sand filling barrel, to shape high temperature environment of geothermal reservoir and simulate stable heat supply; data acquisition system is used to monitor and record temperature and pressure data at key positions such as heat exchange system, injection-production system and heating and insulating system. The invention can simulate the circulating flow, heat exchange and heat recovery process of heat carrying fluid in the annulus and tubing of the oil sleeve; can monitor the temperature and pressure changes along the wellbore and the inlet and outlet during the heat exchange process; can analyze the thermal physical property changes of heat carrying fluid in the wellbore, determine the heat exchange rate, heat flux and heat conduction coefficient of the wellbore; can be used for the screening of heat carrying fluid and the optimization of injection and production parameters. Evaluation of influencing factors of wellbore heat exchange rate.
【技术实现步骤摘要】
一种井筒自循环热交换实验装置与方法
本专利技术属于地热开采
，具体地，涉及一种井筒自循环热交换实验装置与方法。
技术介绍
采用水力压裂在干热岩中建造人工缝网的EGS是目前最常用的干热岩开采技术，但大规模的水力压裂受到一定的技术、环保和经济的限制。水力压裂形成的流动通道，在地层应力以及水与岩石间的物化作用下容易产生后期闭合和堵塞，无法长时间提供高效的流动以及渗流通道；脆性干热岩在压裂过程中，其裂缝的延伸和分布不可控制，可能导致围岩及盖层亦产生裂缝而造成携热流体的大量流失；且大规模压裂成本较高，复杂地层还需要重复压裂；此外压裂液对环境的影响也较大，压裂过程中还可能会诱发地震等地质灾害。采用井筒自循环开采干热岩地热，能够避免压裂裂缝导致的流体损失问题，自循环结构的封闭性为携热流体性能的优化提供了条件，既能保证地层不被携热流体污染，同时避免井筒和地面设施腐蚀和结垢等问题，油套环空与油管在底部直接相连，使得井筒中由注采温差引起的热虹吸现象更加显著，自循环动力强劲，降低对增压泵增压要求。目前，采用单井自循环技术开采地热能主要集中在利用废弃直井开采油气田地热，但对于采用自...
【技术保护点】
1.一种用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，包括：热交换系统、注采系统、加热保温系统、数据采集系统等，其特征在于：热交换系统用于模拟地热储层中的井筒，为携热流体与地热储层之间的热交换提供流动通道；注采系统用于将低温携热流体经增压泵注入热交换系统以及收集产出的热流体并冷却存储；加热保温系统用于对井筒及填砂筒进行加热保温，塑造地热储层的高温环境、模拟稳定的热源供给；数据采集系统用于监测和记录热交换系统、注采系统以及加热保温系统等关键位置处的温度、压力数据。
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，包括：热交换系统、注采系统、加热保温系统、数据采集系统等，其特征在于：热交换系统用于模拟地热储层中的井筒，为携热流体与地热储层之间的热交换提供流动通道；注采系统用于将低温携热流体经增压泵注入热交换系统以及收集产出的热流体并冷却存储；加热保温系统用于对井筒及填砂筒进行加热保温，塑造地热储层的高温环境、模拟稳定的热源供给；数据采集系统用于监测和记录热交换系统、注采系统以及加热保温系统等关键位置处的温度、压力数据。2.根据权利要求1所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，热交换系统，包括热交换管、油管泄压阀。3.根据权利要求1所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，注采系统，包括平流泵、金属管线、中间容器、低温水槽、携热流体冷却盘管、存储罐和循环泵。4.根据权利要求1所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，加热保温系统，包括温箱、砂筒、石英砂。5.根据权利要求1所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，数据采集系统，包括温度、压力传感器、压力表、数据采集箱和计算机。6.根据权利要求1、2所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，热交换管由外部套管和内部油管组成，其中套管外径70mm，内径50mm，长603mm，油管外径30mm，内径14mm，长552mm；内部油管管壁为中空结构，可以填充不同导热系数的流体或抽真空，同时连接泄压阀，以保证不会由于填充的流体受热膨胀引起油管管壁压力过高。7.根据权利要求1、3所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，通过平流泵将存储在中间容器中的携热流体注入到热交换循环回路中，平流泵最大工作压力不低于20MPa，排量在0.1-10ml/min；经热交换管加热后的携热流体经冷却盘管冷却至恒定温度后，进入存储罐内存储，冷却管内径4mm，耐压20MPa，存储罐耐压20MPa，容积为1300ml；冷却盘管以及存储罐放置于低温水槽中，水槽容积9750ml，工作温度范围-5-160℃；存储罐内的低温携热流体经循环泵增压后注入热交换管，增压泵最大工作压力20MPa，排量0-267ml/min。8.根据权利要求1、4所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，温箱空间足够大，可以放置热交换管和填砂筒，最高工作温度为200℃；将热交换管垂直放置于填砂桶中，向填砂筒中填入不同粒度的石英砂，模拟井筒附近的地热储层环境，填砂筒高600mm，内径24mm。9.根据权利要求1、5所述的用于模拟井筒自循环热交换的实验装置，其特征在于，采用温压传感器和数据采集箱对循环泵入口处(即存储罐内或热交换出口处)的压力、出口处(即热交换管入口处)的压力、热交换管出口处的温度、以及热交换管油套环空中部及底部的温度进行实时监测和数据采集；采集的数据传输并存储于计算机上。10.根据权利要求1-9所述的用于模拟井筒自循环热...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，康峻，汪毅，任韶然，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37
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