一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统技术方案

本实用新型专利技术提供的一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，包括实验箱、顶部加热装置、底部加热装置、岩层分布模型、温度传感器、测温计和数据工作台，其中，所述实验箱内腔的顶部和底部分别设置有顶部加热装置和底部加热装置，用于对实验箱的内腔进行加热；所述实验箱的内腔中设置有岩层分布模型；所述岩层分布模型上设置有多个呈阵列式结构布置的温度感应器；每个温度感应器连接有测温计；所述测温计与数据工作台连接；本实用新型专利技术利用相对简易的系统，可实现基于等效地热温度的区域地热分布模拟，在地热勘探开发领域具有较好的推广意义。

【技术实现步骤摘要】
一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统
本技术涉及地热勘探
，特别涉及一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统。
技术介绍
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、应对全球变暖、治理雾霾具有重大意义。我国北方大部分地区地热资源丰富、供暖需求大，近年来地热供暖事业方面有了长足的发展。但是，由于地下地质条件复杂，在进行地热资源开发之前，需提前对不同研究区的地热资源赋存情况进行有效勘探，以降低地热勘探与开发利用的技术风险和经济风险。针对勘探程度偏低、不具备直接地热开发利用条件的研究区，由于直接实施地热钻井成果相对偏高，往往需要通过数值模拟等手段对当地地热情况进行预测，以期获取可靠度更高、品质更优的地热资源。尽管数值模拟是目前进行地热资源预测最主要的手段，但是由于缺乏深部温度数据，限制了地热数值模拟成果的可靠度和准确度。同时，数值模拟毕竟只是利用软件进行计算，计算得到的结果只是符合理论运算法则的理想情形，并未考虑岩石或实体材料模型中的热量损耗、尺寸差异和参数误差等，因此结果可靠度在一定程度上受到了较大的限制。如果能研制出一种可相对仿真实际岩层分布情况和热量分布范围的实验地热模拟系统，可有效解决数值模型在实证方面相对缺乏这一广泛存在的问题。目前，尚未建立一套可仿真模拟具体范围地热情况的实验模型，同时在模型中也并未考虑地表温度和深度等效温度二者之间的热量传播平衡，最终距数值模型-实体模型有效对比的最终目的还存在一定的距离。因此，有必要形成一套考虑深部等效地热温度、同时也能仿真描述区域地热地质情况的实验系统，以满足提高数值模拟可靠度、为数值模拟提供关键参数的研究需求，并填补在地热勘探开发阶段、实验模拟手段相对缺乏的空白。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，解决了现有的用于地热开采的数值模拟可靠性差的缺陷。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是：本技术提供的一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，包括实验箱、顶部加热装置、底部加热装置、岩层分布模型、温度传感器、测温计和数据工作台，其中，所述实验箱内腔的顶部和底部分别设置有顶部加热装置和底部加热装置，用于对实验箱的内腔进行加热；所述实验箱的内腔中设置有岩层分布模型；所述岩层分布模型上设置有多个呈阵列式结构布置的温度感应器；每个温度感应器连接有测温计；所述测温计与数据工作台连接。优选地，所述实验箱的内壁上铺设有保温材料。优选地，所述实验箱的外壁上设置有标尺。优选地，所述标尺的刻度与岩层分布模型的高度一致。优选地，所述岩层分布模型为3D打印结构。优选地，所述顶部加热装置包括顶部加热板和顶部加热器，其中，顶部加热器和顶部加热板连接，用于对顶部进行加热。优选地，所述底部加热装置包括底部加热板，所述底部加热板连接有底部加热器，通过底部加热器和底部加热板的配合，实现对底部的加热。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术提供的一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，能够利用实验手段建立区域范围内的地热模型，该地热模型可用于模拟研究区的地热物性参数和温度分布，为进一步开展地热模拟工作奠定实验基础；同时也能基于等效温度仿真模拟区域三维地热资源分布，为区域地热开发奠定扎实的数据参考基础；该系统能够有效地提高数值模拟可靠度、为数值模拟提供关键参数的研究需求，并填补在地热勘探开发阶段、实验模拟手段相对缺乏的空白。本专利技术利用相对简易的系统，可实现基于等效地热温度的区域地热分布模拟，在地热勘探开发领域具有较好的推广意义。附图说明图1是本技术的流程示意图。图2是本技术的系统示意图。图3是本技术的地热资源模拟分布示意图。具体实施方式下面结合附图，本技术进一步详细说明。如图2所示，本技术提供的一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，包括实验箱1、保温材料2、标尺3、顶部加热器4、顶部加热板5、底部加热器6、底部加热板7、岩层分布模型8、温度传感器9、测温计10、数据传输线11和数据工作台12，其中，所述实验箱1的内壁上铺设有保温材料2；所述实验箱1的外壁上设置有标尺3。所述实验箱1的内腔顶部设置有顶部加热板5，所述顶部加热板5连接有顶部加热器4，通过顶部加热器4和顶部加热板5的配合，实现对顶部的加热。所述实验箱1的内腔底部设置有底部加热板7，所述底部加热板7连接有底部加热器6，通过底部加热器6和底部加热板7的配合，实现对底部的加热。所述实验箱1的内腔中设置有岩层分布模型8，所述岩层分布模型8为3D打印结构。所述岩层分布模型8中的每层岩层厚度与标尺3的深度示数相对应。所述岩层分布模型8中的每层岩层设置有温度感应器9；每个温度感应器9连接有测温计10。所述测温计10通过数据传输线11与数据工作台12连接。所述数据工作台12用于采集各个温度感应器的温度数据，并与预设的地温梯度曲线进行对比。所述的实验箱1为箱状，尺寸以70cm(长)×20cm(宽)×120cm(高)为宜，管壁应选用保温性能良好的材质，能承受0-300℃的温度变化和岩层分布模型8产生的横向压力，且在实验过程中不会因高温或受压发生显著变形。所述的保温材料2应选用保温性能和封闭性能良好的材质，厚度以5cm为宜，且应紧密贴近实验箱1管壁。所述的标尺3应数字清晰，总长度应在100cm以上，分刻度至少为5cm；标尺3上的100cm刻度应与底部加热板7顶面平齐，0cm刻度应与顶部加热板5底面平齐。所述的顶部加热器4应在0-30℃温度范围内平稳调控，调整分刻度为1℃，其底面应与顶部加热板5紧密贴合。所述的顶部加热板5应选用导热性能良好的材质，其底面应与岩层分布模型8顶面紧密贴合。所述的底部加热器6应在150-300℃温度范围内平稳调控，调整分刻度为1℃，其顶面应与底部加热板7紧密贴合。所述的底部加热板7应选用导热性能良好的材质，其顶面应与岩层分布模型8底面紧密贴合。所述的岩层分布模型8的总尺寸应以65cm(长)×10cm(宽)×100cm(高)为宜，应根据实际岩层分布情况同比例缩小，其顶面和底面均应平整、光滑、与顶部加热板5和底部加热板7紧密贴合，可通过3D打印技术进行制备；各层导热系数可通过调整3D打印材料孔隙度进行设置。导热系数可根据模拟需求在0.5-7.0W/(m·K)范围内设定。所述的温度感应器9呈阵列式结构布设在实验箱1内不同位置：竖直方向上，宜每隔5cm设置一个温度感应器9；水平方向上，宜每隔5-10cm设置一个温度感应器9。所述的测温计10测量范围应为-10～320℃，最小刻度为1℃。所述的数据工作台12应具有输入地表温度T0、等效温度Teq、实际地温梯度曲线、自动采集实验箱1中各温度感应器9的温度值、绘制地热资源模拟温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，其特征在于，包括实验箱(1)、顶部加热装置、底部加热装置、岩层分布模型(8)、温度传感器(9)、测温计(10)和数据工作台(12)，其中，所述实验箱(1)内腔的顶部和底部分别设置有顶部加热装置和底部加热装置，用于对实验箱(1)的内腔进行加热；所述实验箱(1)的内腔中设置有岩层分布模型(8)；所述岩层分布模型(8)上设置有多个呈阵列式结构布置的温度传感器(9)；每个温度传感器(9)连接有测温计(10)；所述测温计(10)与数据工作台(12)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，其特征在于，包括实验箱(1)、顶部加热装置、底部加热装置、岩层分布模型(8)、温度传感器(9)、测温计(10)和数据工作台(12)，其中，所述实验箱(1)内腔的顶部和底部分别设置有顶部加热装置和底部加热装置，用于对实验箱(1)的内腔进行加热；所述实验箱(1)的内腔中设置有岩层分布模型(8)；所述岩层分布模型(8)上设置有多个呈阵列式结构布置的温度传感器(9)；每个温度传感器(9)连接有测温计(10)；所述测温计(10)与数据工作台(12)连接。


2.根据权利要求1所述的一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，其特征在于，所述实验箱(1)的内壁上铺设有保温材料(2)。


3.根据权利要求1所述的一种利用等效温度模拟区域地热分布的模拟系统，其特征在于，所述实验箱(1)的外壁上设置有标...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文韬，荆铁亚，王金意，张健，张国祥，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，华能集团技术创新中心有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11