一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，涉及裂隙剪切渗流试验技术领域，所述系统包括：直剪盒，其内部形成一容纳试验岩样的密闭腔体；力加载装置，用于向试验岩样施加法向力和剪切力；加压装置，用于使密闭腔体内部具有预设气压；温度控制装置，用于使密闭腔体内部具有第一预设温度；注水装置，用于向试验岩样内部注入具有第二预设温度的水，以使注入的水沿试验岩样内部的天然裂隙面渗流；出水采集装置，用于对渗流出的水的流量进行采集测量；控制器，用于监控上述各装置的动作，并对各装置采集到的数据进行处理。本发明专利技术提供的技术方案，能够获取表征天然裂隙面在注水剪切过程中的演化特性的关键参数，且提高了试验过程的自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统
本专利技术涉及裂隙剪切渗流试验
，特别地涉及一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统。
技术介绍
地热是一种储存于地壳岩石，蒸汽或天然流体中的可再生能源，其按储存方式可大致分为水热型和干热岩型，而后者由于高热值而最具开发潜力。我国具有丰富的干热岩资源，干热岩开发须首先在地热储层中建立一个连通的裂缝系统，接着由注入井向储层中注入冷水，使其与热岩接触发生热交换，然后通过流体流动将热量带出至生产井，最终在地面进行热能转化实现发电。上述开采工艺核心是储层改造，即通过在储层中构建裂缝网络系统来实现冷流体与热岩的对流换热。目前常用的两种储层改造技术是：水力压裂和水力剪切。前者通过高压流体注入使储层破裂产生人工裂隙而实现缝网联通，而后者则通过水压诱导天然裂隙发生滑移剪胀而实现储层渗透率改造。大量工业实践表明，干热岩力学强度高，基质渗透率低，采用水力压裂技术不易在高温热储层中造出裂缝，且由于热储层中含有大量天然裂隙，因此水力剪切技术是当前干热岩储层改造的研究重点。由此可知，开展天然裂隙热储层注水剪切-增透采热的试验模拟工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，所述系统包括：岩石直剪试验机；其特征在于，所述系统还包括：/n直剪盒，置于所述岩石直剪试验机的机架内，所述直剪盒内部形成一容纳试验岩样的密闭腔体；/n法向力加载装置，用于在所述岩石直剪试验机的作用下向所述试验岩样施加预设法向力；/n剪切力加载装置，用于在所述岩石直剪试验机的作用下向所述试验岩样施加预设剪切力；/n加压装置，用于向所述密闭腔体内部注入预设气体，以使所述密闭腔体内部具有预设气压；/n温度控制装置，用于对所述密闭腔体内部的所述预设气体进行加热，以使所述密闭腔体内部具有第一预设温度；/n注水装置，用于向所述试验岩样内部注入具有第二预设温度的水，...

【技术特征摘要】
1.一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，所述系统包括：岩石直剪试验机；其特征在于，所述系统还包括：
直剪盒，置于所述岩石直剪试验机的机架内，所述直剪盒内部形成一容纳试验岩样的密闭腔体；
法向力加载装置，用于在所述岩石直剪试验机的作用下向所述试验岩样施加预设法向力；
剪切力加载装置，用于在所述岩石直剪试验机的作用下向所述试验岩样施加预设剪切力；
加压装置，用于向所述密闭腔体内部注入预设气体，以使所述密闭腔体内部具有预设气压；
温度控制装置，用于对所述密闭腔体内部的所述预设气体进行加热，以使所述密闭腔体内部具有第一预设温度；
注水装置，用于向所述试验岩样内部注入具有第二预设温度的水，以使注入的水沿所述试验岩样内部的天然裂隙面渗流；
出水采集装置，用于对从所述天然裂隙面渗流出的水的流量进行采集测量；
控制器，与所述法向力加载装置、所述剪切力加载装置、所述加压装置、所述温度控制装置、所述注水装置和所述出水采集装置连接，用于监控各装置的动作，并对各装置采集到的数据进行处理。


2.根据权利要求1所述的高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，其特征在于，所述直剪盒包括：上剪切盒和下剪切盒；所述上剪切盒与所述下剪切盒采用法兰连接，且连接处采用O型圈和铜圈进行组合密封；所述O型圈为耐高温材质。


3.根据权利要求2所述的高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，其特征在于，所述法向力加载装置包括：轴向加载杆和轴向力传感器；所述轴向加载杆的一端垂直穿过所述上剪切盒，延伸至所述密闭腔体中；所述轴向加载杆的另一端高于所述上剪切盒的顶面；所述轴向加载杆与所述上剪切盒之间滑动连接；所述轴向加载杆的两侧还分别设置有第一位移传感器；
所述轴向力传感器设置于所述轴向加载杆的另一端；所述轴向力传感器和所述第一位移传感器均连接至所述控制器。


4.根据权利要求3所述的高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，其特征在于，所述上剪切盒的顶部还设置有第一冷却室；所述轴向加载杆的一端依次垂直穿过所述第一冷却室和所述上剪切盒，延伸至所述密闭腔体中；所述轴向加载杆的另一端高于所述第一冷却室的顶面；所述轴向加载杆与所述第一冷却室、所述上剪切盒之间滑动连接。


5.根据权利要求2所述的高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，其特征在于，所述剪切力加载装置包括：切向加载杆和剪切力传感器；所述切向加载杆的一端横向穿过所述下剪切盒，延伸至所述密闭腔体中；所述切向加载杆的另一端伸出于所述下剪切盒的外侧面；所述切向加载杆与所述下剪切盒之间滑动连接；所述切向加载杆的两侧还分别设置有第二位移传感器；
所述剪切力传感器设置于所述切向加载杆的另一端；所述剪切力传感器和所述第二位移传感器均连接至所述控制器。


6.根据权利要求5所述的高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，其特征在于，所述下剪切盒的外侧面还依次设置有伸长框架和第二冷却室；所述切向加载杆的一端依次横向穿过所述第二冷却室、所述伸长框架和所述下剪切盒，延伸至所述密闭腔体中；所述切向加载杆的另一端伸出于所述第二冷却室的外侧面；所述切向加载杆与所述第二冷却室、所述伸长框架、所述下剪切盒之间滑动连接。


7.根据权利要求1所述的高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，其特征在于，所述加压装置包括：依次连接的氮气瓶、减压阀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈跃都，赵志宏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11