水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法技术方案

本发明专利技术公开水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法，包括实验部、水循环部和控制部；实验部用于对试件进行模拟实验，包括框架，框架上固接有实验组件和施压组件，施压组件与框架固定安装；试件安装在实验组件内；水循环部用于模拟实验中进行水循环模拟水力剪切；水循环部包括进水组件和回水组件；进水组件和回水组件均与实验组件连通；控制部用于自动控制实验的进行；控制部分别与实验部和水循环部电性连接。本发明专利技术实验装置结构简单、实验方法新颖，能真实地模拟深部地层下的恒定刚度边界条件，模拟岩层水力剪切滑移的发生，探究滑移发生的规律和条件，为深部地热储层增透提供理论支撑，加快地热大规模商业开采的进程。程。程。

【技术实现步骤摘要】
水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法


[0001]本专利技术涉及干热岩地热开发
，特别是涉及水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法。

技术介绍

[0002]增强型地热系统的英文名称为Enhanced Geothermal System(EGS)，是利用工程技术人为地在地下高温岩体内建造裂缝网或者改善原有裂缝网，所建造的或者所改善的裂缝网下刺具有足够的渗透率，其岩石体积和裂缝表面积足够大，使从地表注入的冷水流经裂缝网返回地表后其温度升高，利用闪蒸或双循环发电或供热。因此，EGS既包括了工程建造的地下热储，同时还包括利用工程技术改善或提高了岩石渗透率的岩石地下热储。现有的EGS针对的都是浅部地热开采，一般都是通过酸腐蚀出通道在通过支撑剂进行支撑；但是深部的地层为花岗岩，硬度高，酸无法腐蚀出通道，已有的裂隙的隙宽大于支撑剂的直径，支撑效果不好，同时由于深部地应力巨大，容易导致支撑剂压碎。
[0003]深部的地热开采一般采用水力压裂构成裂隙网络，形成水流通道，并通过水力带动花岗岩地层滑移形成支撑，防止裂隙通道在巨大的地应力作用下产生闭合；但是目前的水力剪切滑移模拟实验采用的是恒定载荷边界条件，与实际地层的恒定刚度边界不符，模拟出的实验数据不具有代表性，因此亟需一种水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法来进行恒定刚度边界条件下的模拟，获得更加具有代表性的模拟数据，为深部干热岩地热开发提供数据支持。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法，包括
[0006]实验部，所述实验部用于对试件进行模拟实验；所述实验部包括框架，所述框架上固接有实验组件，所述实验组件内的顶端设置有施压组件，所述施压组件与所述框架固定安装；所述试件安装在所述实验组件内；
[0007]水循环部，所述水循环部用于模拟实验中进行水循环模拟水力剪切；所述水循环部包括进水组件和回水组件；所述进水组件和所述回水组件均与所述实验组件连通；
[0008]控制部，所述控制部用于自动控制实验的进行；所述控制部分别与所述实验部和所述水循环部电性连接。
[0009]优选的，所述实验部包括固定在所述框架上的底板，所述底板顶面抵接有围压室，所述试件安装在所述围压室内，所述试件的顶面抵接有与所述围压室内腔相适配的压头，所述压头的顶面与所述施压组件固接；所述压头与所述回水组件连通，所述底板与所述进水组件连通。
[0010]优选的，所述控制部包括电性连接的控制面板和监测组件；所述监测组件安装在所述围压室上，所述监测组件的探测头与所述试件抵接，用于检测所述试件的位移；所述控制面板分别与所述实验部和所述水循环部电性连接。
[0011]水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验方法，包括以下实验步骤：
[0012]制作试件，并记录试件数据；
[0013]安装试件；
[0014]实验系统连接；
[0015]进行实验；
[0016]实时记录实验数据。
[0017]优选的，所述制作试件步骤中，所述试件的斜面与垂直轴的夹角为θ。
[0018]优选的，所述安装试件步骤中，所述试件的侧壁套设有橡胶套；所述监测组件用于检测所述试件的径向位移Δz和轴向位移Δx。
[0019]优选的，所述进行实验步骤中，通过所述围压室对所述试件施加围压σ3，所述压头对所述试件施加轴压σ1，所述进水组件的进水压力为P0,所述回水组件的回水压力为P1。
[0020]优选的，所述进行实验步骤中，所述围压σ3和所述轴压σ1实时更新迭代，达成恒定边界刚度条件。
[0021]优选的，所述进行实验步骤中，初始剪切应力τ为巅峰剪切应力的0.9
‑
0.95倍。
[0022]优选的，所述进行实验步骤中，先对试件施加所述围压σ3和所述轴压σ1，然后逐步增加所述进水压力为P0,所述回水压力为P1，所述围压σ3和所述轴压σ1随之变化，保证边界刚度kn恒定。
[0023]本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法通过实验系统对试件进行水力剪切模拟试验，模拟深部地层下花岗岩水力压裂后进行水力剪切的过程，使被压力的花岗岩发生滑移，裂隙面相互支撑，防止裂隙被高压闭合；通过模拟深部地层下的实际情况，探究水力剪切滑移发生的条件和发生的规律，为实际的水力剪切滑移提供方便深部地热的开采使用提供数据支撑，为EGS系统的利用提供更进一步的数据基础；本专利技术的试验方法采用的恒定刚度边界条件，与现有的恒定载荷边界条件相比，本专利技术的试验方法更能模拟深部地层下的地质环境，获得的数据更准确，更具有实用意义，为深部地层的地热开采提供理论支撑。本专利技术实验装置结构简单、实验方法新颖，能真实的模拟深度地层下的恒定刚度边界条件，模拟岩层水利剪切滑移的发生，探究滑移发生的规律和条件，为深部地热水力压裂和滑移提供理论支撑，加快地热开发的进步。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术试验系统图；
[0026]图2为本专利技术试验部结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实验组件结构示意图；
[0028]图4为图3中A的局部放大图；
[0029]图5为本专利技术试验方法中试件的受力图；
[0030]图6为本专利技术中试验数据线条图；
[0031]其中，1、试件；2、框架；3、实验组件；4、施压组件；5、进水组件；6、回水组件；7、控制面板；8、监测组件；9、橡胶套；11、第一模块；12、第二模块；13、滑移面；14、第一水孔；15、第二水孔；31、底板；32、围压室；33、压头；34、第一多孔板；35、第二多孔板；51、进水箱；52、进水泵；53、进水阀；61、回水箱；62、回水泵；63、回水阀。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0034]参照图1
‑
6，本专利技术提供水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统与实验方法，包括
[0035]实验部，实验部用于对试件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统，其特征在于：包括实验部，所述实验部用于对试件(1)进行模拟实验；所述实验部包括框架(2)，所述框架(2)上固接有实验组件(3)，所述实验组件(3)的顶端设置有施压组件(4)，所述施压组件(4)与所述框架(2)固定安装；所述试件(1)安装在所述实验组件(3)内；水循环部，所述水循环部用于模拟实验中进行水循环模拟水力剪切；所述水循环部包括进水组件(5)和回水组件(6)；所述进水组件(5)和所述回水组件(6)均与所述实验组件(3)连通；控制部，所述控制部用于自动控制实验的进行；所述控制部分别与所述实验部和所述水循环部电性连接。2.根据权利要求1所述的水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统，其特征在于：所述实验部包括固定在所述框架(2)上的底板(31)，所述底板(31)顶面抵接有围压室(32)，所述试件(1)安装在所述围压室(32)内，所述试件(1)的顶面抵接有与所述围压室(32)内腔相适配的压头(33)，所述压头(33)的顶面与所述施压组件(4)固接；所述压头(33)与所述回水组件(6)连通，所述底板(31)与所述进水组件(5)连通。3.根据权利要求2所述的水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验系统，其特征在于：所述控制部包括电性连接的控制面板(7)和监测组件(8)；所述监测组件(8)安装在所述围压室(32)上，所述监测组件(8)的探测头与所述试件(1)抵接，用于检测所述试件(1)的位移；所述控制面板(7)分别与所述实验部和所述水循环部电性连接。4.水力剪切刺激干热岩储层增透模拟实验方法，根据权利要求1
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3任意一项所述的水力剪切刺激干热岩储层...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘日成，蔚立元，李树忱，朱欣杰，程舍予，张晶，王晓琳，胡明慧，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：