本发明专利技术提出一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验方法及装置，涉及可再生能源技术领域，该室内试验方法包括：制备定制岩样，并在定制岩样上开设测试孔；将制备好的定制岩样放置于岩样金属套筒中；向测试孔的内壁定向导出微波，通过微波对所述测试孔的内壁进行辐射直至定制岩样破裂。本发明专利技术提出的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验模型方法及装置，能够在实验室真实地模拟实际工程中对井下深部干热岩高能辐射所致裂缝扩展规律。扩展规律。扩展规律。
【技术实现步骤摘要】
干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验方法及装置
[0001]本专利技术涉及可再生能源
，特别涉及一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验方法及装置。
技术介绍
[0002]大力发展清洁可再生能源成为能源行业的核心要务。与其他可再生能源相比，地热能稳定可靠，不受季节、气候和昼夜变化等因素影响的清洁能源。干热岩地热储量巨大、分布广泛，在地热能中占比超过90%。利用微波高能辐射作用于干热岩以进行柔性造储高效开采和利用技术是地热开发的关键方法。
[0003]研究深部干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理是地热开发的重要研究方向。现有研究中，微波加热系统大多是将物料整体置于金属空腔中，对物品进行整体微波加热，进而研究微波辐射下的加热特性和弱化行为。但是，上述方法仅适用于观测微波对物料整体的辐射作用规律，在井下施工过程中，通常井壁四周可以暴露在微波辐射下，只有井内表面辐射的研究才具有工程意义，因此现有方法难以真实再现井下深部干热岩高能辐射作用下裂缝扩展规律。同时将物料直接置于金属空腔中需要更大的微波功率密度以及辐射时间，无法提高微波辐射的使用效率以及精确定位辐射位置区域，从而造成时间成本和经济成本的浪费。
[0004]有鉴于此，本专利技术人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验装置，以期解决现有技术存在的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法及装置，能够在实验室真实地模拟实际工程中对井下深部干热岩高能辐射所致裂缝扩展规律。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提出一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法，其中，所述室内试验方法包括：制备定制岩样，并在所述定制岩样上开设测试孔；将制备好的所述定制岩样放置于岩样金属套筒中；向所述测试孔的内壁定向导出微波，通过所述微波对所述测试孔的内壁进行辐射直至所述定制岩样破裂。
[0007]本专利技术还提出一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验装置，其中，所述室内模型试验装置至少包括：微波发生装置，具有波导端头，所述波导端头成柱状，在所述波导端头的侧壁上开设有用于导出微波的开孔；
金属套筒，与所述波导端头对位设置，所述金属套筒内开设有容置腔，所述容置腔朝向所述波导端头的一端开放并用于放置定制岩样。
[0008]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点和优点：本专利技术提出的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法及装置，微波通过波导端头进入定制岩样的测试孔内，再通过波导端头侧壁上的开孔导出，从而对测试孔内侧壁进行精准定位辐射。在微波作用下，岩石内部不同介电材料吸收和反射微波，但由于各介电材料吸收和反射微波的能力不同，由此产生不同的体积膨胀，体积膨胀作用下宏观上导致岩石产生裂缝。试验时，可换用不同形状的波导端头与定制岩样配合实现实际工程中井下不同工况下微波辐射的模拟，进而了解井内微波辐射岩石表面的影响因素及弱化机制，对深入研究岩石内部高能辐射作用下裂缝扩展机理提供了有效室内模拟方法。
[0009]本专利技术提出的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法及装置，微波通过波导端头进入定制岩样的测试孔内，辐射目标小、辐射距离短，有效提高了微波辐射的使用效率，仅需少量微波即可使定制岩样发生破裂，使得在室内模拟高能辐射作用下干热岩裂缝扩展过程成为可能。
[0010]本专利技术提出的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法及装置，通过金属套筒包裹定制岩样，金属套筒可以防止定制岩样受热不均发生崩解、炸裂，保证在室内模拟高能辐射作用下干热岩裂缝扩展机理的安全性。
附图说明
[0011]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。
[0012]图1为本专利技术提出的室内模型试验装置的外观图；图2为本专利技术提出的室内模型试验装置的结构示意图；图3为本专利技术中金属套筒的安装示意图；图4为本专利技术中定制岩样设置于金属套筒内的示意图；图5为本专利技术中波导端头的示意图；图6为本专利技术中定制岩样的示意图；图7为本专利技术中金属套筒的示意图。
[0013]附图标记说明100、室内模型试验装置；10、微波发生装置；11、波导端头；111、开孔；12、波导管；13、磁控管；20、金属套筒；21、螺栓；30、定制岩样；31、测试孔；40、微波箱体；41、试验腔室；42、箱门；43、玻璃视窗；44、照明灯；45、门把手；
50、底座；51、螺栓孔；60、控制箱；61、PLC控制面板；62、微波调节按钮；63、启动开关；64、急停开关；70、电缆。
具体实施方式
[0014]结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。
[0015]本专利技术提出一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法，该室内试验方法包括：制备定制岩样，并在定制岩样上开设测试孔；；将制备好的定制岩样放置于岩样金属套筒中；向测试孔的内壁定向导出微波，通过微波对测试孔的内壁进行辐射直至定制岩样破裂。
[0016]本专利技术还提出一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验装置100，如图1至图7所示，该室内模型试验装置100至少包括：微波发生装置10，具有波导端头11，波导端头11呈柱状，在波导端头11的侧壁上开设有用于导出微波的开孔111；金属套筒20，与波导端头11对位设置，金属套筒内开设有容置腔，容置腔朝向波导端头11的一端开放并用于放置定制岩样30。
[0017]本专利技术提出的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法及装置，微波发生装置10产生的微波能够通过波导端头11进入定制岩样30的测试孔31内，再通过波导端头11侧壁上的开孔111导出，从而对测试孔31内侧壁进行精准定位辐射。在微波作用下，岩石内部不同介电材料吸收和反射微波，但由于各介电材料吸收和反射微波的能力不同，由此产生不同的体积膨胀，体积膨胀作用下宏观上导致岩石产生裂缝。试验时，可换用不同形状的波导端头11与定制岩样30配合实现实际工程中井下不同工况下微波辐射的模拟，进而了解井内微波辐射岩石表面的影响因素及弱化机制，对深入研究井下高能辐射岩石侧壁所致裂缝扩展机理提供了有效室内模拟方法。
[0018]本专利技术提出的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内试验方法及装置，微波通过波导端头11进入定制岩样30的测试孔31内，辐射目标小、辐射距离短，有效提高了微波辐射的使用效率，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验方法，其特征在于，所述室内试验方法包括：制备定制岩样，并在所述定制岩样上开设测试孔；将制备好的所述定制岩样放置于岩样金属套筒中；向所述测试孔的内壁定向导出微波，通过所述微波对所述测试孔的内壁进行辐射直至所述定制岩样破裂。2.一种干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验装置，其特征在于，所述室内模型试验装置至少包括：微波发生装置，具有波导端头，所述波导端头成柱状，在所述波导端头的侧壁上开设有用于导出微波的开孔；金属套筒，与所述波导端头对位设置，所述金属套筒内开设有容置腔，所述容置腔朝向所述波导端头的一端开放并用于放置定制岩样。3.如权利要求2所述的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验装置，其特征在于，所述室内模型试验装置还包括微波箱体，所述微波箱体内部中空并形成有试验腔室，所述微波发生装置设置于所述试验腔室的顶部并与所述微波箱体的顶端固定连接，所述试验腔室的底部设置有底座，所述金属套管设置于所述底座上。4.如权利要求3所述的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验装置，其特征在于，所述底座为可升降底座，所述底座的顶面上开设有螺栓孔，所述金属套管的底部安装有螺栓，所述螺栓顶端与所述金属套管的底部固定连接，所述螺栓底端螺设于所述螺栓孔内。5.如权利要求3所述的干热岩高能辐射作用下裂缝扩展机理的室内模型试验装置，其特征在于，所述微波箱体的侧壁上设置有能够打开和关闭的箱门，所述箱门上设置有玻璃...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，段智博，赵志宏，曾姝，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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