[发明专利]用于增强型地热系统的考虑热应力致裂天然裂缝发育热储层改造的实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种用于增强型地热系统的考虑热应力致裂天然裂缝发育热储层改造的实验装置及其实验方法，所述实验装置包括：热储改造室，所述热储改造室形成一封闭的腔室；所述热储改造室的一侧具有与所述腔室连通的入口；预制岩块，所述预制岩块放置在所述腔室内，所述预制岩块中设置有预制井筒，所述预制井筒包括铁管和硬塑料管，所述铁管与所述入口连通，所述硬塑料管套设在所述铁管内，并与所述铁管固定，所述硬塑料管包括突伸出所述铁管的裸露段，所述裸露段上开设有多个裸眼孔，所述多个裸眼孔与射孔管连接；硅胶加热片；恒温供液槽；高压柱塞泵；第一压强传感器；第一温度传感器；水平两向地应力模拟装置。

技术领域

本发明涉及地热技术领域，特别涉及一种用于增强型地热系统的考虑热应力致裂天然裂缝发育热储层改造的实验装置及其实验方法。

背景技术

化石能源是一种碳氢化合物或其衍生物，化石能源是目前全球消耗的最主要的能源。然而传统化石能源的利用引发的环境问题越来越严重，甚至已经威胁到人类的健康和生存环境，因此加强可再生清洁能源的开发利用至关重要。

其中，热能与太阳能、风能相比具有不受天气影响、稳定、资源丰富的优势。热储层改造是地热工程中必不可少的一部分，主要包括化学刺激、热刺激和水力压裂，并以水力压裂为主。水力压裂根据破裂机理可分为张开型压裂和剪切型压裂。剪切型压裂适合天然裂缝发育的储层，通常采用清水压裂并配合热刺激或化学刺激，最终形成裂缝网络；张开型压裂又称为常规压裂对地层条件无要求，应用广泛，在压裂过程中通过注入支撑剂支撑裂缝，但热储层改造效果远不及天然裂缝发育热储层改造形成裂缝网络。

就高温热储层改造而言，低温压裂液注入高温储层时热储层发生不完全自由收缩导致热应力致裂，国内外大量研究表明热应力致裂是热储层水力压裂改造过程中不可忽视的因素，然而针对热储层在考虑热应力致裂条件下的水力压裂研究目前正处于起步阶段，仅存少量数值模拟研究，缺少物模实验的验证。

发明内容

本发明提供一种用于增强型地热系统的考虑热应力致裂天然裂缝发育热储层改造的实验装置及其实验方法，解决了如何针对热储层在考虑热应力致裂条件下的水力压裂研究的技术问题，实现了可在考虑热应力致裂条件下针对天然裂缝发育热储层开展不同岩石物性参数、井型、井径、完井方式、岩石温度、注入流量、注入流体粘度、注入温度、地应力状态时天然裂缝起裂扩展实验研究的技术效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于增强型地热系统的考虑热应力致裂天然裂缝发育热储层改造的实验装置，所述实验装置包括：

热储改造室，所述热储改造室形成一封闭的腔室；所述热储改造室的一侧具有与所述腔室连通的入口；

预制岩块，所述预制岩块放置在所述腔室内，所述预制岩块中设置有预制井筒，所述预制井筒包括铁管和硬塑料管，所述铁管与所述入口连通，所述硬塑料管套设在所述铁管内，并与所述铁管固定，所述硬塑料管包括突伸出所述铁管的裸露段，所述裸露段上可通过开设多个裸眼孔模拟裸眼完井或通过与射孔管连接模拟射孔完井，所述多个裸眼孔占裸露段总面积的80％以上，所述射孔管为直径0.002-0.004m的空心塑料管，所述空心塑料管挖孔面积占空心管管壁总面积80％以上；

硅胶加热片，所述硅胶加热片贴设在所述预制岩块的外表面上；

恒温供液槽，所述恒温供液槽通过第一管道穿过所述入口与所述铁管连通；

高压柱塞泵，设置在所述第一管道中；

第一压强传感器，与所述高压柱塞泵串联，且所述第一压强传感器设置在所述高压柱塞泵和所述入口之间；

第一温度传感器，与所述高压柱塞泵串联，且所述第一温度传感器设置在所述高压柱塞泵和所述入口之间；

水平两向地应力模拟装置，所述水平两向地应力模拟装置均匀设置在所述热储改造室上的外表面。