[发明专利]不稳定渗流热模拟设备

权利要求书

1.一种不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，包括可控热源、热传导载体、和热成像装置，其中：

所述可控热源位于所述热传导载体内，用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；

所述热传导载体，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；

所述热成像装置，用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟所述不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布；其中，所述可控热源包括：

若干个加热电阻，所述若干个加热电阻构成混联电阻电路，每个加热电阻串接有一个温控开关，所述混联电阻电路和所述温控开关用于模拟油井的井类型；其中，通过改变电阻的放置方式、形状以及长度来模拟不同的井型；

物理模拟模型各参数与油层原型相应参数之间存在比例关系，称为相似系数；各相似系数之间满足的约束条件，称为相似准则；热传导模拟各相似系数包括：几何相似系数时间相似系数物理相似系数和温度与压力相似系数所述温度场和所述渗流场之间满足(π₁)²＝π₂π₃且π₄为任意给定的值；其中，(L)_m为模型中的长度尺寸，(L)_o为地层中的长度尺寸，(Δt)_m为模型中渗流的时间差，(Δt)_o为实际地层中渗流的时间差，T为模型中的温度，T_i为模型中的初始温度，P为油层中的压力，p_i为油层中的初始压力，c为模型材料的比热容，ρ为模型材料的密度，c_t为地层的综合压缩系数，μ为流体粘度，λ为导热系数，k为渗透率，a为模型中的热扩散系数，η为实际地层导压系数。

2.根据权利要求1所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热传导载体包括热传导介质和设置于所述热传导介质的上表面的热敏层，所述可控热源位于所述热传导介质内；

所述热传导介质，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；

所述热敏层，用于突出显示所述温度场。

3.根据权利要求2所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热传导载体还包括设置于所述热敏层的外表面上的透明的热量缓释层，所述热量缓释层上布满热成像观测孔。

4.根据权利要求3所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热量缓释层包括硼硅酸盐玻璃。

5.根据权利要求2或3所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热传导载体还包括：

用于模拟所述不稳定渗流地层的封闭边界的隔热层，所述隔热层设置于所述热传导介质的侧面及下表面。

6.根据权利要求1所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热成像装置包括红外热像仪。

7.根据权利要求1或6所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热成像装置位于所述热传导载体的几何中心正上方。

8.根据权利要求7所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热成像装置与所述热传导载体之间的间距等于所述热成像装置的焦距。

9.根据权利要求2所述的不稳定渗流热模拟设备，其特征在于，所述热传导介质的导热系数低于预设导热系数阈值，所述热传导介质的比热容高于预设比热容阈值，且所述热传导介质的密度大于预设密度阈值。