[发明专利]研究地热井流体携砂规律的可视化实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及地热井井筒试验装置技术领域，尤其是一种研究地热井流体携砂规律的可视化实验装置及实验方法，该可视化实验装置包括：水平复合井筒组件、纵向复合井筒组件及搅拌罐，本发明具有操作简单、安全性强、效能高的特点，能够满足在不同出井斜角、井筒直径、砂粒半径、砂粒材料等参数条件下的研究要求，从而实现能够获知在相关参数条件改变时对悬浮流速及携砂流速的影响，并可对地热水的携砂全过程进行监测和直接观察，这对于正确认识地热水的携砂影响规律具有重要意义，可为地热井的相关工艺、工具研发提供理论依据，以便降低地热井的出砂率、改善开发效果，降低施工时的掌控难度。

技术领域

本发明涉及地热井井筒试验装置技术领域，尤其是一种研究地热井流体携砂规律的可视化实验装置及实验方法。

背景技术

我国已利用的地热井中，由于地质及施工方面的原因,许多井水中有较高的含砂量，有的竟达二十万分之一，最大粒径1.5mm以上，并且因为地热井出砂严重，会对井筒以及管线携砂冲刷腐蚀，会造成昂贵的费用，使大多数的水器使用寿命缩短，加之地热水中含砂量超标，从而使供热管网堵塞影响正常供热的事故时有发生，同时，在我国地热井不同岩性地层中出砂与携砂规律目前尚不清楚；

鉴于此，为了尽可能降低出砂率、改善开发效果,降低施工时的掌控难度，本发明旨在提供一种能够对地热井携砂规律进行深入研究的实验装置及实验方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中无法得知地热井水的携砂规律的问题，本发明提供一种研究地热井流体携砂规律的可视化实验装置及方法，该实验装置能够提供可视化的研究环境，其可研究得出井斜角、井筒直径、砂粒半径、砂粒材料等因素改变时对地热水的固体颗粒的悬浮流速及地热水的携砂流速的影响，以此获知地热井水的携砂规律；其中，通过附加高温环境，当井筒内地热水流速达到某个临界值时，处于上升和沉降状态的颗粒数量相等，达到平衡状态，此状态即为颗粒的悬浮状态，此时的地热水流速即为固体颗粒的悬浮流速；井筒内地热水中全部固体颗粒被顺利携带走的流速为携砂流速。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种研究地热井流体携砂规律的可视化实验装置，该可视化实验装置包括：

水平复合井筒组件，至少具有两个轴线在水平面内的水平井筒，所有水平井筒的内腔管径互不相同，水平井筒中均配置有第一加热丝；

纵向复合井筒组件，包括支架及轴线在竖直平面内的纵向井筒，所述纵向井筒和支架铰接，纵向井筒中配置有第二加热丝；

搅拌罐，具有用于容纳固体颗粒和水的搅拌腔及位于搅拌腔中的搅拌器，所述搅拌罐的底端具有用于加热的加热器；

主进水管，所述主进水管的进水端和搅拌腔的出口连通，所述主进水管的出水端同时连通有第一进水支管和第二进水支管，所述第一进水支管的出水端连通有若干分流管，所述分流管的数量和水平井筒的数量一致，且一一对应，所述分流管和与其对应的水平井筒的右端进口连通；所述第二进水支管和纵向井筒的底端进口连通；其中，每个分流管上均配置有第一流速计和第一阀门，第二进水支管上配置有第二流速计和第二阀门；

输送泵，配置在主进水管上；

第一出水管，所述第一出水管的一端和搅拌腔的进口连通，另一端同时和所有水平井筒的左端出口连通；

以及第二出水管，所述第二出水管的一端和搅拌腔的进口连通，另一端和纵向井筒的顶端出口连通。