[发明专利]物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置及方法

权利要求书

1.一种物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，包含与岩石渗透实验装置（1）内岩石试样（3）相接触的测温装置；

所述测温装置包含测温端和连接端；所述测温端插入于所述岩石试样（3）内，所述连接端与稳压电源和数显温度表电性连接；

所述数显温度表的数据接口与电脑相连。

2.如权利要求1所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，所述测温装置为热针（2），所述热针（2）包含针体（21），所述针体（21）插入于所述岩石试样（3）内；

所述热针（2）还包含有与所述针体（21）顶部相连的测温线（22）和加热线（23），所述测温线（22）与所述数显温度表电性连接，所述加热线（23）与所述稳压电源连接。

3.如权利要求2所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，所述针体（21）与所述岩石试样（3）之间填充有第一填充物，所述第一填充物为具有导热性但不导电的材料。

4.如权利要求2所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，所述针体（21）包含具有中空腔体结构的针体外壳（211），所述针体外壳（211）内设置有若干漆包铜丝（212）；

所述漆包铜丝（212）之间以及所述漆包铜丝（212）和所述针体外壳（211）之间填充有第二填充物；所述第二填充物为具有导热性但不导电的材料。

5.如权利要求2所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，所述针体（21）的直径为3mm~6mm之间。

6.如权利要求1所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，所述岩石渗透实验装置（1）包含一压力室（10）；

所述压力室（10）顶部密封有上盖（113），所述上盖（113）上开设有与流量监控系统相连的外接孔（111）和供所述测温端插入的测温孔（112），底部连接有水源系统和加压装置；

所述压力室（10）内还设置有与所述加压装置相连的底座，所述底座在所述加压装置的驱动下可上下移动。

7.如权利要求6所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，所述底座为中心对称结构，其由下至上依次连接有带孔分隔板（101）、支点球（102）和下底托板（103），所述带孔分隔板（101）上开设有若干通孔。

8.如权利要求7所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置，其特征在于，所述带孔分隔板（101）和所述下底托板（103）之间还设置有弹簧（100）。

9.利用权利要求1至8任一所述的物理模型与数学模型相结合的水热型地热模拟装置的模拟方法，其特征在于，包含如下模拟步骤：

①，岩石试样的制备：通过地质钻孔取得工程场地热储岩样，打磨成与岩石渗透实验装置（1）相匹配的圆柱形结构，同时在圆柱形的岩石试样中心开设一中心通孔（30）；

②，将所述岩石试样（3）置于下底托板（103）上，在加压装置的驱动下，致使所述岩石试样（3）被夹持在所述上盖（113）和所述下底托板（103）之间；同时，将针体（21）穿过测温孔并沿着所述岩石试样（3）顶面插入；

③，岩石渗透实验：按照岩石渗透试验的流程和方法进行渗透试验，求得所述岩石试样（3）的径向渗透率；

④，将所述热针（2）的测温线（22）与所述数显温度表电性连接，所述数显温度表的数据接口与电脑相连；所述热针（2）的加热线（23）与所述稳压电源连接；

⑤，衰减曲线测试：利用所述电脑控制所述热针（2）的针体（21）发热，所述针体（21）在瞬间加热后断电，测试并记录所述针体（21）温度随时间的衰减曲线；

⑥，拟合曲线：将步骤③测得的渗透率代入数值计算模型获得计算曲线；调整所述数值计算模型的计算参数，使所述计算曲线与步骤⑤中的衰减曲线拟合，并记录拟合后符合要求的调整参数；

⑦，采用步骤⑥中的调整参数，根据工程实际，建立数值模型，并计算得到开采井和回灌井的位置。