[发明专利]一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统

说明书

本发明提供了一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，涉及裂隙剪切渗流试验技术领域，所述系统包括：直剪盒，其内部形成一容纳试验岩样的密闭腔体；力加载装置，用于向试验岩样施加法向力和剪切力；加压装置，用于使密闭腔体内部具有预设气压；温度控制装置，用于使密闭腔体内部具有第一预设温度；注水装置，用于向试验岩样内部注入具有第二预设温度的水，以使注入的水沿试验岩样内部的天然裂隙面渗流；出水采集装置，用于对渗流出的水的流量进行采集测量；控制器，用于监控上述各装置的动作，并对各装置采集到的数据进行处理。本发明提供的技术方案，能够获取表征天然裂隙面在注水剪切过程中的演化特性的关键参数，且提高了试验过程的自动化程度。

技术领域

本发明涉及裂隙剪切渗流试验技术领域，特别地涉及一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统。

背景技术

地热是一种储存于地壳岩石，蒸汽或天然流体中的可再生能源，其按储存方式可大致分为水热型和干热岩型，而后者由于高热值而最具开发潜力。我国具有丰富的干热岩资源，干热岩开发须首先在地热储层中建立一个连通的裂缝系统，接着由注入井向储层中注入冷水，使其与热岩接触发生热交换，然后通过流体流动将热量带出至生产井，最终在地面进行热能转化实现发电。上述开采工艺核心是储层改造，即通过在储层中构建裂缝网络系统来实现冷流体与热岩的对流换热。目前常用的两种储层改造技术是：水力压裂和水力剪切。前者通过高压流体注入使储层破裂产生人工裂隙而实现缝网联通，而后者则通过水压诱导天然裂隙发生滑移剪胀而实现储层渗透率改造。大量工业实践表明，干热岩力学强度高，基质渗透率低，采用水力压裂技术不易在高温热储层中造出裂缝，且由于热储层中含有大量天然裂隙，因此水力剪切技术是当前干热岩储层改造的研究重点。由此可知，开展天然裂隙热储层注水剪切-增透采热的试验模拟工作是当前干热岩开采领域亟待解决的难题，这对于实现热能资源高效开采以及热储围岩稳定性控制具有重要意义。

天然裂隙储层由大量岩体单裂隙构成，而深入探究注水诱发高温单裂隙岩体剪切-渗流-换热特征演化是掌握裂隙热储注水剪切-增透采热的关键。然而，目前的研究由于缺少足够多的监测数据，如裂隙力学损伤、裂隙面各向异性渗透率等，导致目前的研究无法准确理解剪切过程中力学变形及渗流现象；同时，现有技术中更未见考虑剪切过程中裂隙对流换热特性演化，这导致无法刻画裂隙剪切对热能传输特性影响，进而也不能评判水力剪切效果的好坏。

可见，现有的裂隙剪切渗流试验对于一些关键参数无法获取，从而无法全面地表征天然裂隙面在注水剪切过程中的演化特性；且现有的试验过程操作复杂、自动化程度较低。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，能够获取表征高温天然裂隙面在注水剪切过程中的演化特性的关键参数，且提高了试验过程的自动化程度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种高温岩体裂隙剪切渗流换热试验系统，所述系统包括：岩石直剪试验机；所述系统还包括：

直剪盒，置于所述岩石直剪试验机的机架内，所述直剪盒内部形成一容纳试验岩样的密闭腔体；

法向力加载装置，用于在所述岩石直剪试验机的作用下向所述试验岩样施加预设法向力；

剪切力加载装置，用于在所述岩石直剪试验机的作用下向所述试验岩样施加预设剪切力；

加压装置，用于向所述密闭腔体内部注入预设气体，以使所述密闭腔体内部具有预设气压；

温度控制装置，用于对所述密闭腔体内部的所述预设气体进行加热，以使所述密闭腔体内部具有第一预设温度；

注水装置，用于向所述试验岩样内部注入具有第二预设温度的水，以使注入的水沿所述试验岩样内部的天然裂隙面渗流；

出水采集装置，用于对从所述天然裂隙面渗流出的水的流量进行采集测量；