[发明专利]一种基于五米级大型物理模型的深部高温热储模拟系统

权利要求书

1.一种基于五米级大型物理模型的深部高温热储模拟系统，其特征在于，包括五米级相似物理模型、加热组件、热储密封层、冷却层、保温隔热层、温度监测伺服控制系统、应力—应变监测系统；

所述五米级相似物理模型利用3D打印方式进行制备，采用与深部高温热储热物性相似的材料构建五米级相似物理模型；五米级相似物理模型由内向外依次与热储密封层、冷却层、保温隔热层依次紧密贴合；

所述加热组件内置于五米级相似物理模型底部，共有若干层，每层加热组件包括加热板、加热棒，所述加热板与加热棒间隔连接，每一个加热板与加热棒组成一个加热组件，每一个加热组件连接温度传感器，所述加热组件都采用所述温度监测伺服控制系统进行独立温度伺服控制；

所述热储密封层采用薄铜片整体连接构成，在模型打印前将以顶部开口形式预制在冷却层内侧，在模型打印完毕后将顶部整体焊接密封，并进行密封测试；

所述热储密封层是并保留管路及线路开口；

所述冷却层位于保温隔热层和热储密封层之间，并与二者紧密贴合，五米级相似物理模型的六个面上均布有冷却层，冷却层同时布置若干根冷却管，所述冷却层与冷却层之间设置冷却液入液集水管和冷却液出液集水管，均采用柔性连接，同边布置；只流经冷却液而不承受应力；所述深部高温热储模拟系统中六块冷却层的连接采用串行连接的方式，最后中模型中只保留一进一出两个的冷却液进出总管；

所述保温隔热层采用双层布置，靠近试样的一层保温隔热内层其为硅酸铝纤维板，最外一层为保温隔热外层氧化铝纤维板；保温隔热层采用三方向互扣形式包裹打印物理模型，在打印前将保温隔热层临时固定形成打印物理模型模具；

所述温度监测伺服控制系统采用预制光纤光栅传感器和温度传感器的监测与传递五米级相似物理模型温度情况，米级致裂区外的区域设置光纤光栅传感器，在米级致裂区内设置耐高温温度传感器测温；光纤光栅传感器与耐高温温度传感器均在3D打印阶段预制于试样内部，用以监测五米级大型物理模型内部的温度，而五米级大型物理模型外表面而采用贴合光纤光栅传感器的方式进行监测；

所述应力一应变监测系统则采用应变传感器，应变传感器分别与所述光纤光栅传感器、耐高温温度传感器布置在相同位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于五米级大型物理模型的深部高温热储模拟系统，其特征在于，所述热储密封层通过对五米级相似物理模型使用铜片材料进行全覆盖密封。

3.根据权利要求1所述的一种基于五米级大型物理模型的深部高温热储模拟系统，其特征在于，所述冷却层内部布置多根冷却管，采用冷却层冷却时，冷却液依次经过冷却液入口、冷却液入液集水管、冷却液入液控制电磁阀进入冷却管中吸附热量后，从冷却管中经由冷却液出液控制电磁阀、冷却液出液集水管、冷却液出口排放在外部，每个冷却层内的电磁阀前段均有内置式的电子流量计，在随时监控管内冷却液的流量情况的同时，通过所述温度监测伺服控制系统对每一根冷却管进行独立控制进而实现对模型的温度梯度进行精确地控制的目的。

4.根据权利要求1所述的一种基于五米级大型物理模型的深部高温热储模拟系统，其特征在于，所述冷却层采用多管设计，每根冷却管设有一进一出两个控制电磁阀，电磁阀为线性电磁阀体，在电磁阀前段设置有电子流量计；所述保温隔热层为双层布置的高纯含铝纤维板材料，五米级相似物理模型的最外部六个面均有保温隔热层，保温隔热层采用互扣式拼装。

5.根据权利要求1所述的一种基于五米级大型物理模型的深部高温热储模拟系统，其特征在于，所述保温隔热层在进行3D打印前进行互扣式拼装时，内部缝隙处加注一层柔性耐高温环氧树脂。

6.根据权利要求1所述的一种基于五米级大型物理模型的深部高温热储模拟系统，其特征在于，所述温度监测伺服控制系统对3D打印五米级相似物理模型进行温度监测时，应在3D打印前预选出监测点位，在3D打印时位于五米级相似物理模型中米级致裂区处，该处的温度相较五米级相似物理模型中的其他部分温度较高，采用于耐高温温度传感器进行监测，而五米级相似物理模型中米级致裂区外采用光纤光栅传感器监测。