[发明专利]一种干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置

权利要求书

1.一种干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：包括试验腔，可视化单元，温度控制单元，以及与试验腔连通的注入控制单元、围压控制单元、轴压控制单元和流出控制单元；

所述试验腔包括岩样夹持器、密封铸件以及相互连通的围压加压腔与轴压加压腔，试验腔的入口和出口均通过密封铸件密封，岩样夹持器固定于围压加压腔中，所述岩样夹持器由铸铁管片构件、隔热板、导热管壳、耐高温橡胶垫片、导热硅胶层拼装构成，所述铸铁管片构件、导热管壳和导热硅胶层均为弧形管片，导热管壳贴合于导热硅胶层的外表面，耐高温橡胶垫片包裹于铸铁管片构件的外表面，铸铁管片构件、耐高温橡胶垫片、导热管壳和导热硅胶层构成圆管结构，岩样紧密固定于圆管结构中，圆管结构的长度大于岩样的长度，隔热板的下部固定于铸铁管片构件与导热管壳以及铸铁管片构件与导热硅胶层的连接处、上部与围压加压腔的腔壁连接；

所述注入控制单元包括通过带阀门的注入管道顺序连通的注入水槽、恒速恒压水泵和中间活塞容器，注入控制单元通过试验腔的入口与岩样夹持器连通，连通岩样夹持器与中间活塞容器的注入管道上安装有注入压力感应器；

所述围压控制单元包括通过带阀门的围压管道顺序连通的围压加压水槽和围压自动加压泵，围压管道上安装有围压压力感应器，围压控制单元通过围压加压腔上设置的围压注入口与围压加压腔连通；

所述轴压控制单元包括通过带阀门的轴压管道顺序连通的轴压加压水槽和轴压自动加压泵，轴压管道上安装有轴压压力感应器，轴压控制单元通过轴压加压腔上设置的轴压注入口与轴压加压腔连通；

所述流出控制单元包括通过带阀门的流出管道顺序连通的回收水槽和冷凝容器，流出管道上安装有流出压力感应器和流速计，流出控制单元通过试验腔的出口与岩样夹持器连通；

所述温度控制单元包括加热装置和与加热装置相连的导热元件，导热元件固定于围压加压腔上设置的温度加温口中并且与围压加压腔腔壁相接触；

所述可视化单元包括电性连接的红外热成像仪、控制器和可视化界面，红外热成像仪的感应端与导热管壳的位置相对，注入压力感应器、围压压力感应器、轴压压力感应器、流出压力感应器和加热装置均与控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：所述试验腔为对称结构，由顺序连通并且螺纹连接的第一密封铸件、第一轴压加压腔、围压加压腔、第二轴压加压腔和第二密封铸件以及固定于围压加压腔中的岩样夹持器构成；注入管道的出口段固定于第一密封铸件和第一轴压加压腔中，注入管道的出口与岩样夹持器的一端连通，流出管道的出口段固定于第二密封铸件和第二轴压加压腔中，流出管道的出口与岩样夹持器的另一端连通。

3.根据权利要求2所述的干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：第一密封铸件与第二密封铸件均为带内螺纹的环形密封铸件，第一密封铸件与注入管道之间以及第二密封铸件与流出管道之间的间隙均通过带外螺纹的螺纹铸件密封；注入管道和流出管道的出口段上均套设有引导管，两个引导管分别固定于第一轴压加压腔和第二轴压加压腔中；注入管道和流出管道的出口上均设有带引导孔的活动引导铸件，引导孔的孔径与与之连通的管道管径相同。

4.根据权利要求3所述的干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：所述温度加温口、围压注入口、轴压注入口以及螺纹铸件的开口上均设有螺丝密封组件，所述螺丝密封组件包括螺钉、垫片和硅胶密封圈，垫片位于硅胶密封圈上，垫片和硅胶密封圈通过螺钉固定。

5.根据权利要求1所述的干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：围压控制单元和轴压控制单元中均安装有由超压管道和安装其上的控制阀门构成的超压保护装置。

6.根据权利要求1所述的干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：所述注入管道、流出管道、围压管道和轴压管道均为铸铁管道，隔热板为金属隔热板，导热管壳优选硅酸铝管壳，围压加压腔与轴压加压腔的材料均为高铬白口抗磨铸铁，所述阀门为铬钢阀门。

7.根据权利要求1所述的干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：所述注入管道的入口上设有陶瓷滤芯。

8.根据权利要求1所述的干热岩裂隙渗流和热交换过程可视化试验装置，其特征在于：所述红外热成像仪的感应端与导热管壳之间设有耐高温光学镜头。