[发明专利]一种循环降温压裂模拟实验装置及实验方法

说明书

本发明提供一种循环降温压裂模拟实验装置及实验方法，涉及压裂模拟实验技术领域，该装置包括：模拟井筒，模拟井筒内部设置有注液通道和出液通道，注液通道的一端用于与注液管线连接，另一端开放，出液通道的一端用于与出液管线连接，另一端开放，出液管线上设置有回压阀；该装置具有能够方便插入岩样中的模拟井筒，该模拟井筒内具有注液通道和出液通道，能够向岩样中注液和出液，对岩样进行循环降温，方便地进行循环降温压裂模拟实验。

技术领域

本发明属于压裂模拟实验技术领域，更具体地，涉及一种循环降温压裂模拟实验装置及实验方法。

背景技术

干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体，埋藏于地下2000～6000m深处，温度为150～650℃。干热岩的应用过程是先形成注采井网，一般先将注入井进行压裂改造，形成裂缝系统。将高压水从加压井向下泵入，水流过热岩中的人工裂隙而过热(水、汽温度可达到150～200℃)，并从生产井泵上来，在地面用于发电，发电后尾水再次通过高压泵注入地下热交换系统，进行循环利用。该系统通常称为增强型地热系统。

干热岩地热资源是指地下深层(3.0～10.0km)的高温岩石(180℃以上)中所蕴藏的热量，是一种分布广泛、清洁无污染的替代性能源。干热岩地层岩性以花岗岩为主，具有岩石硬度高、断层/裂隙发育、渗透性差、无水或极少含水的特点。通过水力压裂激活地下断层或天然裂缝网络，形成注采井之间的流体流动通道，开采地下热量的模式称为增强型地热系统。高硬度和高应力条件导致的高破裂压力是干热岩压裂施工过程中面临的挑战之一。开展高温高压条件下花岗岩的室内压裂模拟实验，有助于探索降低破裂压力的新型“软压裂技术”方法，为现场压裂施工提供指导。

现有技术中，发明专利“一种干热岩热能开发降温压裂方法”(CN201910834685.2)提出一种向干热岩地层注入低砂比稠化水压裂液，对目标地层进行降温的现场压裂技术。在发明专利“一种利用声发射系统监测天然硬岩水力压裂的实验方法”(CN201610710542.7)和发明专利“一种三轴煤岩多场多相耦合压裂实验装置及实验方法”(CN201910569637.5)中，均可以实现在高温高压环境下开展水力压裂模拟实验，压裂流体以恒定速率注入模拟井筒从而压裂岩样，分析多场耦合作用下裂缝的扩展规律。

室内力学实验的研究结果表明，岩石的强度在经历多次的加热和降温处理后会发生降低。因此，在高温的干热岩地层中，通过压裂前对井筒附近岩石进行多次的洗井降温和停泵地温恢复，使地下岩石经历循环低温冲击作用，可以在一定程度上降低压裂过程的破裂压力。目前，现有的室内压裂模拟实验装置虽然可以模拟地下的高温环境，但是注液管柱(模拟井筒)结构无法实现对岩样压裂段的循环降温过程。因此，有必要研发能够实现室内循环降温压裂模拟实验的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种循环降温压裂模拟实验装置及实验方法，该装置具有能够方便插入岩样中的模拟井筒，该模拟井筒内具有注液通道和出液通道，能够向岩样中注液和出液，对岩样进行循环降温，方便地进行循环降温压裂模拟实验；该方法利用该装置能够在室内进行岩样的循环降温压裂模拟实验，操作简单，实验准确性强。

为了实现上述目的，本发明提供一种循环降温压裂模拟实验装置，该装置包括：

模拟井筒，所述模拟井筒内部设置有注液通道和出液通道，所述注液通道的一端用于与注液管线连接，另一端开放，所述出液通道的一端用于与出液管线连接，另一端开放，所述出液管线上设置有回压阀。

可选地，所述模拟井筒的外周套设有封隔套筒。

可选地，所述模拟井筒为圆筒形，所述注液通道和所述出液通道的轴线与所述模拟井筒的轴线平行，所述模拟井筒的内壁与所述注液通道和所述出液通道的外壁之间充满封堵材料。

可选地，所述模拟井筒的上端设置有封盖，所述封盖用于将所述模拟井筒的上端封堵，所述注液通道和所述出液通道的上端分别与所述注液管线和所述出液管线连接。