多级围压下砂岩单裂隙渗流传热试验研究

发布时间：2021-01-18 17:38

　　为研究不同围压下砂岩平直单裂隙的渗流传热特性,采用自主研制的高温三轴渗流-换热试验系统,以蒸馏水为换热介质,进行不同围压和不同温度下的对流换热试验。试验设置4,4.5,5,5.5,6MPa 5个围压水平,对低温区（T=50℃、70℃、100℃）的对流换热规律进行了分析,还创新性地开展了高温区（T=130℃）的对流传热试验。结果表明:（1）在相同温度、围压下,提高流速,渗透压力增大,导致裂隙开度随流速的增加而变大;在相同流速、围压下,温度升高使岩样骨架膨胀,弹性模量变小,岩样裂隙闭合程度加大,裂隙开度随温度的升高而变小;在相同温度、流速下,加大围压,裂缝紧密贴合,渗流通道进一步减小,开度也随之减小;（2）换热系数与流速、温度呈正相关,与开度呈负相关,高温下换热系数相对于低温时对流速、开度的变化更加敏感,高流速下换热系数相对于低流速时对温度、开度的变化更加敏感;（3）通过对比流速、温度、开度3个因素对换热系数的影响,发现流速、温度对换热系数的影响比开度的影响强。研究结果对断层模式地热开发中提高干热岩换热效率有重要指导意义。 

【文章来源】：矿业研究与开发. 2020,40(09)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

试验系统及砂岩岩样

式中，Re为雷诺数，无量纲；q是流过裂隙面的流量，m3/s；ν为运动黏度，m2/s，设置背压阀进水压力为固定值1.5 MPa时，水的热物理性质随温度变化如图2所示；D为换热试样的直径，m。计算可得本次试验裂隙面通过流体的雷诺数范围在5.99～59.27，属于层流范围内，因此下面可按照层流公式进行计算[13]。根据立方定律反演可以得到不同围压、不同温度条件下的裂隙开度，开度可以按照如下公式进行计算：

由图3(b）可知，高温区（T=130℃）开度变化范围在8.84～10.99μm，总增幅为24.32%。与低温区相同的是，高温区开度与流速基本呈线性正相关关系；区别是，相同围压下高温区开度随流速变化幅度减小。这是因为在低温区裂隙面闭合程度不够大，开度受流速的影响大，而在高温区由于岩样受热膨胀导致裂隙面闭合程度大，所以开度受流速的影响较小。3.2 温度对开度的影响

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]干热岩裂隙渗流—传热试验及储层模拟评价研究[D]. 李正伟.吉林大学 2016

硕士论文
[1]裂隙岩体渗流—传热耦合模型试验及数值模拟研究[D]. 田鲁鲁.北京交通大学 2010



本文编号：2985361