地热深水井分层抽水试验室内试验装置及试验方法与流程

本发明涉及地热水利用领域，尤其涉及一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置及试验方法。

背景技术：

1、地热能作为一种清洁可再生能源，具有储量丰富、分布广泛和低碳环保等优点。地热能与太阳能、风能和潮汐能等清洁能源不同，其不受天气等因素限制，可以稳定产热，因此地热能被广泛应用于供暖和发电等，用来应对传统化石能源带来的资源枯竭和环境污染等问题的重要接替能源。

2、地热能利用时要钻挖地热井，通过地热井延伸至地热岩层来开采地热水，地热深水井通常的深度在2000 m -3000m，井体上部的上层地热水温度较低，下部的下层地热水温度较高，地热水抽采可直接抽采上部的温度较低的地热水，或者采用混抽的方式直接抽采上下层混合地热水，这两者抽采方式开采方便、难度较低，但是存在地热水温度有限，地热利用率不高；还可采用直接抽取下部温度较高的地热水的方式来提高地热利用率，这种方式需要封堵住上层水，将上层水和下层水隔离，并需要将抽采设备下到地热井下部，需要的抽采设备比较复杂，操作麻烦、难度较高。综上所述，对地热水井各种抽采方式之间的研究具有重要意义，需要对上层地热水、下层地热水和混合地热水之间的抽采水量、补水量、抽采水温、上下地热水的抽采比例以及水位之间的关系进行实验研究，通过实验数据分析来采取最佳的抽采方案，因此有必要设计一种地热深水井实验装置和实验方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置及试验方法。

2、本发明的技术方案是：一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，该装置包括放置在同一高度的上含水层井体、下含水层井体和抽水井体；上含水层井体的中部和抽水井体的中部之间通过上含水层支管连通，该上含水层支管上设有阀门甲，抽水井体和下含水层井体之间通过下含水层支管连通，下含水层支管上设有阀门乙；抽水井体的上部设有抽水管，抽水管与抽水装置连接。

3、优选的，所述上含水层支管与抽水井体的连接端连接有粗砂过滤管，粗砂过滤管内装填有粗砂。

4、优选的，所述粗砂过滤管的直径大于上含水层支管的直径。

5、优选的，所述下含水层支管与抽水井体的连接端连接有细砂过滤管，细砂过滤管内装填有细砂。

6、优选的，所述细砂过滤管的直径大于下含水层支管的直径。

7、优选的，所述上含水层井体和下含水层井体的直径相同，抽水井体的直径大于上含水层井体的直径。

8、优选的，所述抽水管外端连接至用于测量水量的三角堰，并分别在上含水层井体、下含水层井体和抽水井体内设有温度传感器。

9、优选的，所述的上含水层井体、下含水层井体和抽水井体的材质均为透明有机玻璃，并在各个井体上设有刻度。

10、一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置的实验方法，包括如下步骤：

11、①打开阀门甲并关闭阀门乙，上含水层井体与抽水井体连通，上层地热水进入到抽水井体内；

12、②启动抽水装置，抽水管将抽水井体内的上层地热水抽出，同时向上含水层井体内不断补水，保持上层地热水水位处于恒定状态，补水量和抽水量相同；

13、③该抽水过程中通过三角堰实时测量抽水量，通过温度传感器实时监测水温，并通过透明玻璃观察上层地热水水位状态；

14、④打开阀门乙并关闭阀门甲，下含水层井体与抽水井体连通，下层地热水进入到抽水井体内；

15、⑤启动抽水装置，抽水管将抽水井体内的下层地热水抽出，同时向下含水层井体内不断补水，保持下层地热水水位处于恒定状态，补水量和抽水量相同，并将下层地热水水位设置为高于上层地热水水位；

16、⑥该抽水过程中通过三角堰实时测量抽水量，通过温度传感器实时监测水温，并通过透明玻璃观察下层地热水水位状态；

17、⑦同时打开阀门甲和阀门乙，上、下含水层井体均与抽水井体连通，上、下层地热水同时进入到抽水井体内；

18、⑧启动抽水装置，抽水管将抽水井体内的上下层混合地热水抽出，并同步向上、下含水层井体内不断补水，保持上下层地热水水位均处于恒定状态，两者的补水量和抽水量均相同，同时保持下层地热水水位高于上层地热水水位；

19、⑨抽水过程中，上含水层的温度t1，下含水层温度t2，抽出来的水温t3，分别作记录，并通过三角堰实时测量抽水量，通过温度传感器实时监测水温，并通过透明玻璃观察上下层地热水水位状态。

20、优选的，实验过程中，上含水层井体和下含水层井体内补入的水采用颜色区别明显的带色水体。

21、本发明的有益技术效果是：

22、本发明并排设置了上下含水层井体和抽水井体，两含水层井体通过具有高度差的支管与抽水井体连通，并将下含水层井体内水位设置为大于上含水层水位，形成压差，在地表模拟出了地热深水井内上下层含水层结构，并有效将上下层含水层分离，通过控制两支管上阀门，可在抽水井体内模拟抽取下层地热水、上层地热水以及上下层混合地热水，通过该实验装置和实验方法获取数据，分析分层抽水与混合抽水各项参数之间的相关关系，摸索数据之间的规律，来推导下含水层的水文数据（水温、补水量、水位、水质等），建立利用上层地热水试验及混合抽水试验的实验参数计算下层热储相关参数的数据模型，解决了下层地热水针对性实验难度大的问题，从而降低下层地热水的测井难度和用水的抽采方案确定难度。

技术特征：

1.一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：

2.根据权利要求1所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：所述上含水层支管与抽水井体的连接端连接有粗砂过滤管，粗砂过滤管内装填有粗砂。

3.根据权利要求2所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：所述粗砂过滤管的直径大于上含水层支管的直径。

4.根据权利要求1所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：所述下含水层支管与抽水井体的连接端连接有细砂过滤管，细砂过滤管内装填有细砂。

5.根据权利要求4所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：所述细砂过滤管的直径大于下含水层支管的直径。

6.根据权利要求1所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：所述上含水层井体和下含水层井体的直径相同，抽水井体的直径大于上含水层井体的直径。

7.根据权利要求1所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：所述抽水管外端连接至用于测量水量的三角堰，并分别在上含水层井体、下含水层井体和抽水井体内设有温度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置，其特征是：所述的上含水层井体、下含水层井体和抽水井体的材质均为透明有机玻璃，并在各个井体上设有刻度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置的实验方法，其特征包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置的实验方法，其特征是：实验过程中，上含水层井体和下含水层井体内补入的水采用颜色区别明显的带色水体。

技术总结一种地热深水井分层抽水试验室内试验装置及实验方法，该装置包括放置在同一高度的上含水层井体、下含水层井体和抽水井体；上含水层井体的中部和抽水井体的中部之间通过上含水层支管连通，该上含水层支管上设有阀门甲，抽水井体和下含水层井体之间通过下含水层支管连通，下含水层支管上设有阀门乙；抽水井体的上部设有抽水管，抽水管与抽水装置连接；通过该实验装置和实验方法获取数据，分析分层抽水与混合抽水各项参数之间的相关关系，来推导下含水层的水文数据，建立利用上层地热水试验及混合抽水试验的实验参数计算下层热储相关参数的数据模型，解决下层地热水针对性实验难度大的问题，从而降低下层地热水的测井难度和用水的抽采方案确定难度。技术研发人员：张国建,王桂,刘涛,张建瑞,李华杰,魏骏,席盼盼受保护的技术使用者：张国建技术研发日：技术公布日：2024/7/9