一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置及其检测方法

本发明涉及模拟检测，特别是涉及一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置及其检测方法。

背景技术：

1、地热作为一种清洁能源，近年来进行大量的开发利用，主要利用形式为抽取地下热水的粗犷利用模式，热能直接利用或者转化应用后的抽采水再回灌至地层中，因回灌技术、地层压力、经济成本等情况导致抽采水不能100％回灌，加剧了地下含水层漏斗范围造成含水层不可逆转的伤害，基于以上问题，地热能资源利用提出“取热不取水”的新型模式——地热能井，对钻孔穿越的含水层进行有效封堵，地面向钻孔内灌注冷水至热储层，再通过隔热管将汲取地热能的热水抽到地面利用。

2、现阶段地热能井有两种井型，一是垂直单井，井内管柱组成为热储层的热交换管+储层以上地层的隔水管，管柱外侧循环冷水，为了减小单井内外冷热水的热交换需使用具有低热传导性的隔热管；二是u型连通井，一口井向热储层灌入冷水，一口井抽取热水，抽采井中热水与地层发生热交换，亦需下入隔热管，对隔热管热损失评估目前主要有两种方法，一是通过数值模拟计算热损失量，该方法在理论上有很大的指导意义，但计算过程中简化了真实条件，除地层、井深结构等固有因素影响外，下入井中的隔热管结构、压入井内的冷流体温度及流速、隔热管内循环热流体及流速等可调节因素对隔热管热损失亦有较大的影响，因此导致数值模拟计算的数据与实际应用时有较大差距；二是在地热能井中直接使用，通过实际应用情况获取准确数据指导其他工程井应用，试验成本较高。

3、因此人们亟需一种检测精确度高、成本低的用于地热能井隔热管的热损失检测装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置以解决上述现有技术存在的问题，通过设置模拟井筒，使其与隔热管段之间形成用于循环流通冷流体的环形腔体，隔热管段内充满热流体，模拟地热能井下冷热流体，为隔热管热损失的检测提供较为接近实际应用环境，且冷水温度、冷水流量均可按实际地热能井设定，而检测探头的设置能够实时检查热流体温度，从而得到更为精确的隔热管热损失数据，而且无需在实地进行布设，减少成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置，包括用于充满热流体的隔热管段以及模拟井筒，所述模拟井筒套设在所述隔热管段外，所述模拟井筒与所述隔热管段之间形成用于循环流通冷流体的环形腔体，所述隔热管段内沿其轴线上均匀设置有若干个用于检测所述隔热管段内热流体温度的检测探头。

3、优选的，所述隔热管段的两端分别由进水封堵盖与出水封堵盖封堵，所述进水封堵盖上设置有热流体进水阀，所述出水封堵盖上设置有热流体出水阀，所述进水封堵盖与所述出水封堵盖上均设置有温度传感器，所述温度传感器与所述检测探头电连接。

4、优选的，分别与两端所述温度传感器连接的所述检测探头对称设置在所述隔热管段的内腔中心点两侧。

5、优选的，所述模拟井筒一端设置有封堵板，所述封堵板中部设置有通孔，所述封堵板的内壁上设置有承托所述出水封堵盖的环形基座，所述环形基座与所述通孔同轴设置，所述模拟井筒另一端设置有连接法兰，所述法兰中部通口与隔热管段密封连接。

6、优选的，所述模拟井筒上设置有冷流体进水阀与冷流体出水阀，所述冷流体进水阀与所述热流体进水阀位于同一侧，所述冷流体出水阀与所述热流体出水阀位于同一侧。

7、优选的，所述隔热管段为双壁隔热管，所述进水封堵盖与所述出水封堵盖分别与所述双壁隔热管螺纹连接。

8、优选的，所述双壁隔热管的内管分别与所述进水封堵盖与所述出水封堵盖插接密封连接，所述双壁隔热管的外管分别与所述进水封堵盖与所述出水封堵盖螺纹密封连接。

9、优选的，所述温度传感器与外界数据处理终端电连接。

10、本发明还提供一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置的检测方法，包括以下步骤：

11、s1：关闭冷流体出水阀，打开冷流体进水阀，向模拟井筒内注入冷流体，待冷流体注满后，打开冷流体出水阀，并控制冷流体进水阀与冷流体出水阀的水流量相同，实现冷流体的循环；

12、s2：通过热流体进水阀以及热流体出水阀向隔热管段注入热流体，注入完成后关闭热流体进水阀以及热流体出水阀；

13、s3：温度传感器获取检测探头的检测数据并传输至外界数据处理终端进行数据分析处理，得到隔热管段的热损失量。

14、优选的，在步骤s3中，温度传感器每10s记录检测探头的检测数据，待冷流体循环结束后，外界数据处理终端将每个时间段内多个检测数据进行取平均值处理。

15、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

16、1、本发明中通过设置模拟井筒，使其与隔热管段之间形成用于循环流通冷流体的环形腔体，隔热管段内充满热流体，模拟地热能井下冷热流体，为隔热管热损失的检测提供较为接近实际应用环境，且冷水温度、热水温度、冷水流量均可按实际地热能井设定，提高模拟的真实性，而检测探头的设置能够实时检查热流体温度，从而得到更为精确的隔热管热损失数据，而且无需在实地进行布设，减少成本。

17、2、本发明中设置两个温度传感器，并利用检测探头对热流体实现均匀的温度测量，测量数据取平均值，提高温度测量的准确性。

技术特征：

1.一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，包括用于充满热流体的隔热管段以及模拟井筒，所述模拟井筒套设在所述隔热管段外，所述模拟井筒与所述隔热管段之间形成用于循环流通冷流体的环形腔体，所述隔热管段内沿其轴线上均匀设置有若干个用于检测所述隔热管段内热流体温度的检测探头。

2.根据权利要求1所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，所述隔热管段的两端分别由进水封堵盖与出水封堵盖封堵，所述进水封堵盖上设置有热流体进水阀，所述出水封堵盖上设置有热流体出水阀，所述进水封堵盖与所述出水封堵盖上均设置有温度传感器，所述温度传感器与所述检测探头电连接。

3.根据权利要求2所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，分别与两端所述温度传感器连接的所述检测探头对称设置在所述隔热管段的内腔中心点两侧。

4.根据权利要求2所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，所述模拟井筒一端设置有封堵板，所述封堵板中部设置有通孔，所述封堵板的内壁上设置有承托所述出水封堵盖的环形基座，所述环形基座与所述通孔同轴设置，所述模拟井筒另一端设置有连接法兰，所述法兰中部通口与隔热管段密封连接。

5.根据权利要求2所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，所述模拟井筒上设置有冷流体进水阀与冷流体出水阀，所述冷流体进水阀与所述热流体进水阀位于同一侧，所述冷流体出水阀与所述热流体出水阀位于同一侧。

6.根据权利要求2所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，所述隔热管段为双壁隔热管，所述进水封堵盖与所述出水封堵盖分别与所述双壁隔热管螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，所述双壁隔热管的内管分别与所述进水封堵盖与所述出水封堵盖插接密封连接，所述双壁隔热管的外管分别与所述进水封堵盖与所述出水封堵盖螺纹密封连接。

8.根据权利要求2所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置，其特征在于，所述温度传感器与外界数据处理终端电连接。

9.一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的用于地热能井隔热管的热损失检测装置的检测方法，其特征在于，在步骤s3中，温度传感器每10s记录检测探头的检测数据，待冷流体循环结束后，外界数据处理终端将每个时间段内多个检测数据进行取平均值处理。

技术总结
本发明公开一种用于地热能井隔热管的热损失检测装置及其检测方法，涉及模拟检测技术领域，包括：隔热管段以及模拟井筒，模拟井筒套设在隔热管段外，模拟井筒与隔热管段之间形成用于循环流通冷流体的环形腔体，隔热管段内沿其轴线上均匀设置有若干个检测探头；本发明中通过设置模拟井筒，使其与隔热管段之间形成用于循环流通冷流体的环形腔体，隔热管段内充满热流体，模拟地热能井下冷热流体，为隔热管热损失的检测提供较为接近实际应用环境，且冷水温度、热水温度、冷水流量均可按实际地热能井设定，而检测探头的设置能够实时检查热流体温度，从而得到更为精确的隔热管热损失数据，而且无需在实地进行布设，减少成本。

技术研发人员：王艳丽,殷国乐,王林清,陈浩文,王跃伟,齐力强
受保护的技术使用者：中国地质科学院勘探技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12