多级围压下砂岩单裂隙渗流传热试验研究

惠峥^1,2，冯子军^1,2，武治盛^1,2，石晓巅^1,2

1. 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室2. 太原理工大学采矿工程系

摘 要：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。

关键词：干热岩;单裂隙;围压;对流换热系数;