(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210440369.9 (22)申请日 2022.04.25 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114813827 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 河海大学 地址 210098 江苏省南京市 鼓楼区西康路1 号 (72)发明人 赵燕容　魏裕丰　戎荣　董小松　 王浩楠　高秋爽　杨义锴　张志豪　 薛瑞丰　张子民　祁琦　 (74)专利代理 机构 南京中律知识产权代理事务 所(普通合伙) 32341 专利代理师 李建芳(51)Int.Cl. G01N 25/20(2006.01) G01D 21/02(2006.01) 审查员 贾姝漫 (54)发明名称 一种确定含水层热物性参数的微热试验装 置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种确定含水层热物性参数 的微热试验装置及方法， 微热试验装置， 包括计 算机控制与数据采集系统、 吊装导线、 电机动力 系统、 旋转架、 双层套管激发装置和水压温度一 体传感探头； 双层套管激发装置顶部设有顶板 盖， 电机动力系统安装在顶板盖上， 顶板盖的边 缘设有进水阀口； 水压温度一体传感探头设在双 层套管激发装置的外侧壁上； 计算机控制与数据 采集系统通过吊装导线与电机动力系统和水压 温度一体传感探头相连； 电机动力系统通过旋转 架连接双层套管激发装置， 双层 套管激发装置侧 壁上设有渗透孔， 在电机动力系统的驱动下、 旋 转架带动双层套管激发装置旋转进而控制渗透 孔的开合。 上述装置结构简单， 用于研究含水层 的热物性 参数， 适应性强。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114813827 B 2022.10.25 CN 114813827 B 1.一种确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 确定含水层热物性参数的微热试 验装置， 包括计算机控制与数据采集系统 （1） 、 吊装导线 （2） 、 电机动力系统 （3） 、 旋转架 （12） 、 双 层套管激发装置 （1 1） 和水压温度一体传感探 头 （6） ； 双层套管激发装置 （11） 顶部设有顶板盖 （5） ， 电机动力系统 （3） 安装在顶板盖 （5） 上， 顶 板盖 （5） 的边 缘设有进水阀口 （4） ； 水压温度一体传感探头 （6） 设在双层套管激发装置 （11） 的外侧壁上； 计算机控制与数 据采集系统 （1） 通过吊装导线 （2） 与电机动力系统 （3） 和水压温度一体传感探 头 （6） 相连； 电机动力系统 （3） 通过旋转架 （12） 连接双层套管激发装置 （11） ， 双层套管激发装置 （11） 侧壁上设有渗透孔， 在电机动力系统 （3） 的驱动下、 旋转架 （12） 带动双层 套管激发装置 （11） 旋转， 既可旋转至渗透孔打开、 也可旋转至渗透孔闭合， 当渗透孔闭合时， 进水阀口 （4） 可通至双 层套管激发装置 （1 1） 内侧； 确定含水层热物性 参数的方法， 包括如下步骤： 1)将双层套管激发装置 （11） 旋转至渗透孔闭合， 由吊装导线将双层套管激发装置 （11） 放入井孔中； 2） 待由水压温度一体传感探头 （6） 感应、 并通过吊装导线 （2） 传输到计算机控制与数据 采集系统 （1） 的水压温度数据稳定后， 通过进水阀口 （4） 注入一定温度的热水至充满双层 套 管激发装置 （11） ， 计算机控制与数据采集系统 （1） 控制电机动力系统 （3） 带动旋转架 （12） 旋 转双层套管激发装置 （1 1） ， 打开渗透孔、 瞬时释放热 水， 实现线状热源的激发； 3） 通过计算机控制与数据采集系 统 （1） 记录水压温度一体传感探头 （6） 感应的井孔中 随时间变化的水压温度数据， 待水压温度数据恢复到步骤2） 中加热水之前的水压温度、 并 保持不变后， 将双 层套管激发装置 （1 1） 从井孔中提出； 4） 将双层套管激发装置 （11） 内的水控干后， 重复步骤1） ‑3） 完成不 同对流条件和不同 激发强度的微热 试验； 5） 通过计算机控制与数据采集系统 （1） 导出步骤2） ‑4） 中的水压温度变化数据， 根据 微 热试验理论得到的无量纲温度变化与无量纲 时间的标准曲线和井孔中无量纲温度变化与 时间的实测曲线， 在标准曲线相同模数的对数纸上进 行配线， 拟合好后选取一匹配点， 记录 对应的坐标值， 求取含水层的热物性 参数。 2.如权利要求1所述的确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 双层套管激发装置 （11） 包括内层花管和外层花管； 内层花管和外层花管均为圆柱状， 内层花管设在外层花管 内侧、 且与外层花管内壁相贴； 内层花管侧壁上设有内层渗透孔 （8） ， 外层花管侧壁上设有 外层渗透孔 （7） ； 电机动力系统 （3） 通过旋转架 （12） 连接内层花管或外层花管， 在电机动力 系统 （3） 的驱动下、 旋转架 （12） 带动内层花管或外层花管旋转， 既可旋转至内层渗透孔 （8） 与外层渗透孔 （7） 完全重合、 此时渗透孔打开， 也可旋转至内层渗透孔 （8） 与外层渗透孔 （7） 无任何重合、 此时渗透孔闭合， 当渗透孔闭合时， 进水阀口 （4） 可通至内层花管内侧。 3.如权利要求2所述的确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 顶板盖 （5） 上设有 第一上孔， 旋转架 （12） 为设有顶面的短筒结构， 旋转架 （12） 的顶面中央位置与电机动力系 统 （3） 的转轴连接， 旋转架 （12） 的顶面设有第二上孔和与进水阀口 （4） 相通的进水孔； 当内 层渗透孔 （8） 与外层渗透孔 （7） 完全重合时， 第一上孔和第二上孔也完全重合， 此时， 井孔中 水通过顶板盖 （5） 上第一上孔和 旋转架 （12） 顶面的第二上孔均与内层花管内侧相通； 当内权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114813827 B 2层渗透孔 （8） 与外层渗透孔 （7） 无任何重合， 第一上孔和第二上孔也无任何重合， 此时， 旋转 架 （12） 顶面的进水孔与进水阀口 （4） 相通； 此时， 将双层套管激发装置 （11） 旋转至渗透孔闭合， 同时， 第一上孔和第二上孔也完全 闭合， 由吊装导线将双 层套管激发装置 （1 1） 放入井孔中； 待由水压温度一体传感探头 （6） 感应、 并通过吊装导线 （2） 传输到计算机控制与数据采 集系统 （1） 的水压温度数据稳定后， 通过进水阀口 （4） 注入一定温度的热水至充满双层 套管 激发装置 （11） ， 计算机控制与数据采集系统 （1） 控制电机动力系统 （3） 带动旋转架 （12） 旋转 双层套管激发装置 （11） ， 打开渗透孔、 第一上孔和第二上孔， 瞬时释放热水， 实现线状热源 的激发。 4.如权利要求3所述的确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 旋转架 （12） 连接外 层花管， 在电机动力系统 （3） 的驱动下、 旋转架 （12） 带动外层花管旋转。 5.如权利要求4所述的确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 还包括一组以上的 增长管， 每组增长管均包括一个内增长管和一个外增长管， 内增长管 的顶部设有第一上拼 接接口， 外增长管的顶部 设有第二上拼接接口， 内增长管的底部 设有第一下拼接接口， 外增 长管的底部设有第二下拼接接口； 第一上拼接接口和第一下拼接接口相互匹配， 第二上拼 接接口和第二下拼接 接口相互匹配； 内层花管的底部均设有第三下拼接接口， 外层花管的底部均设有第 四下拼接接口， 内 层花管底部设有可拆卸连接的底盖； 内增长管的第 一上拼接接口可活动连接在内层花管的第 三下拼接接口上， 外增长管的 第二上拼接接口可活动连接在外层花管的第四下拼接接口上， 底盖可活动连接在内增长管 的底部； 内增长管侧壁上设有内层渗透孔， 外增长管侧壁上设有外层渗透孔； 当内层花管上的 内层渗透孔和外层花管上的外层渗透孔完全重合时， 内增长管上的内层渗透孔和外增长管 上的外层渗透孔也完全重合； 当内层花管上的内层渗透孔和外层花管上的外层渗透孔无任 何重合时， 内增长管 上的内层渗透孔和外增长管 上的外层渗透孔 也无任何重合； 此时， 根据含水层试段长度确定双层套管激发装置 （11） 长度， 要求试段长度与双层套 管激发装置 （1 1） 长度一 致， 可以通过使用增长管来调节双 层套管激发装置 （1 1） 长度。 6.如权利要求5所述的确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 顶板盖 （5） 与内、 外 层花管顶部之间安装有防水橡胶圈 （10） ， 内、 外层花管底部与底盖之间也安装有防水橡胶 圈 （10） 。 7.如权利要求1 ‑6任意一项所述的确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 吊装导 线 （2） 包括芯部和保护层； 保护层包覆在芯部外围， 保护层由防水防电材质制备而成； 芯部 由数据传输线、 电源线和吊装承重线并股形成； 计算机控制与数据采集系统 （1） 通过数据传 输线和电源线与水压温度一体传感探 头 （6） 和电机动力系统 （3） 相连。 8.如权利要求1 ‑6任意一项所述的确定含水层热物性参数的方法， 其特征在于： 进水阀 口 （4） 上连有进热水管。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114813827 B 3