本文梳理了国表里巩固型地热编造（EGS）模仿试验安装研发希望，总结了以高温高压反映釜、岩心夹持类渗流模仿编造、岩石三轴电液伺服操纵编造和大尺寸线类模仿安装的效力特性，剖判了分别试验模仿安装合用领域及其对待EGS作战枢纽本事探究的支持效力。贯串国表里正在干热岩资源斥地操纵工程作战中存正在的题目，剖判了EGS模仿试验安装的研发目标，正在现有安装平台的本原上提出了作战大型模块化干热岩斥地模仿试验平台的打算思绪，阐明了平台安装的编造组成和模块化效力特性，斟酌了热储区造成机理和庞杂地质条目下多场耦合效力机造。

　　地热资源是天下各国重心探究斥地的可再生明净能源，高温地热资源要紧席卷水热型和干热岩型。干热岩（hot-dry-rock，HDR）地热资源是指埋深较浅、温度较高、有斥地经济代价的热岩体，干热岩广博埋藏于距地表3~10km的深处，温度领域正在150~650℃。干热岩斥地又称巩固型地热编造（enhanced geothermal system，EGS），即通过水力压裂等式样正在地下低孔、低渗的高温岩体中造成储层，并从中开采热能用于发电、取暖、深化石油开采等，是国际社会公认的高效低碳明净能源。是以，正在以“碳达峰、碳中和”为方向的布景下，斥地明净高效、安适环保的干热岩地热能资源已成为天下各国重心探究目标。

　　干热岩地热能斥地始于20世纪70年代，至今环球共施行了40余个干热岩斥地项目，要紧来自美国、德国、意大利和瑞士等国度。中国干热岩勘查斥地探究就业起步较晚，1993年，中国国度地动局地壳应力探究所正在北京市房山区初度发展干热岩发电的闭连试验探究。截至2012年，由吉林大学、中国科学院广州能源探究所等单元接受的国度“863策动”项目“干热岩热能斥地与归纳操纵枢纽本事探究”，正式开启EGS地热能斥地的探究高潮，为中国发展EGS行使探究奠定坚实的就业本原和本事支持。目前，EGS行使历程中涉及诸多枢纽科学本事题目，如地热资源评议手法、压裂本事、地热介质的换热性格、地下高温岩体多场耦合机造及发电编造高效操纵等仍需进一步探究完备。因为EGS作战工程耗时长、投资与危急大，是以，发展试验室EGS模仿斥地试验，为演示工程打算供给表面及本事本原尤为须要。美国科罗拉多采矿学院早正在1979年便率先斥地了一套大尺寸可用于压裂与换热探究的试验安装，可对边长约200mm立方体样品实行常温条目下的水力压裂试验。2010年，德国亥姆霍兹（Helmholtz）国度探究中央针对干热岩特意斥地了伺服三轴试验机编造，可对岩石试样和混凝土试样实行水力压裂试验以剖判致裂效应。近年来，跟着中国能源组织转型与计谋导向，稠密科研及企奇迹单元针对地热能斥地操纵发展豪爽探究，盘绕压裂模仿、换热模仿和裂隙渗流模仿法则等研发多类型的试验模仿安装，博得一系列成效。

　　本文阐明EGS地热能模仿斥地与操纵的探究方向，梳理国表里闭于干热岩斥地与操纵模仿安装的探究近况，总结安装类型、组织特性及效劳效力，并针对实践工程面对的要紧抵触提出模仿安装的改革目标与发达发起。

　　目前，正在干热岩地热能斥地本事方面还存正在着诸多题目亟待管理，如图1所示。个中，资源靶区定位本事和发电编造高效操纵本事与工程实践及发电配备行使优化密切贯串，人为压裂本事、示踪监测本事和地热介质换热性格探究是目前试验探究最为闭切的本事难点。大大都工程及试验探究以水行动热载体实行压裂、提热与操纵。正在EGS斥地中，热储领域及储层浸透性是定夺热量提取出力的中枢身分。水力压裂行动裂隙延展与储层伸张的紧张技巧，往往须要连接加大注水压力和流速来杀青，这就须要更高的本钱加入和本事秤谌。其它，水正在高温高压下会成为熔化岩石矿物质的强溶剂，与储层岩石发作剧烈的熔化和重淀效力，进而改动储层裂隙的浸透率及流体物化性子，影响换热出力。正在EGS斥地历程中，裂隙岩体热—流—固—化学（T-H-M-C）的多场耦合效力中水力压裂与剪切机造非常庞杂，已成为储层热提取出力晋升的枢纽题目，也是地下工程诱发地动防控的热门和难点题目。针对上述难点题目，许天福等通过改革的岩石三轴压力试验安装，杀青分别压力和温度的三轴压缩试验，可对岩石力学参数实行剖判，并筑树干热岩的储层水力压裂数值模子，用于剖判分别条目下的地热换热性格及出力，同时操纵示踪剂对开裂裂隙面发育景况实行示踪探究。窦斌等以劈裂岩石为探究对象，正在试验室发展EGS对流换热及水岩互相影响模仿试验，基于T-H-M-C耦合模仿安装刷新国内现有试验筑设无法改动温度场及裂隙特性的亏折。曲占庆等采用高温水力压裂与渗流模仿试验安装发展室内高温条目下水力压裂试验，显然低温诱导热应力正在高温岩石水力压裂中的紧张影响与其效力法则，验证温度—渗流—应力—毁伤耦合模子的精确性。

　　EGS分别于水热型地热能，其开采处于地层深处的结晶质干热岩内，发展实践工程面对的危急阻力和不确定性极大。本探究发展针对性的试验室EGS斥地模仿试验，以剖判开采历程中轮回流体工质对深部储层的缝网形状及力学、化学性格的影响法则为本原，厘清EGS斥地历程个人对流换热法则，阐明地下水动力—热转达—力学—化学多场耦合互相影响机造，从而管理干热岩地热能实践斥地中的瓶颈题目。

　　EGS斥地历程是以注水井、采（抽）水井及连通裂隙带联合杀青冷—热水流轮回，进而从深部地热储层中提取热量。暂时，国表里针对干热岩与注入水体的探究从热衷于水岩互相效力后岩体的物理及力学功能蜕化，到目前特别编造的水岩效力数值模仿探究，席卷去白云化效力、阳离子瓜代吸附以及脱硫酸等水文地球化学效力。因为提热流体正在裂隙储层中的轮回会打垮编造的热和化学均衡，与干热岩体效力会惹起分别矿物岩石的重淀/熔化及流体化学因素蜕化，进而影响地热能提取出力。对此，吉林大学许天福团队以高温高压反映釜为中枢，打算了一套用于模仿EGS斥地历程水岩耦合效力机知道析的试验编造（图2）。该编造以316L型不锈钢材质的高温高压反映釜为中枢，通过加热套和热传感器来操纵温度（150℃），采用气氛加压编造（8 MPa）的式样为岩样供给一个模仿高温高压的境遇。张保筑等以河北马头营区花岗岩型干热岩为探究对象，贯串试验室压裂试验及水文地球化学模仿等技巧，探究去离子水、海水和地下水效力干热岩后流体的化学组分蜕化及矿物移动量景况，揭示海水行动轮回水体与花岗岩效力时钠长石与钙长石熔化天生豪爽的高岭石和沸石重淀，进而低落热储层梗塞的或许性。

　　流体活动、换热出力和地球化学反映评议是以干热岩为储层的EGS斥地与操纵历程的紧张参数，而精确打算和施行EGS的“储层刺激与改造”步骤以提热流体与储层岩体的地球化学反映为本原。采用超临界CO2庖代水行动EGS能源斥地的换热工质时不光能获取地热能，同时因为活动工质正在储层内的滤失效力还可杀青CO2的地质封存。自此，以CO2为提热工质的EGS斥地操纵本事平常发达。个中，以超临界压力CO2正在岩石裂隙和多孔介质内的对流换热法则探究，席卷基于超临界CO2-EGS斥地模仿试验及场合领域数值模仿是暂时探究热门。二氧化碳羽流地热编造（CO2-plume geothermal system，CPGS）通过将超临界CO2注入储层，并与水的驱替历程中被深部高温岩体加热而造成一种空间羽状的散布形状，是一种贯串地热能斥地与碳存储的有用式样。日本三菱归纳质料公司探究花岗闪长岩正在高温下与CO2-水的室内化学反映，形容了CO2鞭策次生碳酸盐矿物的重淀历程。石岩等基于反映釜编造（图2）进一步改革，迁就业温度和压力晋升至350℃和30MPa，装备恒温恒压操纵编造探究水—岩—CO2互相效力机造，并基于多相流、多组分非等温溶质运移反映模仿软件ToughReact筑树“超临界CO2—咸水—岩石”三相共存的封锁编造观点模子。结果进一步剖明流体中的CO2使深部咸水的pH值低落，导致边际岩体发作熔化和重淀，从而明显改动编造的提热率。

　　目前的探究剖明，正在以水为流体的EGS施行工程中，跟着引发与压裂历程的长远，临盆井/注入井与人为地热储层裂隙汇集的水力干系会渐渐低落，不光导致换热出力低，进而无法餍足地面热能需求，况且会导致20%足下的流体（水）亏损。其它，水行动就业流体时，受地质地层构造影响较大，会发作地层矿物熔化、筑设腐化结垢气象，这也是目前诸多探究将流体转向以超临界CO2和液氮为压裂液的缘故之一。相较于水，CO2正在适宜的温度和压力条目下具备更好的流体力学和热力学性格。然而，CO2的低比热容同样存正在着提热出力低的弊端，采用高温高压反映釜类编造无法发展多参数条目下渗流性格与换热模仿探究。是以，以岩心夹持器类为中枢搭筑的EGS斥地与操纵模仿试验编造被平常探究。

　　岩心夹持器是试验室测定岩样渗流性格时用来夹持、维持岩样并密封柱面或端面的根本安装，按照组织可划分为哈斯勒型岩心夹持器、二/三轴向岩心夹持器和带测压孔的岩心夹持器这3类。正在干热岩模仿斥地试验编造中，辅以浸透压力编造、电动/手动围压编造和数据收集与纪录编造构成根本的模仿斥地安装，除了用于探究分别流体注采换热出力、化学刺激对储层改造法则的探究表，还可用于模仿EGS热应力致裂机理及储层裂隙发育法则识别与模仿探究等。腾毅以岩心夹持器改造的高温高压渗流试验编造为中枢，区别发展高温岩体注CO2采热模仿试验、高温岩体注水采热模仿试验以及干热岩体水汽瓜代注入采热模仿试验探究。该安装通过装备三轴渗流室、增压泵、预热器、高压储气罐、冷凝器等中枢配备，与数控收集编造相连，温度最高达300℃，充塞模仿高温高压境遇下分别流体的渗流采热出力。按照试验结果，类似围压条目下，注水工况比拟注入CO2的采热出力更高，而正在更高的温度（250℃）时，注入CO2的采热出力才会高于注水试验。为进一步探究超临界压力CO2正在岩石裂隙和多孔介质内的对流换热出力，张笑等改装搭筑超临界CO2正在花岗岩岩石裂隙内对流换热试验编造，编造配有气瓶、储油罐、泵入安装、稳压罐、冷却塔以及高温高压模仿安装（图3（a））。个中，夹持器（图3（b））浸没于油浴内，可通过回旋夹持器角度杀青秤谌压裂和竖直压裂。油浴（苯甲基硅油）表壁包裹环状加热带（杀青最高温度为280℃），使其不光能够行动传热介质，还能够操纵加压泵供给最高28MPa的围压，以模仿干热岩实践储存条目。试验不光获取边境条目下平滑裂隙内超临界CO2层流活动的个人换热法则，更是基于此提出干热岩裂隙储热流体与高温岩体的对流换热数学模子，为个人非热均衡模子的行使供给支持。

　　基于岩心夹持器类渗流模仿编造可发展微观毁伤力学和渗流模仿等试验，探究热应力与注入流体的互相效力闭连及裂隙发育法则，揭示裂隙渗散布热机理，修建温度—渗流—应力—毁伤耦合模子，以探究分别流体注采井网的最佳采热效益。

　　针对干热岩与巩固型地热编造的探究，岩石力学方面的探究向来都是重心之一。干热岩储层的力学行径无论是正在储层改造方面，仍旧正在后续的地热编造可连续换热方面都起到定夺性的效力。是以，正在实行地热编造闭连的探究中，显然干热岩储层岩石的力学性子与应力变形行径是取得坚固牢靠探究结果的条件，也是发展后续干热岩地热斥地的本原。干热岩储层性格和赋存形态拥有“高温、高压和高应力”的特性，而岩芯夹持器类试验模仿安装正在高应力的精准调控上难以餍足条目。跟着本事秤谌的进一步发达，为了探究岩石正在发作屈从后的力学行径，正在试验筑设上广博装备伺服编造以操纵正在压缩试验历程中对岩石的损害。贯串干热岩的高温特性，也有良多探究团队正在伺服试验编造的本原上增加加热举措，使试验编造能够针对高温条目下的岩石力学行径实行探究，进而为干热岩储层的斥地和巩固型地热编造的作战供给表面本原和参考凭借。

　　对待单轴试验编造，正在其上的大局部探究都是实行岩石力学参数的测试，试验安装要紧是操纵轴向的传压杆对样品实行单轴压缩，径向不筑树加压举措。单轴压缩试验安装要紧是正在分别条目下对岩石实行单轴压缩试验和单轴拉伸试验，按照试验结果取得岩石样品的抗压强度和抗拉强度。其它，单轴试验编造也可配合应变监测编造衡量应力与应变的闭连用于剖判岩石的物理力学性子。王帅等操纵YSW-600微机操纵电液伺服全能试验机对颠末酸液执掌后尺寸为50mm×50mm×100mm的方形花岗岩样品实行单轴压缩、直剪和巴西劈裂试验，探究分别酸液配比和分别浸泡时刻对花岗岩力学强度的影响法则。试验按照颠末酸液执掌花岗岩样品的强度剖判结果，确定对花岗岩储层实行酸化压裂有利的酸液因素，为花岗岩储层的化学压裂供给有用的参考。郤保平团队操纵YAW-1000型微机操纵电液伺服全能试验机对600℃条目下的花岗岩正在颠末热挫折后的力学功能实行探究。试验中最初将加热到高温的岩石颠末2h的保温，正在确保样品表里温度平衡后区别用60℃和10℃的水对样品实行热挫折，然后参考国际岩石力学学会（ISRM）试验模范对挫折后的岩石样品实行单轴压缩和拉伸试验以测试其抗压和抗拉强度。正在测试历程中，操纵试验编造装备的静态应变监测编造和声发射编造同步对岩石样品的应变和声发射数据实行监测。试验通过样品正在拉压历程中的应力应变闭连、峰值应变、抗拉和抗压强度剖判岩石样品的损害样式以及热刺激对岩石的劣化机造，为水力压裂历程中储层的物性蜕化与浸透性模子修建供给试验凭借。

　　对待三轴的试验编造，其探究实质较量丰饶，但大家是筑树正在向例三轴编造上的试验。与单轴编造分其它是，向例三轴试验编造不光能够用于测试岩石的力学参数，同时也能够操纵改造后的试验编造对干热岩斥地中分别历程（如水力压裂、取热轮回历程等）中的岩石力学条目实行模仿探究。靳佩桦等采用太道理工大学自立研发的多效力高温岩石三轴伺服操纵浸透试验机实行花岗岩中单裂隙的浸透功能试验。试验正在500℃的高温中，浸透压力和温度对单裂隙花岗岩样品的裂隙开度和浸透率蜕化法则实行探究。该套编造所需的样品为圆柱形岩石，直径为50mm，长度为100mm。试验性能够施加25MPa的围压和25MPa的轴压。该编造由液压加载编造、高温三轴压力室、温控加热编造以及渗流测试编造、水温测试编造构成。该套编造颠末改装能够对样品正在试验历程中实行加热，最高能够正在600℃的条目下对样品实行向例三轴压缩，并及时实行浸透测试。该套编造除可实行干热岩的热—流—力学耦合试验，也平常地行使正在高温三轴应力效力下的岩石蠕变和煤的热解等多种试验中。安装组织如图4所示。

　　表1总结目前探究中所用的岩石力学试验安装景况，范例筑设宴卷YSW-600微机操纵电液伺服全能试验机、YAW-1000微机操纵电液伺服全能试验机及TAW-2000型伺服操纵三轴试验仪等安装。正在单/三轴压缩试验、力学试验和渗流模仿等方面发展豪爽探究，能够挖掘，基于电液伺服岩石力学试验机正在EGS模仿斥地方面表现紧张的效力。

　　地下岩石受到笼盖层、三维应力-应变互相效力、构造行动及其他地质历程发作应力的归纳影响。这3个主应力正在岩石的力学行径中极度紧张，且平常景况下3个主应力不会相称。前文提到的向例三轴试验安装，平常围压所正在的2个目标上的主应力是相称的，固然能够正在肯定水平上餍足三轴应力形态下的岩石力学试验请求，但无法真正模仿地层中切实的三轴应力形态。是以，须要斥地线个主应力拥有分别巨细的境遇，通过大尺寸真三轴试验安装能够较好地探究水力压裂毛病起裂与扩展形状发育法则和多场耦合模仿等探究。

　　相较于油气储层中的水力压裂，干热岩储层压裂更为庞杂。Frash等斥地一种大尺寸线mm），由真三轴加热筑设、钻孔筑设、液压编造和仪器编造构成（图5（a））。该安装可以杀青高温境遇下岩石样品的多井钻井和水力压裂的试验室模仿测试，通过此大尺寸真三轴安装模仿完好花岗岩标本中发作的效力二元EGS储层。模仿条目席卷储层条目下的钻井、水力压裂、声发射导向临盆井眼钻井、储层活动剖判、再增产以及水力脉冲增产试验。天生的数据席卷压力、流速、温度、声发射、应变和发作的毛病领域图，同时还衡量岩石的添补质料参数，进一步添补完备试验室领域的EGS油藏数据集。Yin等采用岩石力学试验编造（MTS）通用质料测试仪实行巴西离散试验。水力压裂试验采用中南大学研造的三轴电液伺服试验编造，杀青高温地下真三轴应力境遇下的水力压裂试验，从地质和工程角度剖判影响HDR水力压裂的温度依赖身分（图5（b））。试验结果剖明，正在变温度参数条目下，热毁伤和热挫折导致储层起爆压力随温度升高而低落。跟着温度的升高，软化水平增大。压裂后，HDR初始毛病正在热挫折和剩余压力的效力下延续扩展，毛病扩展领域跟着温度的升高而增大。

　　图5 真三轴试验编造内部组织（a）和真三轴应力境遇下高温水力压裂试验编造（b），以及大尺寸真三轴储层改造试验安装组织简图（c）

　　归纳目前探究可获知，海表有代表性的大尺寸真三轴压裂改造模仿试验安装席卷：英国斯伦贝谢剑桥探究中央的全尺寸钻井模仿试验安装（轴压：207MPa；围压：138MPa；最高温度：315℃）、英国斯伦贝谢剑桥探究中央全尺寸钻井模仿试验安装（轴压：17.9MPa；围压：103.5MPa；最高温度：200℃）、日本通产省资源境遇本事归纳探究所钻井模仿试验安装（轴压：135MPa；围压：100MPa；最高温度：150℃）。国内代表团队要紧有：东北大学、中国矿业大学、太道理工大学、中国石油大学、中国科学院广州能源探究所及中国科学院武汉岩土力学探究所等。国内产物根本为自造筑设，可按照需求自立打算，售价及后期爱护费相对海表产物较低，但暂时产物效力及拓展性方面仍有待提升。基于此，Zhang等打算了多效力大尺寸真三轴储层改造试验安装，立异性地杀青针对分别尺寸岩心、分别温度、围压、孔压和分别流量的固液两相泵入，以及分别井筒完井工艺条目下的储层改造及渗流模仿试验，可耐压50MPa，杀青传感器衡量领域为35~200℃的无误衡量。如图5（c）所示，该套编造装备有地应力加载模块、稳压精控模块、压裂与渗流试验模仿模块，并供给主/被动声波贯串的声发射检测、温压场和应力应变场检测及压后激光扫描衡量等丰饶的评议技巧。该安装具备效力丰饶、操作简易安适、性价比高的了得特性，有帮于修建EGS斥地与储层改造本事立异施行平台。

　　干热岩地热能斥地操纵涉及多学科多层面的科学本事，盘绕压裂储层改造和热流轮回示踪监控等枢纽本事，基于EGS模仿试验室安装发展室内试验对探究高温高压条目卑鄙体压裂、渗流模仿、裂隙编造监测等探究尤为须要。

　　目前国表里针对EGS斥地与操纵筑树的试验模仿安装凭借样式特性与效力分为4大类（图6），第1类为高温高压反映釜类反映编造。该类安装组织大略，便于操控，所需岩样试样较幼，常用于水—岩或水—岩—气多相反映历程热储矿物理化性子的蜕化法则及储层改造影响等探究。高温高压反映釜编造可杀青样品封锁条目下的疾速升温升压，正在分别储层矿物理化性子剖判及数值模仿探究方面供给要紧本原表面支持。第2类要紧是以岩心夹持器为中枢的EGS斥地试验模仿编造。比拟于反映釜编造，此类安装更为编造化和模块化，平常会装备恒压恒流泵、胀风烘箱、冷凝器。岩样尺寸相较反映釜要更大，通过手摇泵杀青X、Y、Z 3个目标的围压，模仿干热岩斥地试验气象。因为试验尺寸的补充，该类安装更多地可用于热应力与水力压裂的效力机理探究，以及压裂液对储层改造的探究，席卷储层刺激、裂隙浸透效益、裂隙发育法则等。

　　其它2类是以电液伺服三轴操纵编造和大尺寸真三轴试验编造为代表的试验模仿编造，也是目前用于探究EGS的效力最全、尺寸最大的大型模仿试验平台。得益于该类安装尺寸较为适宜，设备效力较为十全，可统统正在试验室发展探究，可较为完好地模仿杀青高温岩体注水（气）采热试验，修建高温岩体采热数值模子，以获取最佳的开采形式与参数。安装平台以微机操纵电液伺服全能试验机为中枢，杀青更高的温度和更大试样尺寸的探究。安安装置十全，具备多效力监测及加载模块，可用于热—流—固—化多场耦合传热性格及储层改造法则探究，比拟夹持器类幼型反映编造，较大的岩样和高温高压境遇可更为贴切地模仿EGS斥地历程或许面对的题目，对待实践工程拥有较着的指挥旨趣。

　　跟着环球对可再生能源的闭切雨后春笋，干热岩行动一种明净、高效、可连续的新能源受到平常珍爱。海表探究并施行EGS工程操纵较早，早期如美国位于新墨西哥州Fenton Hill的干热岩项目，崭露珠力干系差，一再压裂无法造成对井编造的题目；英国能源部和欧共体团结资帮Camborne矿业学院施行的Rosemanowes项目同样崭露珠力压裂的裂隙与人为毛病编造绝不闭连的题目。后期席卷瑞典的Fjällbacka项目（1984—1994），以及德国的Falkenberg（1978—1983）项目，正在接收美国和英国的阅历教训后接踵斥地较大的EGS项目，诸多的现场试验为干热岩资源斥地供给名贵阅历的同时也暴显露目前的要紧枢纽题目，席卷：（1）干热岩地质条目庞杂，钻井艰难，压裂效益差且难以预测；（2）压裂造储历程庞杂，裂隙发育受地应力、热应力、流体压力及类型等多身分影响；（3）多场耦合条目下传热出力、储层演变法则及注采参数优化与调控枢纽手法。干热岩斥地是一个编造工程，上述枢纽题目涵盖干热岩斥地历程其自己的理化性格蜕化法则以及开采条目与本事的优化与调控2方面，特别是正在压裂造储、储层裂隙缝网发育、活动取热换热机造方面须要长远发掘，这也是目前国表里科研院所努力于管理的科学难点。目前，闭连的EGS试验模仿安装正在干热岩资源评估及斥地操纵方面表现着紧张效力。颠末持久发达，干热岩试验模仿安装涌现出以下发达趋向。

　　1）试验安装连接向大型化目标发达。一方面，试验样品尺寸的连接增大，以压裂试验为例，更大的试样尺寸能够确保毛病有较为优裕的有用扩展领域，从而增大毛病扩展的时刻和空间标准，避免注入压力较疾地扩散到试验边境从而影响毛病连续扩展历程。同时，大尺寸的一致试样给几何一致比尺的设定供给更大的空间，可以杀青从个人的机理探究伸张到区域化的物理场探究，从而更好地指挥实践工程打算。相较于幼尺寸试样，大尺寸试样能够布设更多的监测点位来监测岩石变形、流体散布、渗散布热等闭连历程，从而正在压裂或注采物理模仿历程获取更统统、更无误的试验数据。另一方面，跟着探究储层深度的连接增大，试验历程的模仿地应力也需进一步加大，从而更逼近实践热储层条目，这意味着须要更大的加载油缸和反力框架，以使试验安装所需的整个别积空间增大。大型安装同时能够测试更多参数，获取更统统的岩石力学、渗流变形等归纳新闻。总之，大尺寸真三轴类试验模仿编造可设备高精度、高坚固性的流体注入操纵与收集编造，斥地能模仿地下非均质特性的闭连质料及筑设，以长远解析试验历程水—热—力—化耦合效力机造，阐明储层缝网发育法则与流体注采换热出力，这对指挥实践工程打算拥有紧张旨趣。

　　2）试验安装智能化秤谌连接晋升。随委果验样品尺寸的增大，模范样品的造造、加工以及装卸等历程给简单的人为操作带来较大的挑拨，必需辅以主动化水平较高的死板化和智能化技巧，特别是近些年准备机算力、传感器监测、智能3D打印等规模的疾速发达，越来越多的智能化操纵、大都据监测、数字孪生和数据主动执掌等技巧被用于物理模仿试验，可以晋升出力的同时亦可保说明验的牢靠性。通过智能化的技巧主动网罗和执掌豪爽试验数据并输出直观结果，有利于对多物理场耦合效力发展更长远的探究。

　　3）试验安装平台向模块化、组合式发达。物理模仿试验平台的大型化一定会带来更高的研发和造变本钱，组织固定、效力简单化的试验安装平台正在实践操纵历程中限定性较大。是以，目前的大型试验平台多采用模块化、组合式的式样，将共性局部实行同一探乞降打算，通过将分别效力的试验模块集成正在一个试验台上，能够生动组统一实行归纳测试。不光云云，模仿安装模块化打算也会鼓动专项部件的发达，如便携式的岩石传热参数测定仪、应力衡量仪等，均能够直接行使于实践钻井现场，实行井下岩石热物性参数的正在线测定，为大型试验平台供给辅帮测试或校准查对等帮帮。

　　跟着本事先进，干热岩试验模仿安装平台必将向特别细腻化、专业化、智能化的目标发达，为中国干热岩资源斥地供给特别直接有力的本事支持。与此同时，除了正在安装平台方面发掘完备除表，斥地能模仿地下非均质、非各向同性特性的试验质料对模仿评议干热岩领域化斥地同样拥有紧张旨趣。因为地层存正在毛病、层间不均质接触等庞杂景况，其热传导和渗流通径拥有彰彰的非均质、非各向同性特性。而现有筑设多为理念均质各向同性模子，须要研发筑树人为界面、裂隙的岩心样品载荷筑设，或拼装多层分别岩心的积聚试验质料，斥地集成热、力、化多效力的新型试验安装，可使试验条目逼近实践庞杂地质景况的模仿，进而获取更丰饶牢靠的试验数据，大幅晋升探究支持工程的本事。

　　筑设连接地向大型化发达，要紧面向的是干热岩地热资源开采历程中的钻井筑井、压裂造储发育法则和注采换热出力与坚固性的枢纽科知识题，大型模仿试验平台应聚焦于高温—高应力—高致密性—自然毛病发育等储层境遇的修建、高温钻井—压裂造储—轮回注采一体化全流程模仿、布井方位及压裂注采工艺参数的杀青、高温高压条目下监测及密封手法4个方面实行探究。基于此，笔者所正在团队提出了大型模仿安装平台打算思绪及效力特性，如图7所示。以现阶段干热岩斥地试验安装/平台探究为本原，聚焦试验平台斥地拟管理的枢纽题目，盘绕“高温钻探本事、高温高压模仿质料、深部赋存境遇模仿、热储区裂隙演化机理、三场演变细腻化监测和试验室内模块化拼装及运转”等6个方面，斥地大尺寸真三轴的智能化模块化试验平台，杀青注采试验、监测剖判全历程试验的室内完毕。基于上述探究思绪，该平台打算效力由5个子编造组成，席卷深地一致模仿编造、高温高压压裂编造、热储区采热编造、注水采热模仿编造和数据监测剖判编造。以大尺寸岩样一致模仿质料为本原，模仿分别地层条目，发展智能钻井本事立异探究，模仿深地高温高压境遇，发展分别压裂液的压裂造储、缝网发育法则探究，基于多传感器修建注采换热的三维可视化揭示编造，贯串数据主动收集剖判编造，获取更精确的力学、热学和水化学等试验数据，从而特别精确地探究热储区造成机理和庞杂的热—力—化耦合效力机造。

　　综上所述，筑树一套大尺寸真三轴的模块化、智能化干热岩斥地模仿试验平台，除了正在晋升能量操纵出力和低落斥地本钱等方面实行改造晋升，正在效力方面，也该当探求准备流体力学预测热活动法则、声波—电磁测井团结解析本事和人为智能数据剖判方面，进而统统立异庞杂地热历程干热岩斥地操纵形式。

　　固然目前中国干热岩斥地工程希望较天下前沿另有肯定差异，但中国陆区干热岩资源储量丰 富，拥有壮阔的斥地行使远景。庞杂的地质条目导致的斥地历程压裂造储艰难、缝网发育差和注采换热出力低等枢纽本事题目仍未有用管理。是以，盘绕干热岩资源的斥地与高效操纵发展大平台物理模仿试验，获取干热岩开采最优工艺参数，杀青表面与本事的冲破，不光可认为干热岩地热高效开采供给表面和手法，鞭策干热岩归纳操纵的工程演示与行使推行，更是对帮力国度“双碳”方向杀青和绿色低碳高质地发达，拥有紧张的旨趣。

　　作家简介：唐佳伟，北京低碳明净能源探究院煤炭开采水资源维持与操纵天下重心试验室，高级工程师，探究目标为深部地热能斥地与模仿；李井峰（通讯作家），北京低碳明净能源探究院煤炭开采水资源维持与操纵天下重心试验室，老师级高级工程师，探究目标为深部能源斥地与操纵。

　　《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，要紧登载科学前沿和本事热门规模冲破性的成效报道、巨子性的科学评论、引颈性的高端综述，楬橥鞭策经济社会发达、完备科技管造、优化科研境遇、教育科学文明、鞭策科技立异和科技成效转化的决议征询发起。常设栏目有院士卷首语、智库见解、科技评论、热门专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。