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龙图腾网获悉天津大学申请的专利超临界CO₂地热开采缩小尺度物理实验系统与仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115165587B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210794687.5，技术领域涉及：G01N3/12；该发明授权超临界CO₂地热开采缩小尺度物理实验系统与仿真方法是由赵高峰;杨浩;芮福鑫设计研发完成，并于2022-07-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本超临界CO₂地热开采缩小尺度物理实验系统与仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种超临界CO2地热开采缩小尺度物理实验系统，包括S‑CO2生成系统、S‑CO2温度压力控制系统、小尺度地热模拟系统、S‑CO2回收系统、S‑CO2压力温度测量系统、岩石物理力学性质测试系统、安全防护系统；混合数值仿真方法：利用小尺度物理实验系统，在不同围岩压力、储层温度、注入S‑CO2温度、流速情况下实验；实验前后分别对岩石试样进行物理性、力学性质测量试验，得到小尺度物理实验数据，分析试验前后岩石试样的物理力学参数变化；将试验后岩石试样的物理力学参数，输入小尺度数值模型，经参数自动校准系统分析校准，得出岩石试样的物理力学参数，输入到大尺度数值模型中，分析工程尺度下不同热储层条件、流速、压力下的开采效率、动力灾害和可行性。

本发明授权超临界CO₂地热开采缩小尺度物理实验系统与仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种超临界CO2地热开采缩小尺度物理实验系统，其特征在于，包括S-CO2生成系统、S-CO2温度压力控制系统、小尺度地热模拟系统、S-CO2回收系统、S-CO2压力温度测量系统、岩石物理力学性质测试系统、安全防护系统； 所述S-CO2生成系统由超临界反应装置构成，用于提供实验所需的超临界二氧化碳； 所述S-CO2温度压力控制系统由低温恒压槽、背压阀门组成，用于将生成的S-CO2转换成特定温度压力状态；所述低温恒压槽输入口通过运输管道连接至超临界反应装置输出口，所述背压阀门设置于低温恒压槽输出口连接的运输管道上； 所述小尺度地热模拟系统包括高温炉、K系列温度控制器、K型双支热电偶，用于将岩石试样加热至特定温度压力和将温度信息传输至计算机内的NI分析软件；所述高温炉的炉膛内设置有内部带裂隙的岩石试样，裂隙的两端分别设置有S-CO2注入管和S-CO2采集管，所述S-CO2注入管通过运输管道连接至低温恒压槽输出口，所述S-CO2采集管通过运输管道连接至S-CO2回收系统；所述K系列温度控制器用于控制高温炉内的温度压力；所述K型双支热电偶用于监测岩石试样的温度； 所述S-CO2回收系统由CO2储罐组成，用于将实验后的二氧化碳存贮并回收实现再利用；所述CO2储罐进口通过运输管道连接至S-CO2采集管，所述CO2储罐出口通过运输管道连接至低温恒压槽输入口； 所述S-CO2压力温度测量系统由电压力阀、流量传感器和温度传感器组成，用于测量S-CO2压力、流速和温度；所述电压力阀设置于低温恒压槽输入口和超临界反应装置输出口之间连接的运输管道上；所述流量传感器设置两个，分别设置于低温恒压槽输出口和S-CO2注入管之间连接的运输管道、CO2储罐进口和S-CO2采集管之间连接的运输管道上；所述温度传感器设置两个，分别设置于低温恒压槽输出口和S-CO2注入管之间连接的运输管道、CO2储罐进口和S-CO2采集管之间连接的运输管道上； 所述岩石物理力学性质测试系统由声发射系统、超声波测量系统和TJW-1000电液伺服压缩试验机组成，用于测量岩石试样的模量、应变、裂隙发育情况和承载能力变化；所述声发射系统由波导杆、声发射传感器、前置放大器、NI采集分析系统组成，用于对试验过程中岩石试样的声发射现象实时监测和收集分析；所述波导杆一端贴在岩石试样表面，另一端延伸至高温炉外部，通过数据线依次与声发射传感器、前置放大器、NI采集分析系统连接起来，将声发射信号传至NI采集分析系统；所述超声波测量系统由PXI系统、功率分配器和超声波接收系统组成，用于研究声波信号在试验前后岩石试样中传播的波速、波频变化，从而间接的反应岩石物力力学参数；所述TJW-1000电液伺服压缩试验机用于测量岩石试样实验前后的单轴抗压强度力学性质变化，进而分析岩石试样模量粘聚力的变化情况； 所述安全防护系统由安全阀和电压力阀组成；所述安全阀设置两个，分别设置于超临界反应装置输出口和低温恒压槽输入口之间连接的运输管道、低温恒压槽输出口和S-CO2注入管之间连接的运输管道上，在实验系统内压力达到规定值时，自动排放CO2，保护人身安全和实验设备正常运行；所述电压力阀用于设定CO2泵上限保护压力，当泵的压力达到上限值时，自动停泵保护； 利用上述实验系统，分别在不同围岩压力、储层温度、注入S-CO2温度、流速情况下进行实验；在实验前后，分别对岩石试样进行物理性测量试验和力学性质测量试验，通过试验得到的小尺度物理实验数据，分析试验前后岩石试样的物理力学参数变化情况；将试验后岩石试样的物理力学参数，输入到小尺度数值模型系统中与小尺度物理实验系统镜像的小尺度数值模型，得到小尺度数值模拟数据，经过参数自动校准系统对小尺度数值模拟数据和小尺度物理实验数据进行分析校准，得出岩石试样的物理力学参数，输入到大尺度数值模型中，从而分析工程尺度下不同热储层条件、流速、压力下的开采效率、动力灾害和可行性。

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