『壹』 地表溫度怎麼測量
（1）太陽出來前，測量一次溫度（兩面的溫度差不多）；
（2）太陽出來後，毎10分鍾或半小時分別測量向陽面和背陰面的溫度，並作記錄（兩面的溫度都有上升，但是向陽面的溫度上升更快，溫度更高）；
（3）結論：陽光照射會使溫度上升（背陰面陽光沒有照射，但是因為向陽面的空氣流動使背陰面的溫度有小幅上升）。
『貳』 地溫場測量方法
根據測溫鑽孔的深度一般把地溫測量方法分為以下3類:①米測溫法(深1～3m);②淺孔測溫法(深10～30m);③深孔測溫法(深度＞30m)。前兩種統稱淺層測溫法,它具有較好的經濟性(特別是米測溫法),而且對地熱異常區一般有良好的異常顯示,故淺層測溫法是勘探地熱田的主要地溫測量方法。
地溫測量的深度應根據儲熱構造的埋深、溫度及當地的水文地質、氣候條件而定。在埋深較小的高溫地熱區,由於地表地熱異常明顯,可採用淺層測溫法。在地熱普查階段可使用成本低的米溫測量,測量1～2m的表層地溫。深孔測溫法孔深一般在50～200m之間,鑽孔間距取決於地熱異常的范圍。其優點在於不受氣候變化的影響,但鑽井費用較高。一般為地熱勘查的詳查階段要使用。
測溫勘探過程中,應盡量避免自然因素和人為因素的影響,包括日照、地形、大氣降水、地下水活動和人工熱源對溫度測量的干擾。諸如地下水活動可能帶走傳導熱流,而導致梯度測量數值的假象,過淺的地溫測量應該校正因氣溫帶來的數據偏差等。所以,測溫勘探最好選擇構造特徵相近地段、氣溫變化不大時間段進行測量,以增加測量數據的准確性。
(一)米測溫法的方法與技術
理論計算和實測資料表明,米測溫法在普查工作中是合適的。理論計算表明,一般受構造控制(溫度60～70℃,埋深300m左右)或盆地蓋層較薄的地熱異常區用米測溫法不難發現。作為地熱資源的普查階段,只需了解地溫分布的大致趨勢,米測溫法基本可以滿足要求。
1.工作布置
(1)測區和測網
布置測區范圍時應考慮:①地質任務的要求;②工區地熱地質條件;③前人工作成果;④兼顧配套方法,使資料完整。
測網可分為規格網法與離散網點法。規格網法基線方向一般平行於所研究對象的走向,在有鑽孔的地方應盡量穿過鑽孔位置,測線方向垂直於基底構造線。離散網點法可直接利用地形圖定點,盡量沿公路與小路布點。
測網上的測點布設時,在研究對象走向的垂直方向上測點相應要密一些。實際點位應准確,測點分布應均勺,盡可能經濟、施工方便。
(2)工作比例尺和觀測網度
工作比例尺和觀測網度根據地質任務、探測對象規模及特點確定。普查性勘測工作線距不應大於最小探測對象的長度,點距應保證至少有3個測點能反映異常。由於地熱流體受斷裂構造控制的居多,其異常寬度往往較窄,因此點距應相對密一些。常用比例尺的線、點距應遵循下述原則:線距為工作比例尺的1/100,點距可等於或小於線距的1/10。線距最大變動范圍不得超過20%。例如在1∶5萬普查工作中,線距應為500m,最大不能超過600m,點距應大致為50m。對於離散網點,測點密度一般約為10個/km2,山區或工作實在困難處可適當放稀。
(3)測溫精度
測溫精度應根據地質任務要求、工區地熱地質情況,由探測對象可能引起的溫度異常強度、形態以及干擾等因素綜合確定。測溫儀器精度一般不超過±0.2℃,即可滿足普查工作需要。
(4)基點網
當測區范圍較大、工作用地較長時,為減小各工區間地溫場聯系誤差,提高測溫精度,並便於野外生產,應根據需要設計基點網。基點可分為總基點和分基點二級。基點數以實際工作要求確定。當基點數不止一個時,必須進行基點聯測。聯測工作最好一月一次,野外工作開始和結束時必須進行聯測。
2.野外工作方法
(1)基點的選擇
所有的基點均應滿足下列要求:①位於地溫場正常區;②基點附近不應存在明顯干擾因素,光照、植被等條件至少應與大多數測點相似;③易於保護,不易受人為破壞;④便於保存。為工作方便,總基點一般選在駐地附近,分基點在施工現場選定。
(2)定點
測點的位置要盡景避開地形的突變地帶,避免明顯人為活動干擾或不適宜測溫的地段;選擇地勢較平緩、光照條件一致,並且植被較單一處定點。
(3)打孔
打孔方式不拘,但必須控制孔徑和孔深,孔徑不宜大於5cm,成孔後應清理孔口。
(4)測量
打孔半小時後,鑽井干擾已基本消除,可進行測量。測量時小心放入探頭,使其與孔底緊密接觸,待儀器數值平穩後進行讀數。
(5)記錄
認真記錄測量時間、地點、天氣、孔深、土質及測溫值,應注意記錄可能導致溫度場畸變的其他因素及其大致位置。
(6)質量檢查與評價
質量檢查可採取均勻抽樣、選若干剖面重復觀測、檢變異常3種方式進行。測溫質量檢查率不少於5%。以均方誤差作為評價全區觀測結果的主要標准。
3.數據整理
地溫測量取得的數據是極其重要的第一手資料。為了獲得有關地熱異常空間分布及其規模的正確結論,必須對所收集的與地熱場有關的原始資料和原始測溫數據進行全面分析,分類評價。
對米測溫而言,室內需要做的工作:①檢查、驗收原始數據;②標定儀器,計算基點網聯測及測點觀測的結果;③檢查觀測精度;④測算有關校正數據;⑤必要時對原始數據進行地形和地表植被等影響校正、氣溫變化校正等數據處理;⑥編日記錄表冊;⑦繪制有關圖件。
提供圖件目錄:①交通位置圖;②實際工作材料圖;③溫度剖面平面圖;④溫度等值線平面圖;⑤典型剖面圖;⑥推斷成果圖;⑦其他有關圖件。
(二)較深鑽孔測溫的工作方法
1.測溫孔選擇
近地表地溫勘探雖然成本低、效率高,但由於干擾因素多,信噪比小,往往只能用相對異常來推測地下熱源的分布。在覆蓋層較厚的地熱區,地表沒有地熱異常顯示或顯示微弱的情況下,多採用鑽孔測溫方法。鑽孔測溫由於避開了地表溫度周期變化、地表狀況的影響,特別是避開了近地表地下水的干擾,獲得的溫度資料更好地反映了深部地溫場的分布。由於鑽井成本隨深度增加而迅速增加,因此地溫勘探鑽孔深度常在30～200m之間。為了節約地熱勘探成本,應當盡量利用其他勘探目的(如地下水、石油、煤田等)施工的鑽孔以及水文長期觀測孔進行井溫測量。
2.鑽孔測溫類型
鑽孔測溫不同於其他項目的物探測井,因此,在終孔後,鑽孔靜止不同時間的測溫結果,精度有大的差別。依靜止時間的不同,鑽孔測溫分為瞬態測溫、准穩態測溫和穩態測溫3類。瞬態測溫是在停鑽後不久,鑽孔溫度遠未恢復到平衡條件下進行的測溫。簡易測溫規定在終孔後,物探測井前後進行兩次測溫,第一次測溫距停鑽約12小時。第二次測溫是鑽孔靜止3～5天時的測溫,屆時全井段溫度已達准穩態。在地質勘探中的近似穩態測溫屬於此類。穩態測溫是在長期保留的鑽孔中進行的,是鑽孔中的流體與地層溫度已達穩定狀態下的測溫。
3.數據整理
在勘探中取得的原始測溫資料,一方面由於鑽孔測溫類型的不同,使其質量各異。對於簡易測溫資料以及部分近似穩態測溫資料,經校正後才能用於地溫場評定。另一方面原始的測溫資料,彼此是孤立分散的,須經集中、分析、歸納,使之系統化,才能全面反映地溫場面貌。因此,資料整理是地溫場研究的重要步驟,這里就資料整理中帶有普遍性的問題作必要的討論。
(1)非穩態測溫資料的校正
關於鑽孔非穩態測溫結果的校正方法,總的原則是利用恆溫帶溫度和井底溫度作為摹本依據,對非穩態測溫曲線作合理的修正。
(2)簡易測溫的井底溫度的校正
簡易測溫是鑽孔終止大約12小時內進行的兩次測溫,這類資料在勘探中是大量的,對此類井底溫度的校正作法各異。實踐表明,採用井底溫度對數回歸推算72小時溫度的方法簡便易行且有良好的精度。
該方法基於統計確認,井底溫度恢復過程中,溫度變化與時間的對數有線性關系,即
Δθ=θ-θ0=Blnt 2-6
式中:θ為停鑽後某一時間t的井底溫度;θ0為鑽孔終止瞬間的井底溫度;t為從停鑽時算起的時間;B為溫度恢復系數,為常數。基於上式,對於簡易測溫的不同時間的兩次井底溫度,可以寫出兩個方程式並聯立從而可求得常數B值為
B=(θ2-θ1)/ln(t2/t1) 2-7
式中:t1,t2分別為第一次及第二次測溫時間;θ1,θ2分別為第一次及第二次測得的井底溫度。
當B值已知時,就可利用簡易測溫的井底溫度推算出預期達到穩定時間的溫度。經論證,停鑽3天(72小時)的井底溫度,在一般條件下已達穩定,其時的溫度即為原始岩溫。
於是有:θr=θi+Bln(72/ti),其中,θr為井底岩溫(72h的井底溫度),θi為簡易測溫中的某一次的井底溫度,ti為簡易測溫中某一次的測溫時間(h)。這一方法所得結果,經過與大量穩態、准穩態測溫孔資料的驗算和對比,誤差不超過±0.3～0.5℃。
如果地熱井為溢流井,溢流狀態時井底流體溫度將很快與熱儲層溫度達到平衡,而非滲流或弱滲流地段地溫恢復則相對要慢一些(徐世光等.2009)。
(三)海底地熱探測主要步驟
1)航次開始前,通常需要對溫度感測器進行標定,以校正因漂移引起的誤差。
2)儀器下放前,需要量好各溫度記錄器與同一參照點的距離。
3)入水後離海底約100m處停止下放,這樣可以讓探針與船體保持垂直,並且使得溫度記錄器穩定,約3min後,高速下放(如115m/s)並插入沉積物中,探針插入時因與沉積物間的摩擦生熱,溫度記錄顯示有突然升高現象。
4)插入後需保持探針不受擾動。
5)大約7～8min後,拔出探針,如果載體為取樣管,例如,神戶海域HS82站位和西沙海域HX129站位的作業方式,則需要把探針收回到甲板上以便回收溫度記錄器和沉積物樣品;如果載體為鋼矛,則收到離海底一定高度後,慢速移動到下個站位繼續下放測量;在每次收回探針時需再次測量各溫度記錄器與參照點的距離,確認探針在插入和起拔過程中相互之間沒有發生位移,若出現溫度記錄器移動,該設備的測量數據無效。插入後記錄的溫度變化取決於摩擦熱引起的溫度變化是否高於原來未受擾動的環境溫度,如果高於環境溫度,則記錄溫度逐漸衰減,否則逐漸增高到環境溫度。溫度記錄器的采樣率可編程修改。
(四)編圖過程中需注意的幾點技術問題
根據區域內測量的地溫資料,經氣溫校正、地形校正、地下水熱量傳遞計算處理後,可以通過區域內的等溫線平面圖、地溫剖面圖、地溫梯度圖來反映地溫場的空間分布。這些圖件對於了解地熱異常區的平面分布形態,尋找和圈定地熱勘探靶區具有重要意義。
編圖過程中需注意的幾點技術問題:
1)反映地溫場空間的剖面圖和平面圖,必須以穩態和近似穩態測溫資料為基礎,簡易測溫資料須經適當校正處理後進行使用。
2)在有強承壓含水層分布的地區,要對承壓含水層揭穿前、後的測溫資料加以區分。揭穿強承壓含水層後有水上涌的鑽孔,其溫度與含水層揭穿前的溫度狀況迥然不同,前者由於有水上涌,井孔的溫度是水的流溫,不代表原始岩溫。
3)在編圖時,常遇到某些鑽孔測溫深度不夠的情況,以致某些地段得不到資料控制,這時應對測溫資料作一些必要的外推,以獲得編圖所需的數據,其方法如下:
① 由淺推深。即利用實測溫度資料向深處外推,如果外推段的岩層性質和上段相同或基本相似,可據實測穩態溫度曲線或經校正的近穩態曲線,按自然梯度,直延至目的深度,求得溫度值。
② 對比法。如果外推的深度段岩性與測溫段有明顯差異,可根據該地區相同構造部位、相同岩性段的已知地溫梯度值計算下段的溫度。
③ 估演算法。若所研究的鑽孔,其溫度場符合或基本符合一維熱傳導條件下,由深部而來的垂向熱流在各層段都是相同的特點,即可根據淺部段實測地溫梯度值與岩石熱導率資料,以及深部預測段岩石熱性質的變化,按照熱流值相等原理,求出待測段的地溫梯度和溫度。
④ 編圖過程中,應注意可能引起溫度場變化的地質構造特點。如蓋層厚薄的變化,基底起伏及構造形態,斷裂帶位置、性質及斷距等,同時也要注意水文地質條件的變化,以便使編制的圖件更好地反映客觀實際。