Szongoth Gábor Hőmérsékletmérés hévízkutakban

Átírás

1 vizekről április Siófok Szongoth Gábor Hőmérsékletmérés hévízkutakban Előadásomban a hévízkutakban végzett hőmérsékletmérések jelentőségét szeretném kiemelni. A tervszerűen és nagy pontossággal végzett mérések értelmezésében igen sok, eddig kiaknázatlan új lehetőség van a hagyományos információ szerzésen túl (talphőmérséklet, hőmérséklet gradiens, kifolyóvíz hőmérséklete, stb.) Az újszerű értelmezés alapján információt szerezhetünk az egyes megnyitott termelő rétegek nyomásviszonyairól, a kútszerkezet bizonyos elemeiről, az esetleges kúthibákról, a harántolt porózus rétegekről, pontosíthatjuk a talphőmérsékletet és a hőmérséklet gradiens értékét. A hőmérsékletmérés azért is jelentős, mert minden körülmény között elvégezhető (nyitott lyuk, csövezett lyuk, lezárt kút, termelő kút) és nem csak a kút belsejéből ad információt, hanem a gyűrűstérből is (cementtető-mérés vagy a gyűrűstérbeli áramlás kimutatása). A mérés nagyon hétköznapinak tűnik, a mindennapi életben is nagyon elterjedt, mégis a szakszerű kivitelezése jelentős műszaki felkészültséget (nagy felbontású 0,01 C, stabil és kalibrált műszert, valamint jól megtervezett és kivitelezett mérést) igényel. Egy hévízkút mérésénél nagyon fontos tudni, hogy a mérés előtt milyen előélete volt a kútnak: termeltették, esetleg le volt állítva, és ha igen mennyi ideje, valamint azt, hogy a mérés idején mi történik, le van zárva a kút, vagy ha termel, milyen hozammal. A hőmérsékletmérés tárgyalásakor nem lehet szó nélkül hagyni Zsigmondy Vilmos tevékenységét, akit a magyar kútfúrók atyjaként tartanak számon, de én a magyar geofizikusok atyjának is tartom, hiszen es években a Városliget I. kút fúrásakor már végzett hőmérsékletmérést. A mérésen felül kiértékelt, műszert fejlesztett, kalibrált, korrekciót végzett és gyártást szervezett. Mi mást csinálhat még egy geofizikus? (Mellesleg ő fúrt is!) vizekről, április Siófok 1

2 Termelés melletti mérések I. Az előadás a ben Szentesen és Szegváron végzett mérésekből veszi a példákat, ugyanis ennek a 20 db, átlag 2000 méteres, 100 C-os kútnak a teljeskörű vizsgálata soha vissza nem térő alkalmat adott a mérésekből szerezhető plusz információk felismerésére és elemzésére. Az első ábrákon a termelés melletti hőmérséklet görbéket (piros) és a hozzá tartozó áramlás méréseket (kék) mutatjuk be. Látható, hogy a szűrők kisebb-nagyobb mértékben termelnek, a hőmérséklet minden szűrőzött szakaszon kicsit csökken a bekerülő egyre hidegebb víztől. vizekről, április Siófok 2

3 Termelés melletti mérések II. Itt is hasonló a helyzet, de itt kevesebb szűrő termel. vizekről, április Siófok 3

4 Termelés melletti mérések III. Itt a piros görbe alakja elég különös, a IX szűrőig meredeken esik a hőmérséklet, a II. szűrőnél pedig még nő is. A különös viselkedést ennyi mérésből nehéz megmagyarázni, ezért nézzük meg a lezárt kútban történt méréseket. vizekről, április Siófok 4

5 Hőmérsékletmérések lezárt kútban I. Ezek a mérések is nehezen értelmezhetőek önmagukban, lezárt kútban egy a talptól felfelé egyenletesen hűlő görbét várnánk. Ez az első ábrán nagyjából teljesül, bár a legfelső szűrőnél egy hirtelen hőmérsékletcsökkenés van. vizekről, április Siófok 5

6 Hőmérsékletmérések lezárt kútban II. A második ábra még furcsább: a VI. és II. szűrő között nagy hőmérsékletugrások vannak. vizekről, április Siófok 6

7 Hőmérsékletmérések lezárt kútban III. A harmadik ábra látszólag hasonlít a termelés mellett végzett mérésre. A mérések értelmezése itt sem egyszerű, ezért tegyük egymásra a két típusú mérést. vizekről, április Siófok 7

8 Hőmérsékletmérések összevetése I/a A két mérés összevetése: ez a találmány lényege, a kút különböző körülmények (és időpontok) között felvett mérést egy lapon ábrázoljuk, és a görbemeneteket összehasonlítjuk. A talphőmérséklet és az un. pincehőmérséklet (20 m, 10.5 C) összekötésével (zöld vonal) megkapjuk az adott kúthoz tartozó átlagos hőmérséklet menetet. Ez a vonal nagyon fontos a további értelmezéseknél. vizekről, április Siófok 8

9 Hőmérsékletmérések összevetése I/b Az ábrán látható, hogy a lezárt kútnál is van vízmozgás: az alsó szűrők termelnek felfelé, amit a legfelső szűrő elnyel. vizekről, április Siófok 9

10 Hőmérsékletmérések összevetése II. Ennél a kútnál a VIII. szűrő termel, amit a VI. szűrő elnyel, azonban a II. szűrő is termel, amit szintén a VI. szűrő nyel el! Tehát a kút alja és teteje egyaránt termel, amit a kút közepe nyel el. vizekről, április Siófok 10

11 Hőmérsékletmérések összevetése III/a Ennek a kútnak a IX. szűrője a vártnál (zöld vonal) hidegebb vizet termel. vizekről, április Siófok 11

12 Hőmérsékletmérések összevetése III/b A jelenség oka, a lezárt kútnál az I. szűrő hidegebb vizet termel, amit részben a VIII., de főleg a IX. szűrő nyel el. A kút ezt a hideg vizet termeli vissza a IX. rétegből. A II. szűrőnél valamivel melegebb víz lép be a kútba, amit az I. szűrő termelése kissé lehűt. Végül ezen rétegek kevert vize lesz a termelvény, ami a lefelé történő átfejtődés miatt néhány fokkal hidegebb a vártnál. vizekről, április Siófok 12

13 Porózus rétegek I. (Szentes) A továbbiakban áttekintjük milyen plusz információk vannak még a hőmérsékletmérésben. A lezárt kútban mért hőmérséklet szelvény érdekes képet mutat a szűrőzött szakasz felett. Ha egy egyenest illesztünk a görbére (narancssárga szaggatott vonal) sok negatív anomáliát találunk. Ezek a jó vízvezető, porózus homok(kő) rétegek, amelyek a hűlési trendet megelőzve gyorsabban hűlnek vissza az átlagos hőmérséklet görbéhez, a porózus rétegekben zajló keresztáramlások miatt. vizekről, április Siófok 13

14 Porózus rétegek II. (Szegvár) A szegvári kútnál ~330 métertől pozitív anomália látható, a szentesi kutak esetében ez a határ ~300 méternél van, ez a mélység jelzi a formáció váltást a kvarteren belül. Ez is alátámasztja, hogy Szentestől Szegvár felé mélyül a medence. vizekről, április Siófok 14

15 Talphőmérséklet becslés I/a Néhány esetben nem lehetett lejárni (valamilyen akadály vagy csőszűkület miatt) a kutakban talpig vagy még a szűrőzött szakaszig sem. (pl. ebben a kútban egy beesett tárgy, esetleg egy szivattyú ült meg a tömszelencén.) Ilyen esetben nehéz a talphőmérsékletet, illetve az adott kútra jellemző hőmérséklet gradienst meghatározni. Ebben a kútban a termelés mellett felvett hőmérsékletszelvény csak 1300 m-ig állt rendelkezésre, mégis a két hőmérsékletmérés meghosszabbításának metszéspontja megadja azt a pontot amin a hőmérséklet gradiens átmegy, így meghatározható a talphőmérséklet és a hőmérséklet gradiens értéke. vizekről, április Siófok 15

16 Talphőmérséklet becslés I/b A kinagyított ábrán látható, hogy a mért talphőmérsékleten eredetileg keresztül húzott (zöld szaggatott) görbe és a korrigált (zöld) görbe jelentősen eltér egymástól. Az eljárást bizonyítja, hogy a következő ábrán bemutatott reciprok geotermikus gradiens, az izovonalas térképen ez a pont igen jól illeszkedik a szomszédos pontokhoz. vizekről, április Siófok 16

17 Hőmérsékleti gradiens térkép Az első ábra az eredetileg meghatározott gradiens értékek alapján készült, a második az előző ábrán bemutatott javítások figyelembevételével. A különbség jól látható, sokkal simább a lefutása a korrigált hőmérsékletek alapján készült ábrának. vizekről, április Siófok 17

18 Kúthiba felismerése I/a Ez a példa egy kúthiba felismerését mutatja be, kizárólag a hőmérsékletmérés alapján. Már ezen az ábrán is látszik, hogy ~1440 méternél törés van a kék és a piros görbén is. vizekről, április Siófok 18

19 Kúthiba felismerése I/b Az ábra magyarázata: A tömszelence meghibásodott (nem zár), ezért a lezárt kútban lefelé áramlás van, a tömszelencénél bekerült vizet az alsó szűrő nyeli el, ezáltal jelentősen (~12 C-ot) lehűl az alsó réteg. Termeléskor ezt a lehűlt vizet termeli a kút, az I. rétegben a víz kissé felmelegszik, majd a hibás tömszelencénél az ottani hideg vizet termeli a kút. Lásd a hozamgörbét (áramlásmérést) is. A piros görbe már 1490 méter alatt megtörik, mert ott van a köztes rakat saruja (tehát még az elfedett csősaru is kimutatható a hozammérésből!) vizekről, április Siófok 19

20 Két irányba átfejtődő kút A 20 vizsgált kútból 5 lefelé míg, 5 felfelé termel, 5 középen nyel (két irányba van átfejtődés), egynél a tömszelence termelt lefelé, 3-nál nem lehetett vizsgálni a szűrőzött szakaszt akadály miatt, de az átfejtődés közvetve itt is kimutatható. A fenti ábra a 20. kutat ábrázolja, ez a kakukktojás, itt a középső réteg termel és a legalsó és legfelső réteg nyel! vizekről, április Siófok 20

21 Átfejtődések területi megoszlása a szegvári kutakban A következő három ábra az átfejtődések irányát mutatja be az egymáshoz közeli kutaknál. Az ábrákból látható, hogy az egyes termelési szintek (A,B,C) milyen irányban fejtődnek át, illetve, hogy az egymás melletti kutakban milyenek a nyomásviszonyok. vizekről, április Siófok 21

22 Átfejtődések területi megoszlása a szentesi kutakban vizekről, április Siófok 22

23 Átfejtődések területi megoszlása a szentesi kutakban vizekről, április Siófok 23

24 Összefoglalás Láthattuk, hogy a hőmérsékletmérés önmagában is rendkívül sok új információt hoz, érdemes ezt a mérést gondosan elvégezni és körültekintően kiértékelni. Ha a kutakban a mélységi hőmérsékletet és nyomást monitoringszerűen tudnánk regisztrálni, még sokkal többet megtudhatnánk kútjaink állapotáról és a környezet hidrodinamikai viszonyairól. vizekről, április Siófok 24

25 Köszönjük figyelmüket Mentsük meg Földünket és VIZEINKET vizekről, április Siófok 25