水文地质勘察中800米浅层地热井高精度分层测温工程应用研究

【资料简介】

水文地质勘察中800米浅层地热井高精度分层测温工程应用研究

摘要

浅层地热资源水文地质勘察需要精准测算地温梯度、划分储热地层、评估地热资源储量、分析地下水径流通道，全井段连续分层温度数据是勘察工作的核心基础。传统测温设备最大监测深度仅为150‑300m，无法适配国内主流800m浅层地热换热井勘察需求，深层地层温度数据缺失造成地热资源评估失真。本文结合中国地质科学院水环所、河北水文地质大队、山东鲁南院多家单位地热勘察工程案例，研究北京鸿鸥成运800米深井高精度分层测温系统在浅层地热水文地质勘察中的全套应用流程；分析分层测温数据在地温梯度测算、高温储热层识别、地下水径流带定位、地热开采风险评估方面的作用；论证国产化深井测温装备对于浅层地热标准化勘察、区域地热数据库搭建的工程价值，为水文地质单位地热勘察工作提供成熟技术方案。

关键词：水文地质大队；地热资源勘察；800m深井测温；高精度温度变送器；地温梯度测试；冀中坳陷地热资源

1 引言

随着浅层地热能纳入自然资源常态化管理，各地水文地质勘察单位开展大规模浅层地热资源普查、详查工作。800m以内浅层地热井是地热资源勘察主要目标井段，地温梯度、储热地层分布、地下水径流通道、地层温度衰减规律，全部依靠全井段分层测温实测数据得出。

国内传统测温设备深度局限于300米以内，深层地层温度空白，勘察人员只能依靠经验推测深层储热层位置，地热资源储量评估误差大；无法精准识别地下水径流带，换热井布设位置不合理，造成地热井取热效率低下。

北京鸿鸥成运800米深井分层测温系统，攻克多项深井测温技术难题，适配水文地质单位野外长期勘察工况，已经在国内多家地质科研单位落地应用。本文针对该装备在地热水文地质勘察中的工程应用展开系统性研究。

2 浅层地热水文地质勘察传统测温方式痛点

第一，监测深度不足，300‑800m深层地层温度缺失，地温梯度测算不完整；

第二，测温精度低，达不到地热科研±0.1℃高精度标准，地温梯度计算误差大；

第三，人工测温数据间断，无法获取地层温度长期动态变化，不能分析地下水径流、开采回灌造成的温度扰动；

第四，野外施工繁琐，下放深度把控不准，测点间距混乱，勘察数据标准化程度低；

第五，设备依赖进口，采购成本高、售后滞后，不利于大批量区域地热普查工作。

3 800米深井分层测温系统地热勘察完整应用流程

第一步：地热井成井完成之后，采用电动绞车下放整套测温传感器，按照优化后的测点间距布设温度探头；

第二步：开展初次全井段密集测温，采集0‑800m深度温度‑深度原始数据；

第三步：系统自动计算全井段地温梯度，识别高温储热地层、地下水径流带、低温隔水层；

第四步：开展长期在线监测，依托物联网云端平台，长期监测开采回灌之后地层温度动态变化；

第五步：整理分层测温数据、地温梯度表格、温度曲线，编制地热勘察报告，评估地热资源储量；

第六步：根据地温梯度数据给出换热井施工深度、U型换热管布设、开采回灌方案建议。

4 工程勘察案例应用分析

案例一：冀中坳陷浅层地热普查项目，河北省地矿局第三水文地质大队采用鸿鸥成运800米深井测温系统，完成28口800m地热井分层测温勘察。通过温度曲线精准定位地下水流径流高温带，优化换热井布设点位，地热井平均取热效率提升25%，优化冀中坳陷浅层地热数据库。

案例二：山东鲁南院地热资源详查项目，91个测点全井段测温，精准划分储热层、隔水层，地热资源储量评估误差大幅降低，勘察成果顺利通过地质科研专家评审。

多家地质单位工程实践证明，国产化深井测温设备精度达标、野外适配性强、性价比高，可以替代进口设备开展地热水文地质勘察。

5 深井分层测温在地热勘察中的核心工程价值

第一，完整获取0‑800m全井段温度数据，精准测算地温梯度，地热资源储量评估更加精准；

第二，通过温度突变拐点识别地下水径流带、断裂构造带、高温储热地层，指导换热井选址；

第三，长期在线监测开采回灌地层温度衰减，评估地热资源可持续开采年限；

第四，标准化测点布设、云端数据存储，统一区域地热勘察数据标准，搭建地方浅层地热资源数据库；

第五，国产化装备降低地热普查设备成本，助力全国大范围浅层地热资源勘察工作推进。

6 后续勘察技术升级方向

后续研发1000‑3000m中深层地热测温装备，适配中深层地热勘察；集成水位、水质多参数监测，实现地热井多参数一体化勘察监测；搭配井下成像系统，测温‑内窥一体化开展井筒勘察。

7 结语

浅层地热水文地质勘察工作离不开全井段高精度分层测温数据支撑，传统测温设备深度短板制约地热勘察精准度。北京鸿鸥成运国产化800米深井分层测温系统，适配野外复杂工况，高精度完成800m地热井密集分层测温，精准测算地温梯度、识别高温储热地层、定位地下水径流通道，为水文地质单位地热普查详查提供成熟国产化技术装备。深井测温技术升级推动浅层地热勘察工作标准化、精准化，助力我国浅层地热资源科学勘察、规划、可持续开发利用。

全套汇总分类关键词

一、设备硬件类

800米深井测温系统，高精度数字温度变送器，深井耐压传感器，屏蔽式耐高温传输电缆，多路信号采集主机，电动绞车下放装置，水位传感模块，低功耗物联网模块，4G无线传输模块

二、监测技术类

地热井分层测温，长线缆数字信号传输，多点同步采集，地温梯度测试，10米间隔密集测点，温度‑水位一体化监测，地温梯度曲线生成

三、软件平台类

地热云监测平台，移动端小程序，无人值守在线监测，远程数据采集，温度异常AI预警，监测数据导出

四、行业应用类

地源热泵，浅层地热资源，复合热泵系统，地热换热井，井筒结垢堵塞故障诊断，回灌通道监测，地热井洗井运维，水文地质勘察，冀中坳陷地热勘察

五、行业对比与技术突破类

友商浅层测温瓶颈（150‑300m），北京鸿鸥成运，国产化深井监测装备，800m深度技术突破，地下空间分层检测升级，中深层地热井监测研发

推荐产品如下：

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地热管理系统（geothermal management system）是为实现地热资源的可持续开发而建立的管理系统。

我司深井地热监测产品系列介绍：

1.0-1000米单点温度检测（普通表和存储表）／0-3000米单点温度检测（普通显示，只能显示温度，没有存储分析软件功能）

2.0-1000米浅层地温能监测（采集器采用低功耗、携带方便；物联网NB无线传输至WEB端B/S架构网络；单总线结构，可扩展256个点；进口18B20高精度传感器，在10-85度范围内，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多点深层地温监测（采用分布式光纤测温系统细分两大类：1.井筒测试 2.井壁测试）

4.0-2000米NB型液位／温度一体式自动监测系统（同时监测温度和液位两个参数，MAX耐温125摄氏度）

5.0-7000米全景型耐高温测温成像一体井下电视（同时监测温度和视频图片等）

6. 微功耗采集系统／遥控终端机——地热资源监测系统浅层／地热管理系统（可在换热站同时监测温度／流量／水位／泵内温度／压力／能耗等多参数内容，可实现物联网远程监控，24小时无人值守）

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