Скважинные термометры

Для измерения температуры в скважинах применяют максимальный ртутный термометр, глубинный самопишущий термометр и термометр сопротивле­ния. Основным является термометр сопротивления, опускаемый в скважину на каротажном кабеле. Обычно такой термометр достаточно быстро восприни­мает температуру окружающей среды, что позволяет выполнять измерения при непрерывном перемещении прибора по скважине. Чувствительным эле­ментом такого термометра служит металлический или полупроводниковый резистор с большим температурным коэффициентом. Существует несколько типов термометров, которые различаются способом измерения сопротивления чувствительного элемента, изменяющегося под действием температуры окру­жающей среды.

В скважинном приборе помещается электронный RC-генератор Г, период колебаний которого пропорционален сопротивлению резистора R_t, выполня­ющего роль чувствительного элемента. Поскольку это сопротивление практи­чески линейно изменяется от температуры, период колебаний генератора также связан линейной зависимостью с измеряемой температурой. Переменный ток с выхода генератора по кабелю передается на поверхность и специальной схемой-периодометром П преобразуется в напряжение, пропорциональное темпера­туре. Это напряжение поступает в каротажный регистратор РК для записи кривой температуры.

Резисторы являющиеся чувствительными элементами термометра - низкоомные медные рези­сторы. Для калибровки термометра в частотозадающую цепь включаются пары резисторов сопротивления которых равны сопротивлению чувствительного элемента при темпера­туре 20 и 100° С (получаются стандарт-сигналы 20 и 100° С).

Для улуч­шения изоляции жгут пропитан лаком, а для уменьшения тепловой инерции трубка заполнена кремнийорганической жидкостью. Снаружи чувствительный элемент защищен фонарем.

Естественное тепловое поле измеряют для определения геотер­мического градиента в скважине и в редких случаях для изучения геологического разреза.

Многочисленными наблюдениями установлено, что температура первых 10—30 м земной коры подвержена периодическим (суточ­ным и годовым) колебаниям, связанным с изменением интенсивности солнечного излучения.

Ниже этой границы с увеличением глубины скважин наблю­дается постепенное возрастание температуры.

Интенсивность нарастания температуры с глубиной характери­зуется так называемым геотермическим градиентом Г.

За величину геотермического градиента принимают изменения температуры земли в °С на 100 м глубины. Разность глубин, соответствующая увеличению температуры на 1° С, носит название геотермической ступени и обозначается через G.

Геотермический градиент Г  пропорционален тепловому соп­ротивлению породы, отражающему литологические особенности горных пород, слагающих разрезы скважин;

Этим объясняется изменение значений геотермиче­ского градиента при пересечении скважиной различных пород, которое отмечается изменением угла наклона термограммы по отношению к вертикали (рис. 20).

Из приведенной геотермограммы видно, что нарастание темпе­ратур в известняках, алевролитах и песчаниках происходит медлен­нее, чем в глинах; против глин наблюдается больший угол отклоне­ния геотермограммы от вертикали, чем против известняков и песчаных образований. Чем положе естественная температурная кри­вая, тем больше значение геотер­мического градиента.

По величине геотермического градиента можно судить о вели­чине удельного теплового сопроти­вления, а следовательно, в общих чертах и о геологических свойст­вах пластов.

Геотермический градиент (сту­пень) по методу естественного теп­лового поля определяют в усло­виях установившегося теплового режима в скважине.

Время для получения устано­вившегося температурного режима в скважине зависит от разности первоначальных температур гли­нистого раствора и окружающих пород и диаметра скважины. С увеличением разности температур и диаметра скважины возрастает и необходимое время про­стоя скважины.

Геотермический градиент (ступень) района определяют в настоя­щее время в простаивающих (законсервированных) скважинах. Во избежание перемешивания раствора температуру замеряют при спуске термометра.

Геотермическая ступень для различных районов меняется в широких пределах; для районов Кавказа геотермическая ступень колеблется в пределах 10 – 50 м, а в районах Баку нередко превышает 100 м.

1- известняк; 2- алевролит; 3- песчаник; 4- глина

Рисунок 20 – Термограмма