杜宏偉

(黑龍江省煤田地質(zhì)一○八勘探隊，黑龍江 雞西 158100)

恒溫帶取值與簡易測溫溫度校正的統(tǒng)計分析法

杜宏偉

(黑龍江省煤田地質(zhì)一○八勘探隊，黑龍江 雞西 158100)

在測溫工作中，如何處理恒溫帶觀測資料和確定簡易測溫孔的孔底平衡溫度時，通常遇到的兩大問題。文中通過分析，對統(tǒng)計分析法進行介紹，能有效的解決這兩個問題。

測溫；恒溫帶；溫度校正；統(tǒng)計分析法

0 引 言

在煤田地質(zhì)勘探的工作中，鉆井測溫工作具有很重要的意義，正確的測溫數(shù)據(jù)能為下一步工作順利進行提供幫助。但是，在測溫工作當(dāng)中，如何處理好恒溫帶觀測資料和確定簡易測溫孔的孔底平衡溫度，是常遇到的兩大棘手問題。本文對恒溫帶觀測資料處理與簡易測溫孔的孔底平衡態(tài)溫度推算的一種統(tǒng)計分析方法進行介紹，此方法我們命名為統(tǒng)計分析法，運用統(tǒng)計分析法，可有效的解決這兩個問題。

1 恒溫帶觀測資料的處理

所謂恒溫帶是指地下溫度自此開始不再受地表溫度一年四季變化的影響而基本保持恒定的深度帶。此帶以上地溫受太陽輻射熱的影響而具有周期性變化，稱為變溫帶。此帶以下地溫受地球內(nèi)熱控制，隨深度增加而不斷增溫，稱為內(nèi)熱帶或增溫帶。

恒溫帶的深度和溫度是礦區(qū)溫度場的淺部邊界條件，是地溫梯度計算、簡易測溫資料校正的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在礦區(qū)地溫場分析和測溫質(zhì)量分析中都是必不可少的。

恒溫帶數(shù)據(jù)要通過實際觀測獲得。其方法是在地形平坦、地下水位淺和不受地表水體干擾的地段布置觀測孔，深度不小于50 m，每月測溫一次，觀測周期不少于一年，測溫儀精度±0.1 ℃，測點間距不大于2 m。

實際觀測表明，恒溫帶觀測結(jié)果并非如理想模式那樣匯交于一點，而是各次結(jié)果互有交點或平行，為此必須進行數(shù)據(jù)處理，才能求出恒溫帶的深度和溫度。

從理論上來說，恒溫點及其以下各點的溫度是常年不變的，現(xiàn)在觀測的結(jié)果并非如此，顯然是由測量誤差造成的。因此只要找出測量誤差，恒溫點的深度、溫度就不難確定了。

根據(jù)恒溫帶觀測曲線，在曲線上有一點，在這點以下最大絕對離差值均在一定范圍之內(nèi)(個別點除外)，這一范圍即為測量誤差。在這點之上，離差值逐漸增大，顯然是在測量誤差的基礎(chǔ)上又疊加了地表溫度的影響，因此，該點深度即為恒溫帶深度，對應(yīng)的平均溫度即為恒溫帶溫度。

在觀測的層段，如果巖性較為均一，那么恒溫帶以下的深度與溫度關(guān)系曲線應(yīng)為一條直線。自恒溫帶以上，因地表溫度變化影響，觀測溫度的平均值將逐漸偏離該直線。因此只要找出這一變化點，就找出了恒溫帶。方法是求出深部段的平均溫度與深度的直線相關(guān)方程，并描繪，在圖上即可找出恒溫點位置。

一般情況下，只運用第一種方法就能確定恒溫帶深度，在觀測孔巖性較單一時，可同時運用第二種方法。如果兩種方法綜合應(yīng)用，求其平均值。

2 孔底溫度的校正

首先讓我們觀察一下近似穩(wěn)態(tài)測溫孔的孔底溫度(T)與近似時間(t)的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)他們與指數(shù)曲線、雙曲線、對數(shù)曲線擬合的很好。因此，只要建立起測溫孔孔底溫度恢復(fù)方程，簡易測溫孔孔底原始溫度的推求就不困難了。

無論是指數(shù)方程T=A·cB/t，還是雙曲線方程1/T=A+B/t，或是對數(shù)方程T=A+Blnt，只要確定了常數(shù)項A和B(在不同方程中，A和B各有不同的值)，方程就可建立。簡易測溫有兩個不同測量時間(t1、t2)的兩次測溫結(jié)果(T1、T2)，因此完全可用解聯(lián)立方程求出A和B，建立該孔孔底溫度恢復(fù)方程。

關(guān)鍵是要確定用什么方程，是指數(shù)？對數(shù)？還是雙曲線？這可從兩方面考慮。一看區(qū)內(nèi)近似穩(wěn)態(tài)孔孔底溫度恢復(fù)曲線在什么回歸方程中相關(guān)系數(shù)最高。二是看在簡易測溫條件下，哪種方程計算出來的結(jié)果誤差最小。后者可用近似穩(wěn)態(tài)孔的第一、二次測溫資料以不同的方程計算平均溫度，并與近似穩(wěn)態(tài)最后測溫結(jié)果相比較。

在確定了用什么溫度恢復(fù)方程之后，即可根據(jù)各簡易測溫孔兩次測溫結(jié)果求解方程中的常數(shù)A和B，建立各孔的溫度恢復(fù)方程，并求出平衡巖溫。對于指數(shù)方程T=A·cB/t和雙曲線方程1/T=A+B/t，平衡巖溫即為t→∝時的溫度T，前者等于A，后者等于1/A。在對數(shù)方程T=A+Blnt中，平衡巖溫要用原始巖溫恢復(fù)所需要的穩(wěn)態(tài)時間帶入方程中計算才能求得。

經(jīng)過多長時間孔底巖溫即可恢復(fù)？我們可根據(jù)近似穩(wěn)態(tài)測溫資料回歸計算，即用該孔最后一次實測值代入該孔對數(shù)回歸方程T=A+Blnt中計算求得。如果勘探區(qū)地溫條件一致，則可將各近似穩(wěn)態(tài)孔求得的結(jié)果加以平均。如果勘探區(qū)地溫條件復(fù)雜，則要按條件類比選用。在一般情況下(當(dāng)巖石熱擴散率K=0.01 cm2/s、鉆孔直徑d=0.1～0.15 m、純傳導(dǎo)型地溫場)即使采用的所需穩(wěn)態(tài)時間不很準確，也不會產(chǎn)生太大誤差。在此需要注意的是，測溫曲線孔底部分存在折尾時可不必校正，在這種情況下，因孔底效應(yīng)，溫度恢復(fù)很快。12 h左右的孔底溫度就已接近平衡。

3 結(jié)束語

以上對統(tǒng)計分析方法做了簡單的介紹，對恒溫帶觀測資料的處理和孔底溫度的校正提出了具體的操作步驟，經(jīng)過實際的數(shù)據(jù)檢驗，該方法能對測溫工作遇到的問題進行有效的處理，可在今后測溫實踐中進行應(yīng)用。

[1] 中國礦業(yè)學(xué)院等.煤田地球物理測井[M].煤炭工業(yè)出版社，1979.

[2] 黃作華等.煤田測井方法及數(shù)字處理[M].煤炭工業(yè)出版社，1982.

Statistical Analysis Method of Constant Temperature Zone Value and Temperature Correction to Simple Temperature Measurement

DU Hong-wei

(Heilongjiang Provincial Coal Geology 108 Exploration Team, Jixi 158100, Heilongjiang Province, China)

In the measurement work, how to deal with constant temperature zone observation data and determination of simple temperature measurement hole bottom equilibrium temperature are two problems often encountered. Through the analysis of statistical analysis method can solve these two problems.

Temperature Measurement; Constant Temperature Zone; Temperature Correction; Statistical Analysis Method

2014-10-21

2014-11-05

杜宏偉(1973- )，男，2010年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院，助理工程師，現(xiàn)從事物探工作。

10.3969/j.issn.1009-3230.2014.12.005

TD163.2

B

1009-3230(2014)12-0017-02