恒温带取值与简易测温温度校正的统计分析法

杜宏伟

(黑龙江省煤田地质一○八勘探队，黑龙江 鸡西 158100)

恒温带取值与简易测温温度校正的统计分析法

杜宏伟

(黑龙江省煤田地质一○八勘探队，黑龙江 鸡西 158100)

在测温工作中，如何处理恒温带观测资料和确定简易测温孔的孔底平衡温度时，通常遇到的两大问题。文中通过分析，对统计分析法进行介绍，能有效的解决这两个问题。

测温；恒温带；温度校正；统计分析法

0 引 言

在煤田地质勘探的工作中，钻井测温工作具有很重要的意义，正确的测温数据能为下一步工作顺利进行提供帮助。但是，在测温工作当中，如何处理好恒温带观测资料和确定简易测温孔的孔底平衡温度，是常遇到的两大棘手问题。本文对恒温带观测资料处理与简易测温孔的孔底平衡态温度推算的一种统计分析方法进行介绍，此方法我们命名为统计分析法，运用统计分析法，可有效的解决这两个问题。

1 恒温带观测资料的处理

所谓恒温带是指地下温度自此开始不再受地表温度一年四季变化的影响而基本保持恒定的深度带。此带以上地温受太阳辐射热的影响而具有周期性变化，称为变温带。此带以下地温受地球内热控制，随深度增加而不断增温，称为内热带或增温带。

恒温带的深度和温度是矿区温度场的浅部边界条件，是地温梯度计算、简易测温资料校正的基础数据，在矿区地温场分析和测温质量分析中都是必不可少的。

恒温带数据要通过实际观测获得。其方法是在地形平坦、地下水位浅和不受地表水体干扰的地段布置观测孔，深度不小于50 m，每月测温一次，观测周期不少于一年，测温仪精度±0.1 ℃，测点间距不大于2 m。

实际观测表明，恒温带观测结果并非如理想模式那样汇交于一点，而是各次结果互有交点或平行，为此必须进行数据处理，才能求出恒温带的深度和温度。

从理论上来说，恒温点及其以下各点的温度是常年不变的，现在观测的结果并非如此，显然是由测量误差造成的。因此只要找出测量误差，恒温点的深度、温度就不难确定了。

根据恒温带观测曲线，在曲线上有一点，在这点以下最大绝对离差值均在一定范围之内(个别点除外)，这一范围即为测量误差。在这点之上，离差值逐渐增大，显然是在测量误差的基础上又叠加了地表温度的影响，因此，该点深度即为恒温带深度，对应的平均温度即为恒温带温度。

在观测的层段，如果岩性较为均一，那么恒温带以下的深度与温度关系曲线应为一条直线。自恒温带以上，因地表温度变化影响，观测温度的平均值将逐渐偏离该直线。因此只要找出这一变化点，就找出了恒温带。方法是求出深部段的平均温度与深度的直线相关方程，并描绘，在图上即可找出恒温点位置。

一般情况下，只运用第一种方法就能确定恒温带深度，在观测孔岩性较单一时，可同时运用第二种方法。如果两种方法综合应用，求其平均值。

2 孔底温度的校正

首先让我们观察一下近似稳态测温孔的孔底温度(T)与近似时间(t)的关系，可以发现他们与指数曲线、双曲线、对数曲线拟合的很好。因此，只要建立起测温孔孔底温度恢复方程，简易测温孔孔底原始温度的推求就不困难了。

无论是指数方程T=A·cB/t，还是双曲线方程1/T=A+B/t，或是对数方程T=A+Blnt，只要确定了常数项A和B(在不同方程中，A和B各有不同的值)，方程就可建立。简易测温有两个不同测量时间(t1、t2)的两次测温结果(T1、T2)，因此完全可用解联立方程求出A和B，建立该孔孔底温度恢复方程。

关键是要确定用什么方程，是指数？对数？还是双曲线？这可从两方面考虑。一看区内近似稳态孔孔底温度恢复曲线在什么回归方程中相关系数最高。二是看在简易测温条件下，哪种方程计算出来的结果误差最小。后者可用近似稳态孔的第一、二次测温资料以不同的方程计算平均温度，并与近似稳态最后测温结果相比较。

在确定了用什么温度恢复方程之后，即可根据各简易测温孔两次测温结果求解方程中的常数A和B，建立各孔的温度恢复方程，并求出平衡岩温。对于指数方程T=A·cB/t和双曲线方程1/T=A+B/t，平衡岩温即为t→∝时的温度T，前者等于A，后者等于1/A。在对数方程T=A+Blnt中，平衡岩温要用原始岩温恢复所需要的稳态时间带入方程中计算才能求得。

经过多长时间孔底岩温即可恢复？我们可根据近似稳态测温资料回归计算，即用该孔最后一次实测值代入该孔对数回归方程T=A+Blnt中计算求得。如果勘探区地温条件一致，则可将各近似稳态孔求得的结果加以平均。如果勘探区地温条件复杂，则要按条件类比选用。在一般情况下(当岩石热扩散率K=0.01 cm2/s、钻孔直径d=0.1～0.15 m、纯传导型地温场)即使采用的所需稳态时间不很准确，也不会产生太大误差。在此需要注意的是，测温曲线孔底部分存在折尾时可不必校正，在这种情况下，因孔底效应，温度恢复很快。12 h左右的孔底温度就已接近平衡。

3 结束语

以上对统计分析方法做了简单的介绍，对恒温带观测资料的处理和孔底温度的校正提出了具体的操作步骤，经过实际的数据检验，该方法能对测温工作遇到的问题进行有效的处理，可在今后测温实践中进行应用。

[1] 中国矿业学院等.煤田地球物理测井[M].煤炭工业出版社，1979.

[2] 黄作华等.煤田测井方法及数字处理[M].煤炭工业出版社，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

杜宏伟(1973- )，男，2010年毕业于黑龙江科技学院，助理工程师，现从事物探工作。

10.3969/j.issn.1009-3230.2014.12.005

TD163.2

B

1009-3230(2014)12-0017-02