Methodology of boreholes temperature data processing
Result description
One of the methods of processing temperature measurements in boreholes is the extrapolation procedure, developed and applied by J. Polášek as a part of the geothermal evaluation of the Všebořice area near Ústí nad Labem. This procedure is based on a divison of the measured temperature profile into sections (regions) based on its course and geological profile of the borehole. Using a linear regression, the best-fit lines through the measured temperature depth profiles are calculated for each of the regions. Subsequently, pair combinations of the best-fit lines of the individual regions of the measured temperature curve are generated, depending on the temperature depth profile of the particular borehole, and parameters of their extrapolation function are calculated. Based on the assessment and evaluation of the results of the calculation for each pair of regions of the measured temperature curves and the assessment of the geological structure at the borehole area, the appropriate pair combinations of the measured temperature curve regions are selected, for which the average of the extrapolation function values is calculated. This procedure is repeated for several other suitable pair combinations of the measured temperature curve regions. Values that show the lowest root mean square deviation from the measured temperatures, while respecting the geological structure in the borehole area, are considered the most suitable for extrapolating temperature to a greater depth. Some temperature curves in boreholes processed using this procedure show a close temperature gradient in all selected regions of the curve. In such boreholes, the total extrapolation function is a straight line. Common case is a presence of several successive regions of the curve with a linear pattern whose gradient gradually increases. The extrapolation function of such borehole temperature curve is represented by a second degree polynomial. In some cases, however, several successive regions of the curve, each with a linear pattern, showed a gradually decreasing gradient. Such extrapolation gives meaningless outputs and the causes of such a result need to be searched for. This extrapolation can be in some cases and to a certain extent explained by the geological structure of the area. Due to the very limited knowledge of the deeper geological structure in the Czech Republic and also as the change of the temperature curve does not always have obvious geological causes, the risk of considerable inaccuracies in temperature determination at depth is high and definitely increases with extrapolation depth (length). Results of the extrapolation of temperature curves in boreholes are therefore only approximate.Significant refinement of extrapolation of temperature measure- ments in boreholes deeper than 1 km can be achieved, for example, by electromagnetic geophysical measurements with a long reach, and by use of special methods of their geothermal interpretation.
Keywords
geothermalenergytemperaturemeasurementregressionextrapolationmethodcontactlesselectromagnetic geothermometerÚstínadLabemLitoměřice
The result's identifiers
Result code in IS VaVaI
Result on the web
DOI - Digital Object Identifier
Alternative languages
Result language
čeština
Original language name
Metoda zpracování teplotních údajů z vrtů, její limity a možnosti zpřesnění
Original language description
Jednou z metod zpracování teplotních měření ve vrtech je extrapolační postup, který vyvinul a aplikoval J. Polášek v rámci geotermálního hodnocení oblasti Všebořic u Ústí nad Labem. Tento postup je založen na rozdělení měřeného teplotního profilu na úseky (oblasti) podle jeho průběhu a geologického profilu vrtu. Pomocí lineární regrese jsou pro každou z oblastí vypočteny nejlépe vyhovující přímky procházející naměřenými hloubkovými teplotními profily. Následně se v závislosti na teplotním hloubkovém profilu konkrétního vrtu vytvoří párové kombinace nejlépe vyhovujících přímek jednotlivých oblastí naměřené teplotní křivky a vypočítají se parametry jejich extrapolační funkce. Na základě posouzení a vyhodnocení výsledků výpočtu pro jednotlivé dvojice oblastí měřených teplotních křivek a posouzení geologické stavby v oblasti vrtu se vyberou vhodné párové kombinace oblastí měřených teplotních křivek, pro které se vypočítá průměr hodnot extrapolační funkce. Tento postup se opakuje pro několik dalších vhodných kombinací dvojic měřených oblastí teplotních křivek. Za nejvhodnější pro extrapolaci teploty do větší hloubky se považují hodnoty, které vykazují nejmenší střední kvadratickou odchylku od naměřených teplot a zároveň respektují geologickou strukturu v oblasti vrtu. Některé teplotní křivky ve vrtech zpracované tímto postupem vykazují blízký teplotní gradient ve všech vybraných oblastech křivky. V takových vrtech je celková extrapolační funkce přímkou. Běžným případem je přítomnost několika po sobě jdoucích oblastí křivky s lineárním průběhem, jejichž gradient se postupně zvyšuje. Extrapolační funkce takové teplotní křivky vrtu je reprezentována polynomem druhého stupně. V některých případech však několik po sobě jdoucích oblastí křivky, z nichž každá má lineární průběh, vykazuje postupně klesající gradient. Taková extrapolace dává nesmyslné výstupy a je třeba hledat příčiny takového výsledku. Tuto extrapolaci lze v některých případech a do určité míry vysvětlit geologickou stavbou oblasti. Vzhledem k velmi omezeným znalostem hlubší geologické stavby v České republice a také proto, že změna teplotní křivky nemá vždy zřejmé geologické příčiny, je riziko značných nepřesností při určování teploty v hloubce vysoké a rozhodně se zvyšuje s hloubkou (délkou) extrapolace. Výsledky extrapolace teplotních křivek ve vrtech jsou proto pouze orientační.Výrazného zpřesnění extrapolace teplotních měření ve vrtech hlubších než 1 km lze dosáhnout například elektromagnetickými geofyzikálními měřeními s velkým dosahem a využitím speciálních metod jejich geotermální interpretace.
Czech name
Metoda zpracování teplotních údajů z vrtů, její limity a možnosti zpřesnění
Czech description
Jednou z metod zpracování teplotních měření ve vrtech je extrapolační postup, který vyvinul a aplikoval J. Polášek v rámci geotermálního hodnocení oblasti Všebořic u Ústí nad Labem. Tento postup je založen na rozdělení měřeného teplotního profilu na úseky (oblasti) podle jeho průběhu a geologického profilu vrtu. Pomocí lineární regrese jsou pro každou z oblastí vypočteny nejlépe vyhovující přímky procházející naměřenými hloubkovými teplotními profily. Následně se v závislosti na teplotním hloubkovém profilu konkrétního vrtu vytvoří párové kombinace nejlépe vyhovujících přímek jednotlivých oblastí naměřené teplotní křivky a vypočítají se parametry jejich extrapolační funkce. Na základě posouzení a vyhodnocení výsledků výpočtu pro jednotlivé dvojice oblastí měřených teplotních křivek a posouzení geologické stavby v oblasti vrtu se vyberou vhodné párové kombinace oblastí měřených teplotních křivek, pro které se vypočítá průměr hodnot extrapolační funkce. Tento postup se opakuje pro několik dalších vhodných kombinací dvojic měřených oblastí teplotních křivek. Za nejvhodnější pro extrapolaci teploty do větší hloubky se považují hodnoty, které vykazují nejmenší střední kvadratickou odchylku od naměřených teplot a zároveň respektují geologickou strukturu v oblasti vrtu. Některé teplotní křivky ve vrtech zpracované tímto postupem vykazují blízký teplotní gradient ve všech vybraných oblastech křivky. V takových vrtech je celková extrapolační funkce přímkou. Běžným případem je přítomnost několika po sobě jdoucích oblastí křivky s lineárním průběhem, jejichž gradient se postupně zvyšuje. Extrapolační funkce takové teplotní křivky vrtu je reprezentována polynomem druhého stupně. V některých případech však několik po sobě jdoucích oblastí křivky, z nichž každá má lineární průběh, vykazuje postupně klesající gradient. Taková extrapolace dává nesmyslné výstupy a je třeba hledat příčiny takového výsledku. Tuto extrapolaci lze v některých případech a do určité míry vysvětlit geologickou stavbou oblasti. Vzhledem k velmi omezeným znalostem hlubší geologické stavby v České republice a také proto, že změna teplotní křivky nemá vždy zřejmé geologické příčiny, je riziko značných nepřesností při určování teploty v hloubce vysoké a rozhodně se zvyšuje s hloubkou (délkou) extrapolace. Výsledky extrapolace teplotních křivek ve vrtech jsou proto pouze orientační.Výrazného zpřesnění extrapolace teplotních měření ve vrtech hlubších než 1 km lze dosáhnout například elektromagnetickými geofyzikálními měřeními s velkým dosahem a využitím speciálních metod jejich geotermální interpretace.
Classification
Type
JSC - Article in a specialist periodical, which is included in the SCOPUS database
CEP classification
—
OECD FORD branch
20701 - Environmental and geological engineering, geotechnics
Result continuities
Project
Continuities
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)
Others
Publication year
2021
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data specific for result type
Name of the periodical
Zprávy o geologických výzkumech = Geoscience Research Reports
ISSN
0514-8057
e-ISSN
2336-5757
Volume of the periodical
54
Issue of the periodical within the volume
1
Country of publishing house
CZ - CZECH REPUBLIC
Number of pages
13
Pages from-to
23-35
UT code for WoS article
—
EID of the result in the Scopus database
2-s2.0-85116757876
Basic information
Result type
JSC - Article in a specialist periodical, which is included in the SCOPUS database
OECD FORD
Environmental and geological engineering, geotechnics
Year of implementation
2021