地熱井口自動檢測裝置

『壹』 回灌井回灌系統裝置

完善配套的地面設施、合理的工藝設備可有效防止各種堵塞,確保回灌的正常操作運行。由於儲層性質和流體特點,不同熱儲層應採取相應的地面水質處理配套設施。應根據水質的化驗結果而優化制定,選擇對預處理水質最有針對性的方法:既要保證回灌水質符合要求,又要防止過度處理以增加不必要的投資。為防止物理堵塞,在回灌系統中應設置三級過濾裝置(一級旋流式除砂器、二級粗效過濾和三級精密過濾)、反沖洗系統、排氣裝置、加壓裝置及氮氣保護裝置等裝備。在連接方式上,主要考慮各自的功能以串接為最佳方式,具體工藝過程見圖4-31。

圖4-31 典型地熱回灌過濾系統工藝流程圖

1.回灌井過濾系統

地熱供暖系統長年運行,管道不可能經常更換,由於管路內的老化、銹蝕,會使流經的地熱流體質量受到不同程度的影響,因此需對回灌水進行凈化過濾處理,去除掉回灌水源中的懸浮固相物質和滋生的細菌,降低水源質量不佳對回灌效果的不良影響。

基岩儲層穩定性較好,岩石緻密堅硬,流體水質較好,回灌效果普遍好於孔隙型儲層。基岩回灌地面工藝配套設施重點在於除砂過濾。為不增加額外投資,可根據地熱流體質量的具體情況,在回灌水源經除砂處理後,在地面凈化措施上可考慮增設精度不大於50μm的管道過濾或其他過濾裝置,達到能將管道及系統中殘留的相對直徑較大的顆粒過濾掉的目的。粗過濾器一般選擇採用袋式或棒式濾料,雖然過濾效果較燒結式要差,但安裝方便,又可反復清洗重復使用,使用壽命長,價格也相對較低。

孔隙型熱儲層由於滲透率小、岩石粒徑細,濾水管網容易被細微顆粒或細菌堵塞,因此要求同時安裝精、粗兩級過濾裝置。粗效過濾器精度應在50～80μm之間,承擔過濾管道及系統中殘留的相對直徑較大的顆粒任務,並在一定程度上減輕精密過濾器的工作負擔,降低反沖洗次數,延長濾料使用壽命;精密過濾器精度應達到3～5μm,採用精度較高過濾效果更好的第三代纏繞棒式濾芯,不僅要濾掉大部分懸浮顆粒,有效防止回灌時井內的物理堵塞,還可以有效地攔截或吸附一部分微生物,防止細菌堵塞。

地熱回灌系統過濾裝置由單個或數個過濾罐組成,通常是多組濾棒組裝在一起,能增加過濾量,以保證過濾效果。精度相同的多個過濾罐一般採用並聯方式連接,並有並聯備用過濾罐,便於其中某個過濾器的反沖洗或維修。單體罐過濾量大小依所需過濾的回灌水量而確定。每個過濾罐應配有精確度等級達到1.0級的差壓變送器或在罐體進、出水兩端分別配備精度為0.01MPa的表盤式壓力監測儀表,可根據罐體兩端壓力的變化情況來辨別過濾器的工作狀態,並決定更換或清洗濾料的時間,以保證過濾效果。如果壓差增大,表明有微小顆粒滯留在濾料上,使得濾料的縫隙變小,應及時通過反沖恢復初始工作壓力。選擇濾芯材料應滿足系統所需精度及效果,同時要考慮耐溫和耐壓。如地熱流體經板式換熱器後,回水溫度在50℃左右,為保證濾料使用壽命,要求濾料耐溫應在60℃左右,如果循環水溫度較高,濾料耐溫范圍也要相應增大,要求濾芯材料耐溫性能高於地熱流體最高溫度;其次是耐壓,由於在回灌運行時系統通常要承受一定的壓力,因此要求過濾器外殼承受壓力應高於系統最大工作壓力。

2.反沖洗系統

由於過濾系統在長時間工作中,管道及設備中的礦物沉渣、微生物等隨流體經過過濾器時將會駐留在過濾袋或過濾棒中。為保證過濾質量和降低泵耗,需要定期、定時對過濾系統進行反沖洗。用於判斷是否需要反沖洗的方法通常是監測過濾器兩端的壓力變化,通常兩端壓差在0.2～0.3mH₂O,或當壓力超出近0.5mH₂O時,應該考慮啟動反沖洗程序。反沖洗系統設計方案通常有兩種:

其一是單獨建立反沖洗系統,即需要配置反沖洗水箱、反沖泵及相關閥門和管道。優點是系統和操作簡單,當配置兩台過濾器時,可不影響回灌的正常運行。但是由於需要單獨配置反沖洗水箱,需要增加設備投資和在機房的佔地面積,定期監測和清洗儲水裝置同樣增加了設備維護的工作量。

第二種方法是設計自循環反沖洗系統。該系統優點是可隨時利用某一過濾器過濾後的清潔水為另一過濾器進行反沖洗,避免單獨配置反沖洗水箱設備、對儲水裝置水質的監測,節約設備投資和部分設備間的空間。同時,反沖洗系統還可以採用自動控制系統,利用電磁閥常開和常閉的特點,通過監測過濾器兩端的壓力變化,控制電磁閥的開啟和關閉,沖洗過濾裝置。該方法提高過濾效果,降低能耗,節約了人工,可以保證過濾裝置始終工作在過濾的最佳狀態。不足之處是反沖洗系統是自循環系統,首先不適宜採用單台過濾器,當回灌量較小時,增加過濾裝置的台數,反而加大設備的投資;其次,多台過濾器運行,也會增加壓力損失,加大運行成本;另外,在循環系統中需要設計獨立的反沖洗管路和控制閥門等。

比較以上兩種設計方法,地熱回灌中採用第二種方法更為普遍。主要原因是節省設備間的空間,避免對反沖洗水質的監測和水箱的定期清洗。只要在設計和施工上保證系統運行可靠,操作方便,該系統可靠性和反沖洗效果均較好。

3.地熱回灌系統排氣裝置

地熱流體本身挾帶大量氣泡,換熱後的循環尾水流經管道並經過過濾後,流速、壓力、溫度、化學特性等均會發生一系列變化,可能會有一部分地熱流體中的原始氣體或經由某種反應(如硝化反應)新產生的氣體釋放出來,或者殘留一部分不飽和氣體如甲烷、二氧化碳等,這些釋放出來的氣體、氣泡團會隨回灌流體一同注入。當地熱流體在管道內流動時,由於管徑阻力和流動狀態的變化,水動力流場狀態會發生變化,不飽和氣體會從流體中析出並生成氣泡,當駐留和堆積在岩石空隙中會產生氣堵。當循環尾水進入過濾器罐體,管徑的變化使其流速迅速降低,壓力下降,氣泡內的壓力和罐內壓力形成壓差,並使得氣泡爆裂,將氣體釋放出來。同時在注入初期,回灌流體會將泵管、井管內或泵管與井管的環狀間隙內的氣體壓入儲層,在回灌通道轉折邊緣停滯,擠占流體通道形成氣體堵塞造成灌量衰減。因此在采、灌系統中要增設排氣裝置,便於釋放回灌過程中因溫度、壓力變化產生的氣體和流體中的不凝氣團,防止流體性質發生變化後生成的氣泡隨回灌水源進入回灌系統,產生氣相阻塞,影響回灌效果。為了確保氣體的有效釋放,排氣裝置應安裝在過濾器之後、加壓泵和回灌井口之前,用以在回灌流體進入回灌井之前排除流體中的多餘氣體。

具體是否有必要安裝排氣罐和該設備的規模、容量,應根據該回灌流體中氣體樣分析檢測報告中氣體所含具體組分和含量的多少而確定。在考慮安裝排氣設施時需要注意兩點,其一是應在罐體頂部要設置自動排氣閥,排氣點處的高度應高於系統主管道及其他設備裝置的最高點,利於系統中氣體濃度聚集到一定程度時,自動將氣體及時釋放到罐體外,降低罐體內的壓力,保證安全;其二注意如果地熱流體中含氣體容量較高時,要採用連接排氣風道方式將已釋放出的氣體排出設備間,以防中毒和引發火災。

4.地熱回灌加壓裝置

天津市多處地熱回灌系統在實際運行中,均出現了回灌井內壓力過高、水位迅速上升現象,尤其是孔隙型熱儲層中或一些成井時間較早的地熱井,在回灌運行的初期這種現象比較明顯,這時就有必要採用加壓方式以提高回灌量。因此在地熱回灌系統中應設置加壓裝置,以便不具備自重回灌條件或在自然回灌條件下回灌困難、效果不理想時,啟動加壓泵設施採用加壓方式進行回灌。

加壓回灌管路系統是在自然回灌管路裝置基礎上,將井管密封,利用水泵壓力進行回灌。加壓回灌與自然回灌管路共同點是抽水管路不用控制閥門,排水及回揚管路完全一致。自然回灌適宜採用從泵管內進水方式,壓力回灌因井管密封,既可以從泵管內進水,也可以用迴流管從泵管外回灌。

壓力回灌適用於回灌井內流體水位高、透水性差的熱儲層和濾網強度較大的地熱深井,主要是針對新近系孔隙型熱儲層的回灌系統。加壓泵應設置在過濾裝置、排氣裝置之後,可選用變頻立式管道離心泵,規格、型號依據回灌量和回灌壓力確定。

壓力回灌時系統有壓力存在,要放氣,因此在管路上應為加壓泵專門配置放氣閥和壓力表等裝置。實際回灌運行啟動時待回灌水從放氣閥溢出,使系統管路中的空氣徹底排出後,再關緊封固放氣閥。採用壓力回灌時,回灌量和壓力要由小到大逐步調節,避免造成井下濾層破壞,同時了解回灌系統的最大承載壓力,不能盲目加壓,否則將致使系統壓力過大而損壞地熱井井管和井口裝置,造成不可估量的損失。

5.地熱回灌系統管網材質要求

由於地熱流體溫度較高和普遍存在一定的腐蝕性,如果回灌運行管路採用普通金屬管材,直供鋼制管道,當地熱流體流經鐵制管道和終端設備後,排放口處尾水中鐵離子的含量要大大高於地熱生產井出口處的含鐵量,並發現鐵嗜菌;當工作系統處於開口狀態時,系統腐蝕更為嚴重。表4-13是天津市DL-25孔隙型地熱井回灌系統主要利用系統出水口水質監測跟蹤資料,數據顯示敞開式排水口比地熱井出水口地熱流體的鐵離子要高出許多,說明採用金屬管網對流體鐵離子影響非常大。因此為有效防止腐蝕和物理、生物堵塞,回灌系統中所有輸送管道、系統循環管網和回灌水管等應首選非金屬管材(玻璃鋼管材或PP-R管材)、鍍鋅鋼管、不銹鋼鋼管,同時還要定期對所採用的管材進行嚴格的防腐處理。

表4-13 DL-25井供熱系統各出口端水質測試結果

地熱回灌地面工程系統採用的管材和管件,應綜合考慮其工作壓力和溫度,地面輸送管路管徑由地熱井井管及流體輸送量確定,一般不宜小於φ150mm。具體選材時除綜合考慮耐腐蝕和安裝連接方便可靠外,還應根據輸送流體的水溫、水質確定,對溫度不高於50℃、拉伸指數(LI)不大於10的地熱流體,可選用玻璃鋼管、碳鋼管材、聚乙烯管或不銹鋼鋼管;對溫度高於50℃、拉申指數(LI)大於10的地熱流體,應選用無縫石油鋼管或碳鋼管材。

6.地熱回灌系統密封要求

地熱回灌系統應是一個完整的嚴格密閉系統,主要體現在以下幾個方面:

1)在回灌運行時整個系統應始終保持正壓,減少空氣在地熱流體輸送中的滲入,嚴防空氣滲入造成管材的氧化腐蝕,並且所有管材都必須具備良好的防腐性能和密封性能。

2)回灌井的井口裝置部分應嚴格進行密閉處理,回灌水管、水位測管、閥門等所有介面的連接方式均應採用法蘭式嚴格密封。尤其是人工動態監測的回灌系統,其出露在井口上的水位測孔不能是敞口直通形式,要設置有專用開關,且不得長時間處於開啟狀態。

3)在地熱井井口安裝隔氧保護設施,如設置具自動壓力調節控制系統的氮氣保護裝置,將井內水位液面以上的井管部分自動充滿惰性保護氣體,始終保持井內壓力略高於大氣壓力,阻止空氣滲入到井內,隔絕空氣與地熱流體的直接接觸,這樣既能防止產生井管腐蝕,又能避免由於氧化反應所產生的新的氧化物沉澱。

4)回灌水管應保證始終浸入回灌井內流體液面以下。

由於井管回灌容易造成氣堵而影響回灌效果,基岩裂隙型熱儲層地熱回灌系統中,不宜採取井管回灌的方式,而且回灌井內不允許下置潛水電泵進行泵管回灌,應通過專用回灌水管將回灌流體從管內注入回灌井內,回灌水管下入回灌井內流體液面以下5～10m,這樣能在一定程度上使整個管路形成某種意義的真空密封狀態和密閉路徑,減少空氣滲入輸送管路,實現自重密封回灌。新近系孔隙型熱儲層進行回灌時原則上應與基岩裂隙型熱儲層回灌系統一致,通過浸入液面以下的回灌水管實現自重回灌。鑒於目前新近系孔隙型熱儲層回灌時普遍出現回灌困難,需要不定期進行回揚,因此,回灌水管下入流體液位以下的深度應加大,浸入深度應不小於該井水位埋深的2倍,以備必要時的空壓機氣舉回揚洗井之用;或在回灌井內下置潛水電機和泵管,下入深度大於最大動水位5～10m,潛水電機可進行抽水回揚洗井,泵管在作回揚管的同時也兼作回灌水管。

回灌井應設置專用的回揚輸水旁管,並需配置專門流量計(表)。

『貳』 地熱井，地下水位是怎樣測量的

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『叄』 天津地熱動態監測

一、天津地熱基本情況

1.熱儲層特徵

天津地區發育有兩種熱儲類型，分別為以陸相碎屑沉積為主的新生界孔隙型熱儲(孔隙熱儲)和以海相沉積為主的古生界、中新元古界碳酸鹽岩岩溶裂隙型熱儲(基岩熱儲)。孔隙熱儲包括新近系明化鎮組(Nm)和館陶組(Ng)、古近系東營組(Ed)熱儲層；基岩熱儲包括古生界奧陶系(O)、寒武系昌平組(∈c)和中元古界薊縣系霧迷山組(Jxw)熱儲層(圖12-1)。

新近系明化鎮組熱儲層頂板埋深300～600m，底板埋深589～1996m，涌水量在40～100m³/h之間，出水水溫40～70℃，地熱流體化學類型(舒卡列夫分類，下同)為HCO₃-Na，HCO₃·ClNa和SO₄·Cl-Na型，溶解性總固體含量一般﹤1500mg/L，局部地區﹥3000mg/L，多為無—輕微腐蝕性熱流體。該層是本區埋藏最淺的熱儲層，在寧河-寶坻斷裂以南普遍分布。

新近系館陶組熱儲層可分為館I砂岩熱儲段和館Ⅲ砂礫岩熱儲段。館Ⅰ砂岩熱儲段厚100～200m，出水溫度55～65℃。底部館Ⅲ砂礫岩熱儲段出水水溫60～80℃，水量80～130m³/h，流體化學類型以HCO₃-Na，Cl·HCO₃-Na型為主，溶解性總固體含量800～1900mg/L。

圖12-1 熱儲層垂向分布示意圖

奧陶系熱儲層屬海相碳酸鹽岩沉積建造，滲透系數高值區分布在海河斷裂以南瞎燃、天津斷裂以東和白塘口東、西斷裂之間，單井出水量在100～200m³/h之間，井口穩定流溫48～76℃，流體化學類型以HCO₃·Cl-Na，SO₄·Cl-Na·Ca型為主，溶解性總固體含量1000～4600mg/L。該熱儲層的地熱井相對較少，開發利用強度不大。

寒武系昌平組熱儲層頂板埋深950～3734m，厚度14～103m。單井出水量60～100m³/h，井口穩定流溫70～80℃，流體化學類型以HCO₃-Na，HCO₃·SO₄-Na型為主，溶解性總固體含量1000～2000mg/L。

薊縣系霧迷山組熱儲層是天津地區分布最廣、沉積厚度最大的地層，也是天津地區地熱開發最主要的層位，具有分布穩定、厚度大(﹥2000m)、埋深適中(1500～3500m)的特點。流體化學類型以Cl·HCO₃·SO₄-Na，Cl·SO₄·HCO₃-Na和Cl·SO₄-Na型為主，溶解性總固體含量1700～2100mg/L，局部出現﹥5000mg/L高值區，總硬度300mg/L，pH值7.5左右。

2.開發利用現狀

2011年度納入動態監測的地熱井共有381口，其中開采井數313口，年開采總量為2900.11萬m³；回灌井數68口，年回灌總量為908.64萬m³，地熱資源當年整體回灌率為31.33%。各熱儲層開采情況見表12-1。

3.回灌系統基本情況

2011年度天津市已建成的回灌系統共有74處，目的層包括薊縣系霧迷山組和鐵嶺組、寒武系、奧陶系、古近系東營組、新近系館陶組及明化鎮組熱儲層，實際對46處回灌系統進行了回灌。回灌系統的地熱流體年度開采總量為1348.45萬m³，回灌總量為908.64萬m³，回灌系統整體回灌率約為67.38%。

表12-1 2011年度各熱儲層動態監測地熱井數量及采碰神叢灌量統計表

註：據天津地熱勘查開發設計院，2012。

二、地熱監測范圍及內容

地熱監測范圍平面上覆蓋了除薊縣山區外的整個南部平原區，面積11 919.7km²；垂向上包括各個主要熱儲層。

地熱資源動態監測的主要內容包括：

(1)地熱井使用情況調查，包括地熱井開發利用現狀調查，地熱井井口監測設施調查；

(2)地熱井動態監測，包括地熱井井口坐標及測點基準高度，地熱井液面埋深(被測水面距井口的距離)及對應液面溫度，按月統計開采量和回灌量，水質監測笑櫻等內容；

(3)監測設施維護及改造。

(4)物探測井，包括井底測壓、連續井溫測試，測試地熱井包括開采井、回灌井；

(5)地熱流體水質化學分析。

三、監測方法及設備

1.監測方法

(1)動態系統監測。天津地區地熱資源動態監測項目每月對有觀測條件的地熱井監測1次，重點監測井每月監測2次。將每次監測到的數據與前次數據進行對照，如發現異常，分析原因，必要時檢查測量工具和觀測方法，進行復測，並在備注欄說明情況。

(2)回灌系統監測。對運行的對井系統建立長期監測網(包括供暖期、非供暖期)，連續監測對井系統壓力、水位、流量、溫度等參數。對回灌井的回灌運行狀況、回灌效應進行完整的分析、研究。監測頻率為供暖期每月2次。監測內容包括熱儲水位、開采量及回灌量、開采溫度和回灌溫度、運行情況等。

2.監測設備

(1)水位監測——人工監測設備。採用測繩、電流表等進行水位測量(圖12-2)。

(2)水位監測——水位自動化監測設備。圖12-3為2011年天津地熱勘查開發設計院與南開大學共同研製的地熱井水位-溫度自動監測系統，目前正在天津進行試點應用，測量數據精度和穩定性較好。該系統溫度測量范圍為-10～125℃，解析度為0.01℃；水位測量范圍為0～200m，解析度為0.001m。

圖12-2 人工測量地熱井水位埋深現場照片

圖12-3 地熱井水位-溫度自動監測系統樣機

(3)水溫、水量監測設備

目前地熱井水溫、水量監測以自動化監測為主，人工監測為輔。2011年度全市監測井中有300眼安裝了「地熱井智能測控終端」(圖12-4)，基本實現了對這些地熱井流量及溫度的自動化監測。

圖12-4 地熱井智能測控終端照片

四、數據採集和分析

1.數據採集

數據採集方式有人工採集和水位自動化監測設備採集，現階段以人工採集為主。重點監測井採集頻率每月 2次，一般監測井採集頻率每月1次。

為全面了解各熱儲層的水位動態特徵和變化規律，根據本地區地質構造特徵和熱儲分布特點，在一些重點地區布設了重點監測井。2011年度重點監測井的水位數據採集率在70%以上。

2.數據分析

通過地熱井水位監測(圖12-5)，獲得熱儲水位動態數據，發現並歸納總結出其動力場特徵和變化規律，預測水位變化趨勢、分析熱儲開采潛力，為地熱資源開發利用規劃及決策提供科學合理依據。

由多年的動態監測數據可知，新近系明化鎮組、館陶組和薊縣系霧迷山組熱儲層數據相對豐富、完整和連續，監測報告對其熱儲壓力和水位動態特徵進行了詳細分析。

(1)明化鎮組熱儲層水位動態特徵分析。由地熱井動態監測資料經整理後所得數據繪制的20℃液面水位埋深等值線立體圖(圖12-6)可以看出，2011年度明化鎮組熱儲層靜水位埋深整體上呈由中心城區及新四區向周圍逐漸變淺的趨勢，靜水位埋深較大的地區主要分布在集中開採的中心城區和西青區，形成了水位降落漏斗中心，靜水位埋深最大達到97m以上；水位埋深較小的地區主要分布在天津西北部的武清區及北部寶坻地區，普遍﹤58m，寶坻區馬家店BD-01井僅為33.4m左右。

圖12-5 自動監測數據和人工監測數據對比圖

(據天津地熱勘查開發設計院，2012)

圖12-6 2011年度天津地區明化鎮組熱儲層20℃液面靜水位埋深立體圖

(據天津地熱勘查開發設計院，2012)

(2)館陶組熱儲層水位動態特徵分析。由2011年度館陶組熱儲層20℃液面水位埋深等值線立體圖(圖12-7)可以看出，開采強度較大的塘沽、大港和東麗部分地區熱儲層水位埋深及降幅均較大。館陶組缺失帶西側冀中坳陷的武清區由於熱儲層水動力條件相對較差，靜水位埋深達78m以上；缺失帶東側則由於集中開采出現了多個水位埋深較大的降落漏斗區。

圖12-7 2011年度天津地區館陶組熱儲層20℃液面靜水位埋深立體圖

(據天津地熱勘查開發設計院，2012)

(3)薊縣系霧迷山組熱儲層水位動態特徵分析。由20℃液面靜水位埋深等值線立體圖(圖12-8)可以看出，2011年霧迷山組熱儲層水位埋深為64～140m。從西南部的靜海縣唐官屯到大邱庄，水位埋深逐漸增大；從大邱庄向北，總體上表現為沿深大導水斷裂(如滄東斷裂和白塘口西斷裂)水位埋深相對較淺、靠近阻水斷裂水位埋深相對較大的特點，越靠近阻水的天津斷裂水位埋深越大，河東區HD-09井附近成為降落漏斗中心，最大水位埋深已達140m左右。

圖12-8 2011年度天津地區霧迷山組熱儲層20℃液面靜水位埋深立體圖

(據天津地熱勘查開發設計院，2012)

『肆』 井口裝置

1.井口安裝

地熱井井口裝置及基礎設備的設計、安裝除了保證質量,滿足用戶利用需要外,還要保證整個系統的嚴格密閉,杜絕空氣侵入,防止井管和泵管被腐蝕。因為當密封不嚴時,井口瞬時產生負壓吸入空氣,大量氧氣駐留在井口至動靜水位的井筒空間內,即使被人們判定為不具有腐蝕或輕微腐蝕的地熱流體,由於存在溶解氧和溫度較高等原因,實際生產中也具有一定的腐蝕性。井管腐蝕後會產生上部低溫水混入、井孔變形,減少地熱井的使用壽命;泵管銹蝕後,在機械震動力的作用下,大量的銹片脫落聚集沉澱至井底,堵塞濾水管網和局部地層,造成開采、回灌效果不佳。金屬腐蝕嚴重時會發生井管和泵管斷裂、地熱井報廢等後果。

圖4-26 全地下式井泵房建築示意圖(單位:mm)

考慮到地熱井井口應具備防腐、防垢、密封等功能,井口裝置應選用具有抗地熱流體腐蝕性的材料,結構設計應考慮井管的熱脹冷縮,與井管的連接應採用填料密封套接,並應具有良好的密封性能,不宜採用井管與井口裝置直接連接方式。地熱井成井後井管留置在地面以上的高度以500～1000mm為宜,泵室部分的傾斜度不得超過1.5°,泵室管外應設置有保護套管,護套直徑依井管直徑確定,與井管之間的間距以10～20mm為宜,材質宜採用無縫套管,選料總長度應不小於1200mm,留置在地面以上的高度應不小於400mm(圖4-28),安裝時必須保證水平、牢固、密封。開采井的輸水泵管或回灌井的回灌水管宜選用直徑不小於φ150mm、符合API標準的全密封無縫鋼管的石油套管或不銹鋼管,同時進行嚴格的防腐、防垢處理。

圖4-27 典型地熱利用系統熱力站房建築示意圖

針對圖4-28開采井口裝置需要說明的是:

1)本構件適用於自流與泵抽公用型井口,井口閉井壓力小於1.5MPa;

2)井管應為無縫標准井管,本圖以井管外徑377mm為例;

3)構件安裝適應保證系統安裝工藝要求;

4)活動盲孔為水位監測孔,水位測量後應及時封住,防止大量空氣進入地熱管。

2.地熱井提水設備

地熱井提水設備選型原則及提水設備要求:地熱井主要提水設備為井用耐熱潛水電泵。選型原則是根據地熱水的水質、水量、水溫、動水位、靜水位、井口出水壓力要求等確定。其中水質決定泵的材質;其他幾種參數則決定泵的參數。

3.除砂器

由於絕大多數的固體懸浮物質是由抽出的流動水體攜帶到地表的,因此在開采井井口需設置除砂設備,抽出流體經過除砂處理,方可保證地熱流體中裹攜的岩屑微粒、細砂顆粒或其他細小顆粒不被傳輸到循環系統管路和回灌井內。而且除砂器的設置也可在一定程度上減輕回灌系統過濾器的工作負擔。

除砂器的選型、精度應根據地熱井所揭露熱儲層岩性、流體質量來設計和確定。天津市地熱利用系統中多採用旋流式除砂器,其井口除砂效率見表4-12。從表中數據可以分析得出,顆粒直徑越小,單純採用除砂器的效果就越差,特別是當粒徑范圍小於0.08mm時,除砂效果僅為15%。這表明採用旋流式除砂器除砂能力的極限是由於採用機械設備的原因,要想達到穩定、保證粒徑范圍要求,還應配備高精度的過濾裝置。

圖4-28 地熱井標准井口裝置基礎設施圖

表4-12 不同顆粒直徑的除砂率

『伍』 常用井下物理測井方法介紹

1.視電阻率測井

(1)視電阻率測井原理

在實際測井中,岩層電阻率受圍岩電阻率、鑽井液電阻率、鑽井液沖洗帶電阻率的影響,井下物探測得的電阻率不是岩層的真電阻率,這種電阻率稱為視電阻率。視電阻率測井主要包括三部分:供電線路、測量線路和井下電極系,如圖4-6所示。

圖4-6 視電阻率測井原理圖

在井下將供電電極(A,B)和測量電極(M,N)組成的電極系A,M,N或 M,A,B放入井內,而把另一個電極(B或N)放在地面泥漿池中。當電極系由井底向井口移動時,由供電電極A,B供給電流,在地層中造成人工電場。由測量電極M ,N測得電位差ΔU_MN。M ,N兩點的電位差直接由它所在位置的岩層電阻率所決定,岩層電阻率越高,測得的電位差就越大;岩層電阻率越低,測得的電位差就越小。電位差的變化,反映了不同地層電阻率的變化。視電阻率測井實際上就是對電位差的連續測量,經過計算就可求得視電阻率。

(2)視電阻率曲線形態

視電阻率曲線形態與電極系的分類有關。當井下測量電極系為A,M,N時,稱為梯度電極系;當井下測量電極系為M,A,B時,稱為電位電極系。由供電電極到電極系記錄點的距離稱為電極距,常用的有2.5m梯度電極系和0.5m電位電極系。梯度電極系根據成對電極系(AB或 MN)與不成對電極系(AM或MA)的位置又分為頂部梯度電極系和底部梯度電極系。

實際測井中,底部梯度電極系曲線形態如圖4-7所示。頂部梯度電極系曲線形態正好相反。

電位電極系曲線形態如圖4-8所示,曲線沿高阻層中心對稱,A表示異常幅度,A/2稱為半幅點,岩層上下界面與半幅點位置對應。

圖4-7 底部梯度電極系視電阻率曲線形狀

圖4-8 電位電極系視電阻率測井曲線形狀

(3)視電阻率測井的應用

1)確定岩性。一般純泥岩電阻率低,砂岩稍高,碳酸鹽岩相當高,岩漿岩最高。根據視電阻率曲線幅度的高低,可以判斷地下岩層的岩性。但當岩層中含高礦化度的地下水時,其對應的視電阻率相應降低。由於影響視電阻率的因素很多,曲線具有多解性,要結合岩屑、岩心等其他錄井資料綜合判斷。

2)劃分地層。實際應用中,以底部梯度電極系曲線的極大值劃分高阻層的底界面,以極小值劃分高阻層的頂界面,單純用視電阻率曲線劃分頂界面往往有一定誤差,應結合其他曲線進行劃分。視電阻率曲線確定高電阻岩層的界面比較准確,而對電阻率較低的地層則准確度較差。

2.自然電位測井

(1)自然電位測井原理

地層中有3種自然電位,即擴散吸附電位、過濾電位和氧化還原電位。擴散吸附電位主要發生在地熱、油氣井中,是我們主要測量的對象;過濾電位很小,常忽略不計;氧化還原電位主要產生在金屬礦井中,這里不做研究。

在砂岩儲層地熱井中,一般都含有高礦化度的地熱流體。地熱流體和鑽井液中都含有氯化鈉(NaCl)。當地熱流體和鑽井液兩種濃度不同的溶液直接接觸時,由於砂岩地層水中的正離子(Na⁺)和負離子(Cl^-)向井液中擴散,Cl^-的遷移速度(18℃時為65×10⁵cm/s)比Na⁺的遷移速度(18℃時為43 ×10⁵cm/s)大,所以隨著擴散的進行,井壁的井液一側將出現較多的Cl^-而帶負電,井壁的砂岩一側則出現較多的Na⁺而帶正電。這樣,在砂岩段井壁兩側聚集的異性電荷(砂岩帶正電荷,鑽井液帶負電荷)就形成了電位差。

與砂岩相鄰的泥岩中所含的地層水的成分和濃度一般與砂岩地層水相同,泥岩中高濃度的地層水也向井內鑽井液中擴散。但由於泥質顆粒對負離子有選擇性的吸附作用,一部分氯離子被泥岩表面吸附在井壁側帶負電,井壁的井液一側將出現較多的Na⁺而帶正電。這樣,在泥岩段井壁兩側聚集的異性電荷(泥岩帶負電荷,鑽井液帶正電荷)就形成了電位差。

由於正負電荷相互吸引,這種帶電離子的聚集發生因地層岩性不同,在兩種不同濃度溶液的接觸(井壁)附近,形成自然電位差(圖4-9)。用一套儀器測量出不同段的自然電位差,就可以研究出地下岩層的性質。

(2)自然電位曲線形態

在滲透性砂岩地層中,若岩性均勻,自然電位曲線的形態與地層中點是對稱的。異常幅度大小等於自然電流在井內的電位降。一般用異常幅度的半幅點確定地層頂底界面,如圖4-9所示。

圖4-9 井內自然電位分布與自然電位曲線形狀

(3)自然電位測井的應用

A.劃分滲透層

自然電位曲線異常是滲透性岩層的顯著特徵。當地層水礦化度大於鑽井液礦化度時(地熱水多為此例),滲透層自然電位曲線呈負異常,泥岩層自然電位曲線呈正異常。當地層水礦化度小於鑽井液礦化度時則相反。

劃分滲透層一般以泥岩自然電位為基線,砂岩中泥質含量越少,自然電位幅度值愈大,滲透性愈好;砂岩中泥質含量越多,自然電位幅度值就愈小,滲透性就變差。

劃分地層界面一般用半幅點確定。但當地層厚度h小於自然電位曲線幅度Am時,自1/3幅點算起;地層厚度h≥自然電位曲線幅度5Am時,自上、下拐點算起。

B.劃分地層岩性

岩石的吸附擴散作用與岩石的成分、結構、膠結物成分、含量等有密切關系,故可根據自然電位曲線的變化劃分出地層岩性。如砂岩岩性顆粒變細,泥質含量越多,自然電位幅度值就降低,據此可劃分出泥岩、砂岩、泥質砂岩等。

3.感應測井

(1)感應測井原理

感應測井是研究地層電導率的測井方法。井下部分主要測井儀器有:發射線圈、接收線圈和電子線路,如圖4-10所示。在下井儀器中,當振盪器向發射線圈輸出固定高頻電流(I)時,發射線圈就會在井場周圍的地層中形成交變電磁場,在交變電磁場的作用下,地層中就會產生感應電流(I),感應電流又會在地層中形成二次電磁場(或叫次生電磁場),在次生電磁場的作用下,接收線圈會產生感應電動勢,地面記錄儀將感應電動勢的信號記錄下來,就成為感應測井曲線。

圖4-10 感應測井原理圖

(2)感應測井曲線形態

由於感應電流大小與地層電導率成正比,所以,地層電導率大,感應測井曲線幅度高;地層電導率小,感應測井曲線幅度低。

(3)感應測井的應用

A.確定岩性

與其他曲線配合,可區分出砂岩、泥岩、泥質砂岩、砂質泥岩等岩性。劃分厚度大於2m的地層,按半幅點確定其界面;厚度小於2m的地層,因用半幅點分層較麻煩,實際中往往不用感應曲線分層。

注意的是,感應曲線上讀的是電導率,其單位是毫歐姆/米(mΩ/m)。它的倒數才是視電阻率,單位是歐姆米(Ω·m)。

B.判斷含水儲層,劃分界面

感應測井曲線對地層電阻率反應極為靈敏。由於電阻率的變化導致電導率的變化,水層電導率明顯升高,分界面往往在曲線的急劇變化處。

4.側向測井

(1)側向測井原理

側向測井是視電阻率方式之一,不同的是它的電極系中除有主電極系外,還有一對屏蔽電極,其作用是使主電流聚成水平層狀電流(又稱聚焦測井),極大地降低了鑽井液、沖洗帶和圍岩的影響,能解決普通電極測井不能解決的問題,如在碳酸岩地層、鹽水鑽井液以及薄層交互剖面中提高解釋效果。

側向測井有三側向、六側向、七側向、八側向和微側向。下面僅介紹常用的七側向、八側向、雙側向和微側向。

(2)七側向測井

1)七側向測井是一種聚焦測井方法,其主電極兩端各有一個屏蔽電極,屏蔽電極使主電流成薄層狀徑向地擠入地層,此時,井軸方向上無電流通過,七側向測井曲線就是記錄在不變的主電流全部被擠入地層時,所用的電壓值。當地層電阻率較大時,主電流不易被擠入地層,所用的電壓值就大;相反,當地層電阻率較小時,主電流容易被擠入地層,所用的電壓值就小。在測井曲線上,對應高阻層,曲線有較高的視電阻率;對應低阻層,曲線有較低的視電阻率。

2)七側向測井曲線的應用

七側向測井曲線的特點是正對高阻層,曲線形狀呈中心對稱,曲線上有兩個「尖子」,解釋時取地層中點的視電阻率作為該高阻層的視電阻率值,取突變點作為地層的分界線,如圖4-11所示。

七側向測井可分為深、淺兩種側向。深側向能反映地層深部的電阻率;淺側向能反映井壁附近地層的電阻率變化。對於熱儲層而言,它僅反映鑽井液沖洗帶附近的電阻率變化。根據七側向測井的特點,將它們組合起來,就能較好地劃分地層所含流體的性質。此外,還可以求出地層的真電阻率。七側向測井常用於孔隙型地層測井中。

圖4-11 七側向測井曲線形狀圖

(3)八側向測井

八側向測井是側向測井的一種,原理與七側向測井相同,實際為一探測深度很淺的七側向測井,只是電極系尺寸大小和供電迴路電極距電極系較近,因此看起來很像一個八個電極的電極系,故名八側向。八側向探測深度為0.35m,應用地層電阻率范圍0～100Ωm,且泥漿電阻率大於0.1Ωm(魏廣建,2004)。因八側向探測深度淺,縱向分層能力較強。它是研究侵入帶電阻率的方法,通常不單獨使用,而是和感應測井組合應用,稱為雙感應-八側向測井,是目前井下地球物理測井的主要測井項目。

(4)雙側向測井

雙側向電極系結構:由七個環狀電極和兩個柱狀電極構成。

雙側向探測深度:雙側向的探測深度由屏蔽電極A₁,A₂的長度決定,雙側向採用將屏蔽電極分為兩段,通過控制各段的電壓,達到增加探測深度的目的。側向測井由於屏蔽電極加長,測出的視電阻率主要反映原狀地層的電阻率;淺側向測井探測深度小於深側向,主要反映侵入帶電阻率。

雙側向縱向分層能力:與O₁,O₂的距離有關,可劃分出h＞O₁,O₂的地層電阻率變化。

雙側向影響因素:層厚、圍岩對深、淺雙側向的影響是相同的,受井眼影響較小。

雙側向測井資料的應用:

1)劃分地質剖面:雙側向的分層能力較強,視電阻率曲線在不同岩性的地層剖面上,顯示清楚,一般層厚h＞0.4m的低阻泥岩,高阻的緻密層在曲線上都有明顯顯示。

2)深、淺側向視電阻率曲線重疊,快速直觀判斷油(氣)水層。

由於深側向探測深度較深,深、淺測向受井眼影響程度比較接近,可利用二者視電阻率曲線的幅度差直觀判斷油(氣)、水層。在油(氣)層處,曲線出現正幅度差;在水層,曲線出現負幅度差。如果鑽井液侵入時間過長,會對正、負異常差值產生影響,所以,一般在鑽到目的層時,應及時測井,減小泥漿濾液侵入深度,增加雙側向曲線差異。

3)確定地層電阻率。

根據深、淺雙側向測出的視電阻率,可採用同三側向相同的方法求出地層真電阻率Rt和侵入帶直徑Di。

4)計算地層含水飽和度。

5)估算裂縫參數。

(5)微側向測井

微側向裝置是在微電極繫上增加聚焦裝置,使主電流被聚焦成垂直井壁的電流束,電流束垂直穿過泥餅,在泥餅厚度不大的情況下可忽略不計,測量的視電阻率接近沖洗帶的真電阻率。

由於主電流束的直徑很小(僅4.4cm),所以,微側向測井的縱向分辨能力很強。因此,應用微側向測井曲線可以劃分岩性,劃分厚度為5cm的薄夾層、緻密層,常用於碳酸鹽岩地層測井中。

5.聲波時差測井

(1)聲波時差測井原理

聲波時差測井原理如圖4-12所示,在下井儀器中有一個聲波發射器和兩個接收裝置。當聲波發射器向地層發射一定頻率的聲波時,由於兩個接收裝置與發射器之間的距離不同,因此,初至波(首波)到達兩個接收器的時間也不同。第一個接收器先收到初至波,而第二個接收器在第一個接收器初至波到達Δt時間後才收到初至波。Δt的大小隻與岩石的聲波速度有關,而與泥漿影響無關。通常兩接收器之間的距離為0.5m,測量時儀器已自動把Δt放大了一倍,故Δt相當於穿行1m所需的時間。這個時間又叫做聲波時差,單位是μs/m (1s=10⁶μs)。聲波時差的倒數就是聲波速度。

圖4-12 聲波時差測井原理圖

(2)聲波時差測井的應用

A.判斷岩性

岩石越緻密,孔隙度越小,聲波時差就越小;岩石越疏鬆,孔隙度越大,聲波時差就越大。因此,可以利用聲波時差曲線判斷岩性,從泥岩、砂岩到碳酸鹽岩聲波時差是逐漸減小的(泥岩252～948μs/m;砂岩300～440μs/m;碳酸鹽岩125～141μs/m)。

B.劃分油、氣、水層

當岩層中含有不同的流體時,由於流體密度存在差異,聲波在不同流體中傳播速度不同。因此,在其他條件相同的前提下,沉積地層中的流體性質也影響聲波時差,如淡水聲波時差為620μs/m,鹽水為608μs/m,石油為757～985μs/m,甲烷氣為2260μs/m。同樣,岩石中有機質含量也可影響聲波的速度,一般情況下,泥頁岩中有機質含量越高,所對應的聲波時差值越大(操應長,2003)。

實際應用中,氣層聲波時差較大,曲線的特點是產生周波跳躍現象。油層與氣層之間聲波時差曲線的特點油層小,氣層大,呈台階式增大;水層與氣層之間聲波時差曲線的特點是水層小,氣層大,也呈台階式增大。但水層一般比油層小10%～20%,如圖4-13所示。

C.劃分滲透性岩層

當聲波通過破碎帶或裂縫帶時,聲波能量被強烈吸收而大大衰減,使聲波時差急劇增大。根據這個特徵,可以在聲波時差曲線上將滲透性岩層劃分出來。

D.沉積地層孔隙度、地層不整合面研究

在正常埋藏壓實條件下,沉積地層中孔隙度的對數與其深度呈線性關系,聲波時差對數與其深度也呈線性關系,並且隨埋深增大,孔隙度減小,聲波時差也減小,若對同一口井同一岩性的連續沉積地層,表現為一條具有一定斜率的直線。但是,有的井聲波時差對數與其深度的變化曲線並不是一條簡單的直線,而是呈折線或錯開的線段,可能就是地層不整合面或層序異常界面。

圖4-13 聲波時差測井曲線應用

6.自然伽馬測井

(1)自然伽馬測井原理

在自然界中,不同岩石含有不同的放射性。一般地,岩石的泥質含量越高放射性越強,泥質含量越低放射性越弱。其射線強度以γ射線為最。

自然γ測井中,井下儀器中有一γ閃爍計數器,計數器將接收到的岩層自然γ射線變為電脈沖,電脈沖由電纜傳至地面儀器的放射性面板,變為電位差,示波儀把電位差記錄成自然伽馬曲線。岩層的自然伽馬強度用脈沖/分表示,如圖4-14所示。

圖4-14 自然伽馬測井裝置及曲線形狀圖

h—岩層厚度;d₀—井徑

(2)自然伽馬曲線形態

1)自然伽馬曲線對稱於地層層厚的中點;

2)當地層厚度大於3倍井徑時,自然伽馬曲線極大值為一常數,用半幅點確定岩層界面;

3)當地層厚度小於3倍井徑時,自然伽馬曲線幅度變小,小於0.5倍井徑時,曲線表現為不明顯彎曲,岩層越薄,分層界限越接近於峰端,如圖4-14所示。

(3)自然伽馬測井的應用

A.劃分岩性

在砂泥岩剖面中,泥岩、頁岩自然伽馬曲線幅度最高,砂岩最低,而粉砂岩、泥質砂岩則介於砂岩和泥岩之間,並隨著岩層泥質含量增多而曲線幅度增高(見圖4-15)。

在碳酸鹽岩剖面中,泥岩、頁岩自然伽馬曲線值最高,純灰岩、白雲岩最低;而泥質灰岩、泥質白雲岩則介於二者之間,並隨著泥質含量的增加而自然伽馬值也增加。

圖4-15 應用自然伽馬和中子伽馬曲線判別岩性

B.判斷岩層的滲透性

根據自然伽馬曲線的幅度可判斷泥質膠結砂岩滲透性的好壞,也可間接判斷碳酸鹽岩裂縫的發育程度,劃分裂縫段。

C.進行地層對比

由於自然伽馬曲線不受井眼、鑽井液、岩層中流體性質等因素的影響,所以,在其他測井曲線難以對比的地層中,可用自然伽馬曲線進行地層對比。

D.跟蹤定位射孔

由於自然伽馬測井不受套管、水泥環的影響,所以,在下完套管之後的射孔作業中,將下套管的自然伽馬測井曲線與裸眼測井曲線對比,確定跟蹤射孔層位。

『陸』 什麼是地熱井地熱井有哪些用途

地熱能是一種新型的可再生能源，並且接下來將會不斷的飛躍，它的直接性利用和地熱的發電都會有很大的發展。而地熱井就是地熱溫泉開發主體工程中最重要的階段，將蘊藏在地下的溫泉資源從可再生能源礦產，變成可利用的清潔能源。下面棗改悶我們就來了解一下什麼是地熱井，以及地熱井有哪些用途的相關內容。
什麼是地熱井
1、了解地熱井的人都知道，它是採取地熱資源中最為重要的一項工程步驟，經過鑽井的工作往地面向下幾百或幾千米來開采，索取能源，傳輸到地上，進行各種地熱利用，是非常復雜的工作程序。地熱井工程一般時間很長，工程投入資金也很高，但這一階段的工程關繫到地熱能開發的成敗，因而，地熱鑽井行殲虧業的提升，有著至關重要的意義。
2、一般為提高地熱鑽井的准確率，在准備工作之前我們都需要做好相關的勘察工作。然後都是使用一些科技的手段來探測地下熱水資源的深度、儲量、性質、流動、立場及生成等規律信息，為地熱鑽井提供第一手資料。同時了解地質狀況，是否適合鑽井，相應的地質狀況應採用何種鑽井工藝，擬定合理的鑽井方案。這些「課前作業」做好，在能在地熱鑽井過程中事半功倍，達到良好的效果，使工程順利進行。
3、另外我們進行開采地熱資源時，我們要制定一些相關的管理方法，在地熱鑽井這一項工程中我們不僅僅要選擇合適的工藝和技術，所選擇設備和耗材的選擇也至關重要。而在鑽井過程中，要嚴格管理，依據方案按部就班進行工程的同時，也要隨時進行井下檢測，遇到情況及時調整。避免因地質問題帶來的故障和事故，提升管理水平，是提高鑽井效率，確保鑽井成功率的保障。
地熱井有哪些用途
一、醫療洗浴
地熱井在如今很多場所都在廣泛的應用，並且它的作用性很大，比如用來做醫療洗浴，那麼在溫度方面上最好就是在40～60℃。溫度偏高需加入涼水或適當降低溫度後,方可用於洗浴,這樣做對地熱資源是一種浪費，溫度偏低,會使身體感到不適。用於醫療的地熱水,除有溫度要求外,對水質有相應的要求，我國目前採用下列標准作為醫療地熱水，又稱醫療礦泉水水質標准。
二、飲用礦泉水
其實地熱井由於很多都是來自深部內的低溫地熱水，所以純天然無污染，自然就會經過相關的加工處理，將它作為飲用的礦泉水。並含有一些有益於人體健康的微量元素,可作為飲用天然礦泉水開發利用,我國近年來開發的一些飲用天然礦泉水中,就有相當一部分是低溫地熱水。當地熱水的污染物指標、微生物指標及鋰、鍶、鋅、銅、鉻、鋇等組分的限量指標符合要求的條件下，水中有一項指標符合表2.5.6的規定,可作為飲用天然礦泉水開發。
三、發電
現在我們國家很多地熱田都是將它作為發電地區，那麼我們來了解一下目前都有哪些地方是用來發電的。比如：廣東鄧屋、湖南寧鄉灰湯、西藏羊八井、河北後郝窯等，上述地熱田所凳彎建電站除西藏羊八井投入工業利用外，其餘均為試驗性電站。

『柒』 菏澤中考物理實驗問題

2011年山東菏澤中考物理試題及參考答案（word版）
絕密★啟用前 試卷類型：A
山東省菏澤市2011 年初中學業水平測試
物 理 試 題
注意事項：
1．本試題共8頁，滿分為70分,考試時間為70分鍾。用鋼筆或圓珠筆直接答在試卷上。
2．答題前考生務必將密封線內的項目填寫清楚。
一、選擇題（本題包括8小題，每小題2分，共16分。每小題只有1個選項符合題意，把正確選項前面的字母填在題干後的括弧內，選對的得2分，多選、錯選均不得分）
1．了解社會，從了解自己開始，對於一名初中生來講，下面的說法中錯誤的是（ ）
A．他的質量大約是50 kg
B．他的身高大約是160 cm
C．他的密度大約是0.5×103 kg/m3
D．他的正常體溫大約是37 ℃
2．電視機等家用電器的開啟、關閉及頻道轉換，可以通過遙控器實現，遙控電視機的光是（ ）
A．紅光 B．紅外線 C．紫光 D．紫外線
3．物理就在我們身邊，自行車的設計者運用了很多物理知識，下列說法中錯誤的是（ ）
A．螺母下面墊一個墊圈，是為了增大壓強
B．車軸上裝有滾動軸承是為了減小摩擦
C．車輪的外胎做有凹凸花紋是為了增大摩擦
D.尾燈可以將從不同方向射向它的光反射，讓後面的人看到
4．「珍愛生命、注意安全」是同學們日常生活中必須具有的意識，
下列有關安全的說法，錯誤的是 （ ）
A．如果發生觸電事故，應立即切斷電源，然後施救
B．雷雨天，人不能在高處打傘行走，否則可能會被雷擊中
C．使用驗電筆時，手必須接觸筆尾金屬部分
D．洗衣機、電冰箱、電腦等許多家用電器均使用三腳插頭 與三孔插座連接，如圖2所示，在沒有三孔插座的情況下，可以把三腳插頭上最長的插頭去掉，插入二孔插座中使用用電器
5．量筒做得細而高，不做成粗而矮的形狀，如圖3所示，主要原因是 （ ）
A．細高的量筒便於操作
B．細高的量筒可以做出相對較大的底座，增加穩度
C．細高的量筒與粗矮的相比，相應的刻度間隔較大，能較准確地讀數
D．粗矮量筒中的液體較多，筒壁所受壓強較大，需用較厚的玻璃，因而不便讀數
6．2009年3月1日，「嫦娥一號」衛星准確落向月球預定撞擊點，為中國探月一期工程畫上了圓滿的句號。下列關於「嫦娥一號」的說法錯誤的是 （ ）
A．「嫦娥一號」在圍繞月球轉動時，運動狀態不變
B．地面對衛星的指令是通過電磁波傳遞的
C．「嫦娥一號」在月球表面受到的重力比在地球表面小
D．由於月球表面沒有空氣，所以聽不到撞擊聲
7．測繪人員繪制地圖時，需從高空向地面照相，若使用的相機鏡頭焦距為50 mm，則膠片到鏡頭的距離 （ ）
A． 大於100 mm B． 等於50 mm
C．小於50 mm D． 介於50 mm和100 mm之間
8．小明居住的帝都花園中有很多路燈，晚上沒有行人時，燈仍然亮著。他想：能不能在晚上沒有行人通過時，路燈能自動熄滅呢？通過查資料知道有一種「光控開關（天黑時自動閉合，天亮時自動斷開）；還有一種「聲控開關」（有聲音時自動閉合，一分鍾後，若再無聲音就自動斷開）。小明利用這兩種開關設計了一個「聰明」的電路：
（1）白天路燈不亮
（2）晚上有人走動發出聲音時，路燈自動亮起來，一分鍾後，若再無聲音就自動斷開
請判斷小明設計的電路圖是圖4中的 （ ）
二．填空題：（本大題包括6小題，每小題2分，共12分）
9．高壓鍋密封性能良好，用它煮食物時，水蒸汽不易外泄，從而 了鍋內的壓強（填「增大」或「減小」），使鍋內水的沸點 （填「升高」或「降低」）。
10．牲畜自動飲水器的示意圖，如圖5所示，飲水杯A、B、C的水位可以保持一定，便於牲畜飲用，設計者運用了 原理和 原理。
11．李軍同學在實驗室模擬「雲和雨的形成」，如圖6所示，請寫出整個過程主要的物態變化的名稱： 、
12. 如圖7所示電路，閉合開關時，發現燈泡L1、L2均不亮，電流表指針幾乎沒有偏轉。某同學用一根導線去查找電路故障：他將開關閉合，然後將導線並聯在L1兩端，發現L2亮，電流表指針發生偏轉，由此可知電路故障可能是（電流表的量程較大）
13．鄄城溫泉度假村利用地熱水供房間洗浴用水，請計算質量為100kg的地熱水，溫度從70℃降低到20℃，放出的熱量是 J
(c水=4.2×103J／(kg?℃)。
14．小聰一家去北京旅遊，在北京市郊公路的十字路口，他看到圖所示的交通標志牌，標志牌上的數字「40」表示的意思是 ，汽車在遵守交通規則的前提下，從此標志牌處勻速到達北京，最快需要 h。
三．作圖與實驗探究：（本題包括5個小題，共18分。按題目要求作答）
15．（2分）請在圖9中標出通電螺線管的N、S極。
16．（2分）如圖10所示，考古人員需要對一口古井進行清理，為了解決照明問題，請你幫他們把太陽光反射到井裡，並能垂直照亮井底。
17．（4分）探究「物體不受外力時的運動規律」，寫出三個必需的實驗器材： 、 ，這個實驗用到一個很重要的研究方法，是
18．（3分）利用如圖11（甲）所示實驗電路，探究「通過導體的電流跟電壓的關系」時：
（1）需要 個定值電阻。
（2）滑動變阻器的作用是
（3）利用實驗數據作出的I- U關系圖線，與圖11（乙）中的 最接近
19（6分）．很多同學有過疑問「聲音具有能量嗎？它具有的能量與聲音的響度和頻率是不是有關呢？」某同學對其中兩個問題進行探究，實驗裝置如圖12所示(圖丟失：八上40頁，圖3-1-12)：A為一個圓筒，它的一端用剪成圓片的挺直的紙（紙的中間剪一圓孔）粘牢，另一端用塑料薄膜包住並綳緊，用橡皮筋扎牢。B為一隻點燃的蠟燭。完成表中的內容
探 究 內 容「聲音是否具有能量」「聲能與響度是否有關」
小孔距燭焰的距離3cm
做 法
觀 察 內 容
為保證每次實驗聲音的頻率相同，你的做法是
四．計算題：（本題分2小題，共12分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最後答案的不能得分。有數值計算的，答案中必須明確寫出數值和單位）
20．（6分）體積為2 m3、密度為2.6 ×103 kg/m3的古代石像沉在河底，考古工作者用動滑輪將石像緩慢提升，如圖13所示，在沒有將石像提出水面前，若不計摩擦和滑輪重力，求：
（1）石像的重力
（2）石像在水中受到的浮力
（3）作用於繩端的拉力F
（4）若緩慢將石像提升3 m，拉力做的功是多少？
（g=10 N／kg）
21（6分）．浴霸是安裝在浴室內供取暖和照明的家用電器，某品牌浴霸的銘牌和簡化電路如圖14所示，L為照明燈，L1和L2是兩個功率均為275 W的紅外線取暖燈
額定電壓額定頻率額定功率
照明取暖
220V50HZ40W 550w
(1)浴霸工作時，為了使取暖功率達到最大值，應閉合的開關是
（2）照明燈工作時，它的電阻是多大？
（3）三燈同時正常工作半小時，消耗多少電能？
五．拓展應用：（本題包括3個小題，共13分，按題目要求作答）
22．（3分）示教板上面安裝兩個完全相同的燈泡，都能發光。在不看示教板背面電路連接，不用其他任何儀器的情況下，判斷它們是串聯還是並聯
方法現象結論
串聯
並聯
23．(4分)過去的100年裡，由於阿拉斯加和南極冰川的融化，全球海平面上升了20 cm，國際氣象組織認為：人類二氧化碳排放，是造成溫室效應最主要的罪魁禍首，如果二氧化碳排放不加以控制，到2100年，海平面將上升1 m；如果南極冰蓋全部融化，海平面要上升60 m左右，許多沿海地區將變成汪洋大海。據衛星觀測證實，近來已有3座巨型冰山先後脫離南極大陸漂流，其中最大一座面積相當於10個香港。
火力發電和汽車尾氣排放出大量二氧化碳，請你從以減少溫室效應的角度，就「發電業」和「汽車業」的未來發展，提出自己簡短的建議
（1）發電業
（2）汽車業
24．（6分）你可以把輪船改裝成「水下飛機」嗎？參照你對飛機的理解，完成下列問題：
（1）．為保證船員的生命安全，必須讓這個水下飛機在失去動力時自動浮上水面，艙體設計必須滿足的基本條件是：
（2）若沒有潛艇的「吸水和排水」裝置，如何讓水下飛機下沉呢？（要求：用簡短文字和簡圖說明你的設計）
（3）按照你的設計，水下飛機下潛時，會停留在需要的深度做水平前進嗎？要能控制水下飛機的下沉速度，並能讓它保持一定深度水平前進，你又將怎麼改變你的設計呢？（2分難）

『捌』 地熱井，地下水位是怎樣測量的

簡單的就是用導電測繩侍鬧告和萬用表測。直接，簡單，但不能老明自動記錄，測繩深度精度差。還可用超聲測深儀，還算方便，井口操作要認真點。再就是用JSW-2自動水位儀,是連續記錄水位變化的儀彎晌器,把儀器下到水面下幾十米,固定儀器.監測時間內一直連續記錄水位變化,這期間水位下降和上升的全過程都被記錄下來.
數據可以回放到計算機里，有軟體可出資料。我也是剛在上海地學儀器那裡現販賣的性息，哈哈，www.gi200.com/

『玖』 地下水自動化監測技術

一、內容概述

中國地質調查局水文地質環境地質調查中心在國土資源部環境司、中國地質調查局、科學技術部、中國地質環境監測院的項目支持下，針對國內在地下水監測儀器方面的不足，綜合考慮野外環境和人為破壞等各種因素，自主研發了地下水動態自動化監測技術。研發工作可分為三個階段。

1.2002～2004年

研究解決的主要核心技術：

（1）應用國外先進的感測器技術研製出水位/水溫復合式探頭，為克服大氣壓變化的影響，研製了獨特的氣壓平衡裝置，使感測器與大氣連通，有效地克服了大氣壓變化對測量值的影響，使探頭穩定性得到了充分對保證。

（2）設計了全密封圓筒式結構，便於野外安裝及保管，密封、防潮問題的解決，使儀器系統可靠性得到了保證。

（3）研製了低功耗、高穩定的主機電路。為了解決野外長期自動監測設備，既要求連續工作，又要求直流（電池）供電問題，儀器系統全部採用低功耗的元器件，對功耗較大的感測器、放大器、A/D轉換器以及單片機等採用了間斷供電方式。

（4）研製了單片機控制和數據處理軟體，並針對儀器在推廣使用中出現的各種問題，對軟體進行了修改，針對幾種由於用戶操作不當等人為因素造成的影響，增加了防範措施。

上述成果於2004年獲國土資源科學技術獎二等獎，2007年榮獲中國儀器儀表學會2007年度優秀產品獎。2008年獲得了「地下水動態自動監測儀」（專利號：ZL200820108674.3）、「水位監測氣壓平衡裝置」（專利號：ZL200820108673.9）兩項實用新型專利。

2.2009年

「WS-1040地下水動態監測儀」被列入科技部「國家重點新產品計劃」，依託國家重點新產品項目，對地下水動態監測儀器進行了升級改造。通過核心器件的升級換代、信號調理電路的改進，進一步降低了整機功耗，提高系統的集成性、穩定性和可靠性。其功能已達同類產品水平。

3.2010年至今

依託地質調查項目，開展了實用地下水監測技術研究，完成了地下水動態遠程監測系統的研製。取得了如下成果：

（1）與國際知名品牌聯合，研發了地下水動態遠程監測實用產品，實現地下水動態監測數據的自動採集、傳輸、遠程監控。

（2）開發了多級多源設備遠程管理系統，實現了基於多源、多方式、多級別的監測數據接收和同步更新。與地下水遠程監測設備聯合，實現了監測設備的遠程管理。

（3）地下水動態遠程監測系統通過了國內外相關部門的檢測，得到了國內外同行的好評。特別是在美國地下水監測展會上，引起了業內人士的廣泛關注。

（4）工程化是保證產品質量的關鍵環節，通過產品的工程化工作，提高了質量，降低了成本，實現了科研樣機向產品化的真正轉變。同時，通過工程化工作，積累了經驗，鍛煉了人才，規范了產品的研發，提高了技術人員的工程化能力。為今後科技成果的轉化奠定了基礎。

（5）依託地調項目，開展項目延伸，地下水遠程監測系統在南水北調沿線地下水監測工作中發揮了作用。

地下水動態遠程監測系統主要由現場監測儀器、商用公共服務網路和監測中心站組成。在系統中，中心站通過公共服務網路與各監測儀器進行信息交換，完成監測數據回收和監測設備管理。現場監測設備包括水位水溫感測器、數傳儀器、井口保護裝置。各監測儀器通過感測器實現了地下水水位和水溫長期自動監測，測量數據自動保存在存儲單元。通過數傳儀器將數據定時發送到控制中心。數傳儀器採用不銹鋼圓筒結構，通過電纜配接感測器，感測器及數傳儀器均可放入監測井中，因此便於保護，並克服了氣候及天氣的影響。整套儀器通過井口保護裝置，實現了野外監測設備的安全管理。監測中心站包括數據接收系統、終端伺服器和控制軟體。可定期通過公共網將監測數據傳入中心站並完成儀器的參數設置。該系統具有自動存儲、遠程傳輸、接收、解譯、入庫、管理和監測井信息、監測設備信息、通訊設備信息管理以及異常報警等功能，數據可對國家級、省級、地市級三級機構同步傳輸和更新。此外，該監測儀器還具有高精度、高解析度、抗干擾、微功耗等優點，可全天候無人值守工作。內置大氣壓感測器，除獨立測量氣壓、氣溫外，可以在無通氣管條件下進行就地大氣壓力補償。

二、應用范圍及應用實例

該系統能對地下水水位和水溫動態變化進行長期自動監測，可廣泛應用於水文地質、環境地質、地質災害預測預報、環境保護、水資源管理、地熱井的監測、水利、礦區水文等領域。

1.地下水動態遠程監測系統在南水北調工程地下水監測中發揮作用

南水北調作為國家重大戰略工程，掌握其沿線區域地下水基礎資料，將為今後的調蓄、工程管理等後續工作提供重要依據。由中國地質調查局水文地質環境地質調查中心自主研發、具有國際先進水平的10套S-GRT-1型地下水遠程動態監測儀安裝在了南水北調工程河南、河北段，分別在河南鶴壁、安陽和河北邯鄲、邢台、石家莊等地區，監測區域全長350km，可以對地下水的水位、水溫、氣壓、氣溫等數據進行動態採集。該批儀器自2012年9月1日安裝完畢並啟動以來，已經成功運行兩個多月，傳回的數據精準可靠。

未來，我國自主研發的相關地下水遠程動態監測系列儀器將陸續安裝在南水北調工程的沿線，為監測區域內地下水的安全提供持續有力保障。

2.黑河流域地下水監測

黑河流域地下水動態監測始於20世紀80年代，監測區域主要有張掖、高台、臨澤、酒泉4個縣市，主要對地下水水位、水質、水溫、泉水流量等進行監測，監測手段以人工監測為主。水環地調中心結合自然科學基金重點項目「黑河流域地表水與地下水相互轉化的觀測與機制研究」，將自主研發的地下水動態遠程監測系統應用於黑河平原區，其目的一是為該項目的科學研究提供監測數據支撐，二為黑河流域的地下水科學管理提供決策依據。該系統可對地下水水位和水溫的動態變化進行長期自動監測。測量數據自動保存在儀器內部的存儲單元內，可定期通過公共服務網，將監測數據傳入終端管理平台並完成監測數據、監測設備的動態管理。實現了地下水動態數據自動採集、存儲、傳輸、遠程管理。極大方便了監測部門的相關工作。為黑河流域地表水與地下水相互轉化的觀測與機制研究提供了基礎數據。

三、推廣轉化方式

地下水監測技術成果的推廣轉化可通過宣傳報道、會議交流、人員培訓、技術咨詢等方式向用戶推薦並引入市場。成果將通過局部試點示範，並逐步在全國范圍內推廣應用，可廣泛應用於地下水長期觀測、水資源調查、地表水監測、抽水井水位監測、工業用水管理等多種場合。

技術依託單位：中國地質調查局水文地質環境地質調查中心

聯系人：魏玉梅

通訊地址：河北省保定市七一中路1305號

郵政編碼：071051

聯系電話：0312-5908510

電子郵件：[email protected]

『拾』 如何選擇深井水位顯示裝置

深井水位不好量，容易卡段線，千萬不能用貴重儀器，所以必須用普通細線。

因為深井內部電纜、法蘭盤障礙太多了，弄不好設備就卡死進去了，更不敢用自動探頭，所以必須採用電迴路測繩測量，網上好像有賣的，搜名字：測量井水位一下就出來了，這種設備非常好用，真斷到井裡也不心疼，因為價很低啦。