2024地温计的选择与应用技术规范贯标解读

地温计的选择与应用技术规范Technicalguidefortheselectionandapplicationofgeothermometers

目次前言.................................................................................IIHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINK\l"br9"Cl-HYPERLINK\l"br9"焓值混合地温计HYPERLINK\l"br9".........................................HYPERLINK\l"br9"HYPERLINK\l"br9"7参考文献..............................................................................9I地温计的选择与应用技术规范1范围本文件规定了常用地温计及其适用条件、地热流体从深部热储上升到地表经历的混合和脱气的识别方法以及适用于不同地球化学过程的可靠地温计及其组合方法。本文件适用于水热型地热资源的勘查、开发和利用。2规范性引用文件文件。GB/T11615地热资源地质勘查规范NB/T10097地热能术语NB/T10069地热地球化学勘查规范3术语和定义NB/T10097界定的以及下列术语和定义适用于本文件。地温计方法geothermometry储温度的方法。水化学地温计hydrochemicalgeothermometers基于地热水化学组分浓度或比值与温度相关性的热储温度估算方法。气体化学地温计gaschemicalgeothermometers基于地热气体浓度或者比值与温度相关性的热储温度估算方法。同位素地温计isotopicgeothermometers基于某元素的一对单质/化合物之间同位素差异与温度的关系确定热储温度的方法，如氧同位素（18O）地温计。二氧化硅地温计silicageothermometers基于二氧化硅的浓度与温度之间的经验关系或二氧化硅溶解度实验数据拟合公式确定热储温度的方法，如石英地温计和玉髓地温计等。1阳离子地温计cationgeothermometers基于地热水中阳离子比值与温度的关系预测热储温度的经验性方法，如Na-K地温计、Na-K-Mg计和K-Mg地温计等。矿物组合地温计mineralassemblagegeothermometers基于地热流体化学组分的化学热力学模拟计算，通过绘制地热水中多种矿物的饱和指数随温度的变化曲线，得到多种矿物的平衡收敛点，所对应的温度即为热储温度。该方法简称为FixAl方法。流体混合地温计fluidmixinggeothermometers针对发生混合作用的地热水利用其化学组分浓度与焓值的关系进行热储温度估算的方法。地温计组合combinationofgeothermometers基于地热流体化学和同位素组成及其比值、矿物组合等两种以上地温计的集合。混合作用mixing发生混合从而影响其溶质组分含量和同位素组成的过程。沸腾作用boiling地热流体在热储层或者井筒中因压力发生变化导致其由单一的液相变成气液两相的过程。脱气作用degassing地热流体通过井筒或者天然通道上升至地表过程中因压力降低，一部分以溶解气形式从流体中分离逃逸的现象。4水化学地温计二氧化硅地温计4444444.1.1适用条件.1.1.1地热流体中二氧化硅矿物在储层温度条件下达到溶解平衡。.1.1.2石英地温计和玉髓地温计的适用温度范围分别是℃～350℃～250.1.1.3该方法适用于值小于8.5、没有发生混合作用的地热水。.1.2二氧化硅地温计的选择和应用.1.2.1采用不同二氧化硅矿物溶解度温度曲线对比法或FixAl方法确定二氧化硅的平衡矿物相。.1.2.2当二氧化硅以石英为平衡矿物相时，选择石英地温计，计算公式见公式（244.1.2.3当二氧化硅以玉髓为平衡矿物相时，选择玉髓地温计，计算公式见公式（.1.2.43−55.3+0.3659−5.3954×10×2+5.5132×107×3+74.36×log············(1)=1032−273.15··································································(2)T=4.69−logT=−53.5+0.112×S−0.5559×10×2+0.1772×107×3+88.390×log········(3)式中：T：热储温度，单位为℃；S：地热水中SiO2的浓度，单位为mg/L。阳离子地温计44444.2.1适用条件.2.1.1地热水中碱性长石，如钠长石或钾长石，在储层温度条件下达到平衡。.2.1.2Na-K地温计适用于℃以上的地热水。.2.1.3K-Mg地温计适用℃以下地热水。.2.1.4Na-K-Mg三角图适用于各类地热水。若来自同一地热系统的样品间存在混合作用，则混合线度。4444.2.2阳离子地温计的选择与应用.2.2.1对采自钻孔中的地热水样品，可选择Na-K地温计，计算公式见公式（）。.2.2.2对于含量高的地热水样品，可选择K-Mg地温计，计算公式见公式（）。.2.2.3对于来自一个地热系统的多个温泉水和钻孔地热水样品，可选择综合了Na-K地温计和K-Mg地温计的Na-K-Mg三角图来估算热储温度。23+9.544×4·······················(4)T=733.6−770.551×Y+378.189×−95.7×式中：T：热储温度，单位为℃；Y：地热水中Na/K摩尔浓度比值以10为底数的对数，无量纲。4410−273.15·····························································(5)T=14.0+log(⁄)式中：K：地热水中K的质量浓度，单位为mg/L；Mg：地热水中2+的质量浓度，单位为mg/L。矿物组合地温计（FixAl）444.3.1适用条件.3.1.1适用于处于部分平衡态或者全平衡态的单个地热水样品。.3.1.2如地热水化学成分数据不完整，或者地热流体发生了脱气、混合和结垢作用，需对这些过程进行校正，采用矿物组合地温计方法。44.3.2矿物组合地温计（FixAl）的选择与应用.3.2.1首先根据Na-K-Mg三角图选择处于全平衡或者部分平衡态的地热水样品作为应用对象。344.3.2.2根据水文地质条件和热储岩性特征，选择合理、可靠的矿物组合。.3.2.3计算不同温度下矿物组合中的各种矿物的饱和指数，并以温度为横坐标、饱和指数为纵坐标绘图，多个矿物饱和指数随温度变化曲线的收敛点即为深部热储温度。4.3.2.4通常需利用水热地球化学程序，如SOLVEQ，进行计算。流体混合地温计444444.4.1适用条件.4.1.1适用于同一个地热系统在排泄区发生了混合作用的温泉热泉沸泉样品或者浅孔样品。.4.1.2混合模型一般针对两个组分差异显著的端元。.4.1.3混合前后，流体的质量和焓值不变。混合后发生的化学反应对样品组分影响可忽略。.4.2流体混合地温计的选择与应用.4.2.1首先利用Cl-D、Cl-δO、Cl-SiO2Cl-B之间是否存在较好的线性关系和Na-K-Mg三角图上样品点是否表现为线性关系来判断是否发生了混合作用。.4.2.2SiO2焓值或Cl-体步骤参考附录A。在冷水端元是低矿化度淡水的情况下，可以用FixAl方法。45气体化学地温计适用条件555.1.1适用于水溶气体含量高或者地表热显示为喷气孔的地区。.1.2适用于气体-气体或者气体-矿物之间达到了平衡态的样品。.1.3适用于气体组分中各气体相对含量以及蒸汽中气体浓度已知的情况。气体化学地温计的选择与应用5.2.1气体化学地温计可分为基于气体-气体平衡的地温计、基于矿物HSH和22455.2.2气体地温计通常包括3种形式，分别是热力学经验方程、y-T格网和气体比值格网。.2.3气体地温计的应用通常受限于3个影响因素，包括：（）地热流体的蒸汽质量分数；（2流区的沸腾作用、蒸汽的冷凝作用和水汽分离压力；（）达到平衡的程度。.2.4气体地温计较多，宜根据数据情况、采样点地质条件和可能的矿物平衡组合选择合适的计算公式。56水溶液同位素地温计适用条件666.1.1适用于同位素达到平衡的样品，常用的是氧同位素地温计。.1.2氧同位素地温计适用于℃～300℃的地热流体。.1.3浅层地下水中SO4的混入、H2S的氧化作用以及蒸发作用会改变地热水中的SO2-的氧同位素，导致热储温度被高估或者低估。4水溶液同位素地温计的选择与应用6.2.1氧同位素地温计是基于地热水中SO4和H2O的氧同位素平衡关系估算热储温度的方法，宜使用公式（62.88×106−273.15·····················································(6)T=√1000×ln)+4.12−−(24式中：T:热储温度，单位是℃；24−−)：SO42和HO之间的氧同位素分馏系数，无量纲。(26.2.2硫同位素地温计是基于地热水中SO4和H2S的硫同位素平衡关系估算热储温度的方法，宜使用公式（76.04×106−273.15·····················································(7)Ｔ=√1000×ln−2.6(4−)2式中：T:热储温度，单位是℃；)：SO4和H2之间的氧同位素分馏系数，无量纲。(4−27气体同位素地温计适用条件77.1.1适用于同位素达到平衡的气体样品。.1.2碳同位素地温计适用温度范围是150℃～500℃。同位素地温计的选择与应用7.2.1碳同位素地温计是基于地热气体中和CH24公式（815790−273.15························································(8)Ｔ=1000×ln4)+9.0(2−式中：Ｔ：热储温度，单位为℃；4)：CO和之间的碳同位素分馏系数，无量纲。.2.2氢同位素地温计是基于地热气体中CH和H的氢同位素平衡关系或者H和HO的氢同位素平衡(2−2474222关系估算热储温度的方法。7.2.2.1基于和H910042400℃和大于200288.9×10⁄+81.×10631.86×1061000×ln==⁄−238.8··························(9)2(４−２)18.95×12−90.9························(10)1000×ln⁄−⁄(４−２)２４式中：Ｔ：热储温度，单位为；(水蒸气)]：CH和H之间的氢同位素分馏系数，无量纲。42[２−２57.2.2.2基于H和HO的氢同位素平衡宜使用公式（）和（12），二者的有效温度范围是～22400HH和液态水达到平衡的情况。22396.8×10⁄+11.6×1061000×ln=⁄−27.3····················(11)2[２−(水蒸气)]２396.8×10⁄+25.196×1061000×ln⁄−284·····················(12)[２−(液态水)]=２２式中：Ｔ：热储温度，单位为；α［HHOH2和水蒸气之间的氢同位素分馏系数，无量纲；2２（水蒸气）α［HHOH2和液态水之间的氢同位素分馏系数，无量纲。（液态水）2２8混合和脱气作用混合作用的判定8.1.1可利用保守组分如D或者δ18SiO2B之间的线性关系来判断地热水上升过程中是否发生了混合。.1.2可借助Na-K-Mg三角图来判断是否发生了混合作用；如地热水样品发生了混合，则会表现出很好的线性关系。脱气作用的判定.2.1当地表采集到的地热水样品pH值大于8.5时，认为其发生了脱气作用。.2.2对于热泉，如果温度达到沸点，则认为发生了脱气作用，对于井水，如果出现气液两相，或实888测温度超过当地沸点，则认为发生了脱气作用。8.2.3若泉口或者井筒里或周边有沉淀物，或者其他条件不变时生产井的流量变小，井口压力变大，物类型，评估其对地温计应用的影响，进行脱气作用校正。9地温计的选择和应用地温计组合一般要求选择2种及以上合理、可靠的方法，且根据这些方法得到的热储温度之间的差值不应大于对于发生了脱气作用的地热流体，推荐使用SiO2绝热沸腾校正地温计（公式3）、基于热储流体SiO2含量的石英地温计（公式）和FixAl方法。对于发生了混合作用的地热流体，推荐使用流体混合地温计、Na-K-Mg三角图和FixAl方法。对于同时发生了脱气和混合作用的地热流体，推荐使用Na-K-Mg三角图和FixAl方法。6附录A（资料性）SiO2焓值和Cl-焓值混合地温计以下以表A.1中的数据为例，给出了SiO2焓值和Cl-焓值混合地温计的具体实施方式表A.1冰岛南部某地热系统温泉活沸泉样品点相关参数表TSiO2NaKCO2ClTqtzTNa-KEnthalpy℃mg/L11.635.317.314℃kJ/kg73734373218882562886624710124342989499952514942455449480536210.2258.4207.1160.6271.8145.4299.1186263200.5307106.2280.311.499.168.768.638.3153.419.9183.956.3127.152.324.517419017315519414920316511515775131218135181124160140255225259253266137172252.6363.6151.6413.9208.2291.965.4534.719216.19416149.8264.451.879.349.813.64515.11381.857.68.7165.536.970.814.53.517.9173.1265.4297.361.713.413.622.6160192202188816861278.9273.4280.3274.69a对于发生了沸腾作用的样品点，需选择合理的地温计计算温度来获取焓值。以表1为例，相比长石类矿物，地热水在升流区更容易达到石英的平衡，所以石英地温计更适用。b泉，温度数据来源于实测温度。A.1SiO2焓值混合地温计SiO2焓值混合模型的具体实施步骤如下：a)首先明确地热水样品是否发生了混合作用;b)XSiO2mg/LY1A.1100中深蓝色实线）;c)将地热水样品点分类绘制在图A.1-点的样品采用实测温度对应的焓值;d)画水平线至与进行了绝热沸腾校正的石英溶解度曲线相交，交点焓值对应的温度即为热储温度;e)以图A.1为例，其热储温度为184;f)需要注意的几点:1)如果穿过样品点的延长线不能与石英溶解度曲线相交，可能是由于温泉水样品发生了传导冷却但SiO2含量并没有降低，导致样品点左移；也可能是温泉水混合前发生了沸腾作用。23))>8,pH值相对偏低（7-8），一般没有发生沸腾作用。若发生沸腾作用，需要使用考虑了蒸汽损失的SiO2绝热沸腾校正曲线。74)当混合后因传导冷却作用SiO2以石英沉淀形式从地热水中析出时，会低估热储温度；当混合后地热水继续溶解了围岩中的SiO2，会高估热储温度。图A.1冰岛南部某地热系统温泉SiO2焓值混合模型图A.2Cl-焓值混合地温计Cl-焓值混合模型的具体实施步骤如下：a)首先明确地热水样品是否发生了混合作用；b)若发生了混合作用，Cl离子（Cl-）质量浓度（）为Y轴，焓值（kJ/kg）为X轴，以（0,2676kJ/kg）和（CCl-max,HCl-max）为两个顶点绘制一条线（如下图中的黑线）。其中CCl-max和HCl-max分别为Cl-浓度最大的地热水样品点的Cl-浓度及对应的焓值；c)将地热水样品点分类绘制在图A.2发温度低于当地沸点的样品采用实测温度对应的焓值；d)边界线，形成一个类似于三角形的区域（如图A.2中蓝色线与黑色线所辖范围）；e)A.1316.5f)生沸腾脱气作用的样品；三角形范围内的则代表同时发生了沸腾脱气和混合作用的样品。图A.2冰岛南部某地热系统温泉Cl-焓值混合模型图8钢丝绳用润滑剂LubricantsforropesNB/SH/T0387—2023NB/SH/T0387—2023钢丝绳用润滑剂1范围种添加剂所制得的钢丝绳浸渍和表面防护的润滑剂。用润滑脂和维护油。2规范性引用文件文件。GB/T259石油产品水溶性酸及碱测定法GB/T265石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法GB/T2361防锈油脂湿热试验法GB/T3536石油产品闪点和燃点的测定克利夫兰开口杯法GB/T4510石油沥青脆点测定法弗拉斯法GB/T4929润滑脂滴点测定法GB/T21856化学品快速生物降解性二氧化碳产生试验SH/T0081防锈油脂盐雾试验法NB/SH/T0164石油及相关产品包装、储运及交货验收规则SH/T0204润滑脂抗磨性能测定法（四球机法）SH/T0229固体和半固体石油产品取样法SH/T0331润滑脂腐蚀试验法SH/T046919947407号齿轮润滑脂333术语和定义下列术语和定义适用于本文件。钢丝绳用润滑剂lubricantsfor应用于各种气候条件下工作的钢丝绳及负载拉索的润滑与防护的油脂。常温环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforinenvironment应用于常温条件下钢丝绳的润滑剂。1NB/SH/T0387—202333333333333333寒冷环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforincoldenvironment应用于寒冷环境下钢丝绳的润滑剂。极寒环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforincoldenvironment应用于极寒环境下钢丝绳的润滑剂。高温环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforinhightemperatureenvironment应用于高温环境下钢丝绳的润滑剂。普通钢丝绳用润滑剂lubricantsforordinary应用于环境良好，负载轻，运动速度低的钢丝绳的润滑剂。重型起重机钢丝绳用润滑剂lubricantsforheavycrane应用于重型起重机钢丝绳的润滑剂。港机钢丝绳用润滑剂lubricantsforportmachinery应用于港口岸桥、塔吊等设备和其他近海潮湿环境下钢丝绳的润滑剂。工程机械钢丝绳用润滑剂lubricantsforconstructionmachinery应用于工程机械上钢丝绳的润滑剂。.10.11.12.13.14.15.16渔业海工钢丝绳用润滑剂lubricantsforsteelforfisheryMarineengineering应用于海洋、淡水渔业、海上工程钢丝绳的润滑剂。电梯钢丝绳用润滑剂lubricantsforelevator应用于电梯钢丝绳的润滑剂。钢芯铝绞线用润滑剂lubricantsforsteelaluminumstranded应用于钢芯铝绞线润滑和防护的润滑剂。环保型钢丝绳用润滑剂environment-friendlylubricantsfor以植物油脂、合成油脂为主要成分，在自然环境下能被降解，环境友好的钢丝绳用润滑剂。纤维芯用润滑剂lubricantsforfiber应用于钢丝绳纤维芯的润滑剂。钢丝绳维护油maintenanceoilforcontainingvolatilesolvent含挥发性溶剂的钢丝绳维护用润滑剂。钢丝绳维护脂maintenancesolventformaintenance不含挥发性溶剂的半流体的钢丝绳维护用润滑剂。2NB/SH/T0387—202344分类和标记.1产品分类本文件将钢丝绳用润滑剂分为钢丝绳生产用润滑剂和钢丝绳维护用润滑剂两大类。91列出了不同品种的特征指标和主要用途。挥发性溶剂），表1列出了不同品种的特征指标和主要用途。表1钢丝绳用润滑剂分类分类品种特征指标润滑性和防锈性极压抗磨性能主要用途普通钢丝绳使用普通钢丝绳用润滑剂重型起重机钢丝绳用润滑剂应用于高强度起重机应用于近海潮湿环境下钢丝绳的润滑保护港机钢丝绳用润滑剂抗盐雾性能工程机械钢丝绳用润滑剂渔业海工钢丝绳用润滑剂极压抗磨性能抗盐雾和油膜强度应用于工程机械钢丝绳的润滑钢丝绳生产用润滑剂应用于水下渔业、海上工程钢丝绳的润滑保护电梯钢丝绳用润滑剂钢芯铝绞线用润滑剂润滑性防锈性应用于电梯钢丝绳的润滑保护应用于钢绞线的润滑保护应用于有生物降解性要求的钢丝绳用润滑剂环保型钢丝绳用润滑剂可自然降解，环境友好浸湿性和防锈性纤维芯用润滑剂钢丝绳维护油应用于钢丝绳纤维绳芯的润滑剂防锈性好、渗透性好附着力强、防锈性好和极压润滑性好应用于润滑性要求高的钢丝绳的维护应用于重负荷钢丝绳的维护钢丝绳维护用润滑剂钢丝绳维护脂4.2产品标记钢丝绳用润滑剂应标记为：产品名称品种名称标准号。示例：钢丝绳用润滑剂港机钢丝绳用润滑剂NB/SH/T03872023。5要求和试验方法.1一般要求5钢丝绳用润滑剂应满足以下一般要求：a）应防止钢丝、纤维芯的腐蚀；b）应减少钢丝绳结构内部和外部的摩擦，即具有良好的润滑性；3NB/SH/T0387—2023c）有好的包覆性能；d）是防水的，并且不含有在水中易乳化的复合物；e）不易出现明显脆裂；f）无沙砾、研磨物质、故意增重的物质、水、氯化物或类似不纯洁物；g）的任何添加剂或复合物；h）绳的纤维芯有损害的添加剂或复合物。5.2特殊要求钢丝绳用润滑剂还应满足以下特殊要求。a）材料的状态在溶解之前溶剂蒸发之后实质应是相同的。b）状态，即其应具有热可逆性。要特别注意的是，加热温度不宜过高或加热持续时间不宜过长，否则会导致润滑剂降低性能。5.3钢丝绳生产用润滑剂的技术要求和试验方法钢丝绳生产用润滑剂的通用技术要求和试验方法应符合表2绳生产用润滑剂还应满足表3中滴点和脆点的要求。4NB/SH/T0387—2