JP3026749B2 - 地熱発電用地熱井の温度検層法 - Google Patents
地熱発電用地熱井の温度検層法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地熱発電用地熱井
の坑井内温度を測定するときに用いられるものであっ
て、特に地熱発電に用いる地熱生産井や観測井，還元井
などのうち、とくに高い地層温度 (≧４１８℃) をもつ
坑井内温度を、示温剤を利用することによって温度検層
する方法についての提案である。
の坑井内温度を測定するときに用いられるものであっ
て、特に地熱発電に用いる地熱生産井や観測井，還元井
などのうち、とくに高い地層温度 (≧４１８℃) をもつ
坑井内温度を、示温剤を利用することによって温度検層
する方法についての提案である。
【０００２】
【従来の技術】地熱発電に供する地熱蒸気を採取するた
めに掘削される地熱井や、上記地熱蒸気から分離された
熱水を地層中に還元するための還元井などは、調査，解
析のために温度や圧力、流速などの種々の検層が行われ
る。こうした坑井内検層の１つに温度検層がある。
めに掘削される地熱井や、上記地熱蒸気から分離された
熱水を地層中に還元するための還元井などは、調査，解
析のために温度や圧力、流速などの種々の検層が行われ
る。こうした坑井内検層の１つに温度検層がある。
【０００３】上記温度検層というのは、例えば、各地熱
生産井の坑井内温度を調査することで地域全体の温度分
布を把握することにより、開発可能な高温域の範囲を知
りたいとき、あるいは、各坑井が自然対流の上昇域、下
降域あるいは自然対流の発生していない熱伝導域に位置
するのかどうかを見分けるとき、さらには、還元熱水や
地表水などの低温水の流動も明らかにしたいときなどに
行うものである。
生産井の坑井内温度を調査することで地域全体の温度分
布を把握することにより、開発可能な高温域の範囲を知
りたいとき、あるいは、各坑井が自然対流の上昇域、下
降域あるいは自然対流の発生していない熱伝導域に位置
するのかどうかを見分けるとき、さらには、還元熱水や
地表水などの低温水の流動も明らかにしたいときなどに
行うものである。
【０００４】こうした目的のために、地熱井の坑井内温
度，即ち地熱流体の温度を正確に測定する必要がある。
そして、その測定のために、坑井内に降下して使う高温
用の専用の温度計が必要となる。一般に温度計には、気
体・液体・固体の熱膨張を利用したものの他、熱電対温
度計・抵抗温度計・光ファイバー温度計・赤外線温度計
等種々の温度計がある。それぞれが異なった特長を持っ
ており、その特長に応じ適当なものを選択して使用して
いる。 しかし、測温される対象が特殊な場合、例え
ば、上述した地熱井のような場合には、測定位置が2000
m を超える深度の地下であり、しかも坑井内の地熱流体
を対象とするのであるから、測温方法および測定装置も
特殊なものが使われなければならない。
度，即ち地熱流体の温度を正確に測定する必要がある。
そして、その測定のために、坑井内に降下して使う高温
用の専用の温度計が必要となる。一般に温度計には、気
体・液体・固体の熱膨張を利用したものの他、熱電対温
度計・抵抗温度計・光ファイバー温度計・赤外線温度計
等種々の温度計がある。それぞれが異なった特長を持っ
ており、その特長に応じ適当なものを選択して使用して
いる。 しかし、測温される対象が特殊な場合、例え
ば、上述した地熱井のような場合には、測定位置が2000
m を超える深度の地下であり、しかも坑井内の地熱流体
を対象とするのであるから、測温方法および測定装置も
特殊なものが使われなければならない。
【０００５】従来、こうした坑井内温度検層を行う方
法，装置としては、例えば、315 ℃以下の坑井内温度測
定については、アーマードケーブルという電線を内挿し
たケーブルを用いて白金温度計にて行っている。また、
315 ℃を超える高温部を有する坑井内温度については、
機械式の温度計（バイメタル温度計）にて 418℃を上限
として測定していた。
法，装置としては、例えば、315 ℃以下の坑井内温度測
定については、アーマードケーブルという電線を内挿し
たケーブルを用いて白金温度計にて行っている。また、
315 ℃を超える高温部を有する坑井内温度については、
機械式の温度計（バイメタル温度計）にて 418℃を上限
として測定していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
既知の測温方法では、418 ℃を超える地層温度をもつ坑
井内温度検層はできない。というのは、最近の地熱発電
用地熱井 (とくに生産井) などは、発電効率の向上を目
指すために、418 ℃以上、ときには 500℃を超える高温
流体を噴出する高温貯留層を有する地熱地域でさく井さ
れることがあり、その掘削深度も大きいために、従来の
上記温度測定方法および装置では、十分な対応ができな
いのが実情である。
既知の測温方法では、418 ℃を超える地層温度をもつ坑
井内温度検層はできない。というのは、最近の地熱発電
用地熱井 (とくに生産井) などは、発電効率の向上を目
指すために、418 ℃以上、ときには 500℃を超える高温
流体を噴出する高温貯留層を有する地熱地域でさく井さ
れることがあり、その掘削深度も大きいために、従来の
上記温度測定方法および装置では、十分な対応ができな
いのが実情である。
【０００７】そこで、本発明の目的は、地熱発電用地熱
井などの坑井内温度測定のための新しい温度検層の技術
を開発すること、とくに、高温の地層温度を有する地熱
井の温度検層を正確に行うための、坑井内温度測定方法
を提案するところにある。
井などの坑井内温度測定のための新しい温度検層の技術
を開発すること、とくに、高温の地層温度を有する地熱
井の温度検層を正確に行うための、坑井内温度測定方法
を提案するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的に適う地熱井
温度検層の方法として、本発明では、従来の白金温度計
やバイメタル温度計によるのではなく、示温剤を利用し
た地熱発電用地熱井の坑井内温度を測定するのに適した
測温用プローブを用いて温度検層する方法を提案する。
即ち、本発明は、地熱発電用地熱井の坑井内に、温度に
対して異なる融解性能をもつ複数種の示温剤を格納した
測温プローブをワイヤーにて坑底まで降下させ、その坑
底位置に保持したのち該測温プローブを地上に回収し、
前記各示温剤の融解の有無によって、坑井内における４
１８℃以上の高温の地熱流体の温度を測定するに当た
り、その地熱井坑井内温度を、先端部にキャップを有し
かつ後端部にはワイヤーソケットを介して懸吊用ワイヤ
ーを繋留してなる筒状の測温プローブ本体と、この本体
内に封入される、示温剤収容スペースを有すると共に複
数個を互いにパッキンを介在させて軸方向に積層連結で
きるカップ状格納キャリアーとからなり、上記各格納キ
ャリアーの収容スペース内には、温度に対して異なる融
解性能を示す複数種の示温剤をそれぞれ個別に格納して
なる坑井内温度測定用検層装置を用い、測定位置が地下
の２０００ｍ以上の深さにある坑井内地熱流体中に導く
ことによって測定することを特徴とする地熱発電用地熱
井の温度検層法である。
温度検層の方法として、本発明では、従来の白金温度計
やバイメタル温度計によるのではなく、示温剤を利用し
た地熱発電用地熱井の坑井内温度を測定するのに適した
測温用プローブを用いて温度検層する方法を提案する。
即ち、本発明は、地熱発電用地熱井の坑井内に、温度に
対して異なる融解性能をもつ複数種の示温剤を格納した
測温プローブをワイヤーにて坑底まで降下させ、その坑
底位置に保持したのち該測温プローブを地上に回収し、
前記各示温剤の融解の有無によって、坑井内における４
１８℃以上の高温の地熱流体の温度を測定するに当た
り、その地熱井坑井内温度を、先端部にキャップを有し
かつ後端部にはワイヤーソケットを介して懸吊用ワイヤ
ーを繋留してなる筒状の測温プローブ本体と、この本体
内に封入される、示温剤収容スペースを有すると共に複
数個を互いにパッキンを介在させて軸方向に積層連結で
きるカップ状格納キャリアーとからなり、上記各格納キ
ャリアーの収容スペース内には、温度に対して異なる融
解性能を示す複数種の示温剤をそれぞれ個別に格納して
なる坑井内温度測定用検層装置を用い、測定位置が地下
の２０００ｍ以上の深さにある坑井内地熱流体中に導く
ことによって測定することを特徴とする地熱発電用地熱
井の温度検層法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、地熱発電用地熱井の温
度検層のために開発された技術であり、とくに坑井内の
測定位置が 418℃を超えるような高温の地層を有する地
熱生産井の温度検層にとりわけ有利に適用される方法で
あるが、もちろん、観測井や還元井の温度検層、さらに
は温泉井の温度検層にも適用できる。
度検層のために開発された技術であり、とくに坑井内の
測定位置が 418℃を超えるような高温の地層を有する地
熱生産井の温度検層にとりわけ有利に適用される方法で
あるが、もちろん、観測井や還元井の温度検層、さらに
は温泉井の温度検層にも適用できる。
【００１０】上述したように、本発明にかかる温度検層
の特徴は、500 ℃を超える地熱流体の測定にも耐えられ
るように、示温剤を利用するところにある。ここで、示
温剤，とくに本発明に有利に適合する不可逆性型示温剤
には、熱分解方式、昇華現象方式、化学反応方
式、溶融現象方式、電子の授受方式、ＰＨ変化な
どによるものがあるが、本発明の温度検層法には、特定
の温度に達すると明瞭に溶融し、温度が下がっても元の
形状に戻らない特性を有する溶融現象方式がとくに有利
に適合するので、以下にこの方式について詳しく説明す
る。
の特徴は、500 ℃を超える地熱流体の測定にも耐えられ
るように、示温剤を利用するところにある。ここで、示
温剤，とくに本発明に有利に適合する不可逆性型示温剤
には、熱分解方式、昇華現象方式、化学反応方
式、溶融現象方式、電子の授受方式、ＰＨ変化な
どによるものがあるが、本発明の温度検層法には、特定
の温度に達すると明瞭に溶融し、温度が下がっても元の
形状に戻らない特性を有する溶融現象方式がとくに有利
に適合するので、以下にこの方式について詳しく説明す
る。
【００１１】上記の溶融方式の示温剤は、結晶固体物が
温度の上昇により液体になる現象を利用するもので、一
度液体化したものは、冷却により凝固するが、元の形に
は戻らない。かかる溶融方式の示温剤は、熱分解方式が
固体の化学変化による変色を利用しているのに対して、
単に固体から液体への物理変化を利用するものであるか
ら、その転移温度に対しての他の条件の影響をほとんど
受けず一定であり、そのために、測温時に正確な温度測
定ができる利点がある。
温度の上昇により液体になる現象を利用するもので、一
度液体化したものは、冷却により凝固するが、元の形に
は戻らない。かかる溶融方式の示温剤は、熱分解方式が
固体の化学変化による変色を利用しているのに対して、
単に固体から液体への物理変化を利用するものであるか
ら、その転移温度に対しての他の条件の影響をほとんど
受けず一定であり、そのために、測温時に正確な温度測
定ができる利点がある。
【００１２】この溶融方式示温剤の製品形態としては、
棒状、粒状、液状 (ペイント状) あるいはラベル状 (シ
ール状) のものがあるが、本発明に適合するのは棒状、
粒状のものである。例えば、溶融物質を加圧成型して、
棒状，粒状に固めたもので、その使用方法は、測温対
象、例えば坑井内地熱流体によりプローブ本体が加熱さ
れ、さらにプローブ本体内の格納キャリアーが加熱され
ることにより、示温剤の表面が溶けるか否かで該地熱流
体の温度を測定するのである。なお、表示温度は、封入
した示温剤の中で溶融した最も高い示温剤の温度であ
る。
棒状、粒状、液状 (ペイント状) あるいはラベル状 (シ
ール状) のものがあるが、本発明に適合するのは棒状、
粒状のものである。例えば、溶融物質を加圧成型して、
棒状，粒状に固めたもので、その使用方法は、測温対
象、例えば坑井内地熱流体によりプローブ本体が加熱さ
れ、さらにプローブ本体内の格納キャリアーが加熱され
ることにより、示温剤の表面が溶けるか否かで該地熱流
体の温度を測定するのである。なお、表示温度は、封入
した示温剤の中で溶融した最も高い示温剤の温度であ
る。
【００１３】次に、本発明にかかる地熱井の具体的な温
度検層方法について説明する。検層に当たっては、温度
検層を試みようとする地熱井の坑井内に、測温プローブ
を降下する。このとき、該測温プローブ中には筒軸方向
に、それぞれが異なる温度で溶融する示温剤を５〜１０
種類、格納キャリアーを使って封入したものを使用す
る。この測温プローブは、ワイヤーを使って坑井内を降
下させて所定深度の坑底 (2000〜4000m)の地熱流体中に
導き、そこに、約３０分〜１時間保持し、その後ワイヤ
を捲揚げて地上に回収する。そして、前記測温プローブ
から示温剤を封入した格納キャリアーを取り出し、封入
したどの温度の示温剤までが表面が融解したかを、もし
必要なら形状変形の観察とも合わせて確認することで、
指示温度を特定し、測温値とする。
度検層方法について説明する。検層に当たっては、温度
検層を試みようとする地熱井の坑井内に、測温プローブ
を降下する。このとき、該測温プローブ中には筒軸方向
に、それぞれが異なる温度で溶融する示温剤を５〜１０
種類、格納キャリアーを使って封入したものを使用す
る。この測温プローブは、ワイヤーを使って坑井内を降
下させて所定深度の坑底 (2000〜4000m)の地熱流体中に
導き、そこに、約３０分〜１時間保持し、その後ワイヤ
を捲揚げて地上に回収する。そして、前記測温プローブ
から示温剤を封入した格納キャリアーを取り出し、封入
したどの温度の示温剤までが表面が融解したかを、もし
必要なら形状変形の観察とも合わせて確認することで、
指示温度を特定し、測温値とする。
【００１４】なお、使用する示温剤としては、種々の融
解温度をもつ化合物、例えば、カリウム化合物、ナトリ
ウム化合物、バリウム化合物、タングステン化合物、ク
ロム化合物あるいはモリブデン化合物などの無機化合物
などを用い、これらを棒状 (クレヨン) や粒状 (タブレ
ットまたはペレット) に成型したものを測温プローブ内
に封入する。
解温度をもつ化合物、例えば、カリウム化合物、ナトリ
ウム化合物、バリウム化合物、タングステン化合物、ク
ロム化合物あるいはモリブデン化合物などの無機化合物
などを用い、これらを棒状 (クレヨン) や粒状 (タブレ
ットまたはペレット) に成型したものを測温プローブ内
に封入する。
【００１５】次に、上記の温度検層に当たって用いる装
置として、本発明では、図１に示すような構造のものを
用いる。図示の符号１は、金属製筒状の測温プローブ本
体であって、その先端 (降下端) には、溶接固定もしく
は着脱可能に嵌着するキャップ１ａを有し、その後端
(後端) 部にはワイヤーソケット１ｂを介して懸吊用ワ
イヤー４が繋留された構成を有するものである。
置として、本発明では、図１に示すような構造のものを
用いる。図示の符号１は、金属製筒状の測温プローブ本
体であって、その先端 (降下端) には、溶接固定もしく
は着脱可能に嵌着するキャップ１ａを有し、その後端
(後端) 部にはワイヤーソケット１ｂを介して懸吊用ワ
イヤー４が繋留された構成を有するものである。
【００１６】この測温プローブ本体１内には、上述した
各種示温剤２を収容するための格納キャリアー３・・・
が、筒軸方向に複数個、積層連結した状態にて封入され
ている。即ち、この格納キャリアー３は、示温剤２を収
容するための収容スペース５をもつカップ状の形状を有
し、筒軸方向 (上下方向) に積み重ねて、互いに連結す
ることができ、その連結部にはシールリングの如きメタ
ルパッキン６を介挿することにより、各格納キャリアー
３，つまり各収納スペース５が隔離できるようになって
いる。なお、各格納キャリアー３の隔離のために使う前
記メタルパッキン６は、キャップ１ａ，ワイヤーソケッ
ト１ｂと測温プローブ本体とを溶接あるいはＯリング，
メタルパッキン等によりシーリングする場合には、必ず
しも使用する必要がない。
各種示温剤２を収容するための格納キャリアー３・・・
が、筒軸方向に複数個、積層連結した状態にて封入され
ている。即ち、この格納キャリアー３は、示温剤２を収
容するための収容スペース５をもつカップ状の形状を有
し、筒軸方向 (上下方向) に積み重ねて、互いに連結す
ることができ、その連結部にはシールリングの如きメタ
ルパッキン６を介挿することにより、各格納キャリアー
３，つまり各収納スペース５が隔離できるようになって
いる。なお、各格納キャリアー３の隔離のために使う前
記メタルパッキン６は、キャップ１ａ，ワイヤーソケッ
ト１ｂと測温プローブ本体とを溶接あるいはＯリング，
メタルパッキン等によりシーリングする場合には、必ず
しも使用する必要がない。
【００１７】なお、上記測温プローブ本体１の大きさ
は、封入する格納キヤリアー３の数、即ち、示温剤２の
封入数に応じたものとし、例えば、５〜１０個程度を目
安として封入するのに十分な長さとする。なお、この示
温剤の封入数については、温度検層をする被測定対象，
目的，測定範囲に応じて適宜に選定する。
は、封入する格納キヤリアー３の数、即ち、示温剤２の
封入数に応じたものとし、例えば、５〜１０個程度を目
安として封入するのに十分な長さとする。なお、この示
温剤の封入数については、温度検層をする被測定対象，
目的，測定範囲に応じて適宜に選定する。
【００１８】
【実施例】この実施例は、従来装置では測定のできない
高温の地熱層を有する地熱発電用調査井内の温度検層を
行った例である。その測定環境を表１にまとめて示し
た。なお、使用した示温剤は、ペレット (Ｐ) を７種類
の例、クレヨン (Ｍ) を６種類とペレット９種類の例に
ついて、これらを図１に示す測温プローブ本体内の格納
キヤリア中に収容して測定に供した。その測定結果を表
２に示す。なお、使用した試料 (示温剤) は、下記のと
おりである。 (クレヨン状示温剤Ｍは、熱溶融化合物に少量のバイン
ダーと色素を添加し加圧してクレヨン状としており、熱
溶融性化合物は指示温度によつて異なる。…上記カッコ
内数値は指示温度である。)
高温の地熱層を有する地熱発電用調査井内の温度検層を
行った例である。その測定環境を表１にまとめて示し
た。なお、使用した示温剤は、ペレット (Ｐ) を７種類
の例、クレヨン (Ｍ) を６種類とペレット９種類の例に
ついて、これらを図１に示す測温プローブ本体内の格納
キヤリア中に収容して測定に供した。その測定結果を表
２に示す。なお、使用した試料 (示温剤) は、下記のと
おりである。 (クレヨン状示温剤Ｍは、熱溶融化合物に少量のバイン
ダーと色素を添加し加圧してクレヨン状としており、熱
溶融性化合物は指示温度によつて異なる。…上記カッコ
内数値は指示温度である。)
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】表２に示すとおり、示温剤による温度評価
によれば、 第１回：ペレット (Ｐ-399, 427, 482, 500, 510,
538, 550) を使用した場合、 ・ペレット (Ｐ-399, 427, 482, 500 ) は表面融解して
いる。 ・ペレット (Ｐ-510, 538, 550 )は表面融解していな
い。 第２回：クレヨン (Ｍ-395, 430, 460, 490, 520,
545 ) とペレット (Ｐ-343, 371, 399, 427, 482, 500,
510, 538, 550) とを使用した場合、 ・クレヨン (Ｍ-395, 430, 460, 490 ) は表面融解して
いる。 ・クレヨン (Ｍ-520, 545 ) は表面融解していない。 ・ペレット (Ｐ-343, 371, 399, 427, 482, 500 ) は表
面融解している。 ・ペレット (Ｐ-510, 538, 550) は表面融解していな
い。 従って、この実施例での坑井内 (坑底) 地層の温度は 5
00〜510 ℃と推定される。このようにして高温地熱層の
正確な温度を測定することができた。
によれば、 第１回：ペレット (Ｐ-399, 427, 482, 500, 510,
538, 550) を使用した場合、 ・ペレット (Ｐ-399, 427, 482, 500 ) は表面融解して
いる。 ・ペレット (Ｐ-510, 538, 550 )は表面融解していな
い。 第２回：クレヨン (Ｍ-395, 430, 460, 490, 520,
545 ) とペレット (Ｐ-343, 371, 399, 427, 482, 500,
510, 538, 550) とを使用した場合、 ・クレヨン (Ｍ-395, 430, 460, 490 ) は表面融解して
いる。 ・クレヨン (Ｍ-520, 545 ) は表面融解していない。 ・ペレット (Ｐ-343, 371, 399, 427, 482, 500 ) は表
面融解している。 ・ペレット (Ｐ-510, 538, 550) は表面融解していな
い。 従って、この実施例での坑井内 (坑底) 地層の温度は 5
00〜510 ℃と推定される。このようにして高温地熱層の
正確な温度を測定することができた。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、41
8 ℃を超える高温の地熱層を有する地熱井の坑井内温度
を正確に測定することができる。
8 ℃を超える高温の地熱層を有する地熱井の坑井内温度
を正確に測定することができる。
【図１】温度検層装置の要部の部分断面図である。
１ 測温プローブ本体 ２ 示温剤 ３ 格納キャリアー ４ 懸吊用ワイヤ ５ 収納スペース ６ パッキン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01K 11/00
Claims (1)
- 【請求項１】 地熱発電用地熱井の坑井内に、温度に対
して異なる融解性能をもつ複数種の示温剤を格納した測
温プローブをワイヤーにて坑底まで降下させ、その坑底
位置に保持したのち該測温プローブを地上に回収し、前
記各示温剤の融解の有無によって、坑井内における４１
８℃以上の高温の地熱流体の温度を測定するに当たり、
その地熱井坑井内温度を、先端部にキャップを有しか
つ後端部にはワイヤーソケットを介して懸吊用ワイヤー
を繋留してなる筒状の測温プローブ本体と、この本体内
に封入される、示温剤収容スペースを有すると共に複数
個を互いにパッキンを介在させて軸方向に積層連結でき
るカップ状格納キャリアーとからなり、上記各格納キャ
リアーの収容スペース内には、温度に対して異なる融解
性能を示す複数種の示温剤をそれぞれ個別に格納してな
る坑井内温度測定用検層装置を用い、測定位置が地下の
２０００ｍ以上の深さにある坑井内地熱流体中に導くこ
とによって測定することを特徴とする地熱発電用地熱井
の温度検層法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34251295A JP3026749B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 地熱発電用地熱井の温度検層法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34251295A JP3026749B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 地熱発電用地熱井の温度検層法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09178573A JPH09178573A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3026749B2 true JP3026749B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=18354321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34251295A Expired - Fee Related JP3026749B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 地熱発電用地熱井の温度検層法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026749B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103115697A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-22 | 安徽理工大学 | 光纤温度传感检测冻结孔纵向温度的方法 |
| CN103968953B (zh) * | 2014-05-09 | 2017-06-16 | 葛洲坝易普力股份有限公司 | 炮孔全孔测温装置及其测试方法 |
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