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沁水盆地煤層氣的水文地質(zhì)控制作用

更新時間：2020-12-03　點擊量：971

沁水盆地位于華北地臺西部, 是我國大的構(gòu)造聚煤盆地, 也是國家勘探開發(fā)煤層氣的重點地區(qū)之一。在以往研究的基礎上, 本文*從盆地基本水文地質(zhì)條件出發(fā), 分析沁水盆地煤層氣賦存及可采性的水文地質(zhì)控制作用。

　　地下水來源及逕流特征

　　沁水盆地是向斜構(gòu)造盆地, 被出露的寒武系、奧陶系高山或高地所環(huán)繞, 西緣的霍山(海拔2 .0 ～2 .5km)是區(qū)域性高地勢區(qū)。盆地內(nèi)多為上古生界及中、新生界構(gòu)成的低山、丘陵, 少部分為平原區(qū)。

　　盆地中北部(自霍山東北翼至榆社縣與太谷縣交界處的梁坪寨、走馬坪到昔陽縣的老廟山)呈北東—北北東走向低山地帶, 構(gòu)成盆地內(nèi)區(qū)域性分水嶺?；羯郊霸摲炙畮X大氣降水是盆地地下水主要補給源地, 年降雨量達500 ～ 650mm ;東北部的太行山西翼及北部高地是盆地局部地區(qū)的地下水補給區(qū)。地表河流也是地下水補給源之一, 尤其地表切割較深的地區(qū), 河水以垂向裂縫滲漏、側(cè)向滲灌方式注入地層。

　　地下水排泄區(qū)位于盆地周緣低地勢區(qū), 較大的排泄區(qū)為巖溶泉區(qū), 主要有陽泉地區(qū)娘子關泉域、長治地區(qū)辛安泉域、陽城地區(qū)馬山泉域和太原晉祠泉域及介休西側(cè)的洪山泉等(見圖1), 這些泉的流量可達1 .1 ～ 1 .6L/s 。盆地廣大地區(qū)為地下水逕流區(qū), 逕流的強弱主要取決于構(gòu)造條件以及地層變化狀況, 基于構(gòu)造盆地特點, 地下水運動的驅(qū)動力主要是重力[ 1] , 因此傾角相對較陡的西部單斜地層逕流條件應強于盆地向斜軸部傾角平緩區(qū)。巖溶泉區(qū)淺部地層逕流條件強于深部, 如壽陽—陽泉地區(qū)地下巖溶水水力坡度平均為0 .0101 , 其中補給區(qū)為0 .06～ 0 .08 , 排泄區(qū)泉口附近為0 .06 ～ 0 .012 , 而逕流區(qū)僅為0 .004 ～ 0 .001 。

　　據(jù)全盆地數(shù)十口鉆孔統(tǒng)計, 地下水中Cl-離子含量一般為10 ～ 150mg/L , 礦化度一般為400 ～2000mg/L (為3706 .8mg/L), 水型多為NaHCO3型, 少部分為Na2SO4 型, 表明地下水循環(huán)交替較為強烈, 逕流條件較好。

　　主要含水層與煤層水力的聯(lián)系盆地區(qū)域含水層可分為3 類。

　　新生界松散孔隙含水層距離石炭-二疊系主要煤層較遠, 新生界底部粘土層是良好的隔水層, 與煤層發(fā)生水力聯(lián)系的可能性極少。上古生界石千峰組百余米厚的泥質(zhì)巖伏于中生界裂隙含水層之下, 是區(qū)域隔水層, 使該含水層對煤層的影響甚微。下石盒子組有多層較厚泥質(zhì)巖, 隔水性能良好, 上石盒子組砂巖裂隙含水層對煤層基本沒有影響。

　　對山西組煤層有影響的含水層可能主要是其上、下圍巖裂隙含水層。作為主煤層之一的3 號煤層, 其頂板砂巖裂隙含水層段位于3 號煤層之上數(shù)米, 在盆地中部地區(qū)為3 號煤層直接頂板, 由1 ～ 3層細—粗粒砂巖組成, 平均厚度約為6m , 裂隙不發(fā)育或較發(fā)育地區(qū)被泥質(zhì)或方解石充填, 富水性較弱。

　　盆地南部ZK-2 孔抽水試驗, 該含水層涌水量為0 .0011L/s·m ;東部潞安常村井田內(nèi)的部分鉆孔該含水層一抽即干。這表明3 號煤層頂板砂巖裂隙含水層對煤層影響不大, 同時也表明開采山西組煤層氣具備有利的水文地質(zhì)條件。

　　裂隙巖溶含水層與煤層水力關系復雜。在太原組煤層圍巖巖溶含水層中, K2 、K3 、K4 灰?guī)r層分別是15 號、13 號和11 號煤層的直接頂板, 巖溶不發(fā)育, 裂隙不發(fā)育—較發(fā)育, 且多被方解石充填, 富水性較弱, 因此不可能導致其下伏煤層開采時發(fā)生大規(guī)模水竄或漏失。但不能排除局部地段富水性較強(如壽陽寨底煤礦井筒揭露太原組灰?guī)r涌水量達到8 .102L/s)可能帶來的不利影響。奧陶系馬家溝組區(qū)域性灰?guī)r裂隙巖溶含水層對煤層氣開采可能造成潛在影響。該承壓含水層水頭標高一般高于15 號煤層底板標高, 如壽陽—陽泉地區(qū)其水頭標高為400 ～ 900m(見圖2a), 高于15 號煤層底板標高(100～ 700m), 陽城地區(qū)其水頭標高為500 ～ 575m(見圖2b), 亦遠高于15 號煤層底板標高;除西部外, 愈向盆地內(nèi)部, 這種標高逆向關系就愈明顯, 地下水涌入煤層的可能性就愈大。地下水能否突入煤層, 還要看隔水層情況。奧陶系灰?guī)r含水層頂面與15 號煤層底板間一般相距5 ～ 60m , 其間地層北厚南薄,由砂質(zhì)泥巖、泥巖、頁巖及薄砂巖和灰?guī)r組成, 可作隔水層。煤層勘探和生產(chǎn)礦井資料表明, 該層段在正常情況下, 能阻隔奧陶系灰?guī)r水突入15 號煤層。

　　但是在構(gòu)造裂隙發(fā)育的地帶, 尤其在斷層切割劇烈部位, 奧陶系灰?guī)r水可沿斷裂或構(gòu)造裂隙上竄至煤層。同時, 在煤層氣開發(fā)中應注意不能將奧陶系灰?guī)r承壓含水層壓穿。

　　煤層與圍巖的水力溝通程度主要取決于圍巖的裂隙開啟及巖溶發(fā)育程度。石炭系、二疊系砂巖裂隙含水層富水性較弱, 泥巖隔水層發(fā)育, 對煤層氣開采影響有限。奧陶系灰?guī)r和石炭系太原組局部灰?guī)r層富水性強, 在斷裂及巖溶陷落發(fā)育地區(qū)對煤層有直接影響, 不利于煤層氣開采。

　　對煤層含氣性的影響

　　沁水盆地煤層含氣性主導因素是煤級。據(jù)不*統(tǒng)計, 盆地石炭系、二疊系煤層平均含氣量(帶可燃基的噸煤含氣量)瘦貧煤為11 .73 ～ 14 .41m3/t ,無煙煤為15 .3 ～ 24 .46m3/t 。煤層含氣性的后期影響因素中, 水文地質(zhì)條件與地層抬升或斷裂作用密不可分。沁水盆地地下水水動力條件較強, 對煤層可能造成沖洗作用, 溶解并運移部分煤層氣, 降低煤層含氣性。三疊紀末期以來的構(gòu)造抬升使盆地南部及周邊地層遭受剝蝕, 煤系地層出露地表, 接受大氣降水及地表水補給, 促進了地下水與大氣水的交替循環(huán), 不利于煤層氣的保存。燕山期及喜山期斷裂作用使盆地東部、西北部地區(qū)產(chǎn)生眾多張性斷裂, 無疑會形成一定的地下水壓降漏斗, 使煤層中氣體得以解吸和擴散, 降低煤層甲烷含量。此外, 地下水的溶蝕作用和奧陶系灰?guī)r中巖溶陷落柱的發(fā)育, 也能引起煤層甲烷的解吸和逸散。

　　對煤層氣可采性的控制作用

　　決定煤層氣可采性的地質(zhì)因素中, 受水文地質(zhì)控制或影響的主要有地層壓力、煤儲集層特征及含氣飽和程度等。

　　1 　煤系地層壓力及壓力變化分析

　　過高或過低的地層壓力均不利于煤層氣開采。

　　沁水盆地大部分地區(qū)煤系地層基本為正常壓力, 僅東部及北部部分地區(qū)屬于欠壓。

　　沁水盆地煤系地層應當具有正常壓力。石炭系、二疊系在盆地形成之前已經(jīng)被充分壓實, 盆地形成后, 地下水主要在重力驅(qū)動下從高地勢的霍山地區(qū)向低地勢的盆地東部、南部等地區(qū)順層逕流。在盆地西部單斜高勢能區(qū), 地下水在勢能差或水頭差作用下, 向盆地向斜軸部區(qū)流動, 軸部區(qū)地層雖平緩, 埋深較大或靜巖壓力較高, 但寬緩褶皺仍較發(fā)育,地層裂縫并未閉合, 地下水也并未停滯(地下水中Cl-離子含量及礦化度沒有明顯增高), 只是逕流速度有所減緩, 在這種背景下應當具有正常的地層壓力, 形成大面積異常高壓的可能性極小。在盆地東部、南部單斜區(qū), 地下水主逕流方向與地層傾向相反, 地下水運動不僅要克服水與巖石顆粒的吸附力和摩擦力, 還要克服水自身重力, 地層越陡, 這種阻力就越大, 需要的傳動能量就越多, 同時地下水對隔水層的壓力也越大, 地層的壓力就越大, 這樣的地帶應具有較高的壓力, 如盆地南部的陽城—端氏地區(qū)(見表2)。盆地東部及北部也應同南部一樣具有正常地層壓力, 但現(xiàn)今地層處于欠壓狀態(tài), 表明這些地區(qū)在地質(zhì)歷*發(fā)生過地層泄壓過程, 可能是斷裂或巖溶陷落作用的結(jié)果, 如長治—潞安及陽泉地區(qū)等, 張性斷裂及巖溶陷落柱十分發(fā)育, 引起地下水排泄, 降低了地層壓力, 對煤層氣開采有一定影響。

　　2 　儲集層特征

　　沁水盆地煤儲集層特征可用水文地質(zhì)參數(shù)來表征, 這是由于煤層割理及裂隙不僅是煤層氣體的運移通道, 而且也是地下水賦存空間和有效運移途徑。

　　通常, 自流超壓區(qū)反映了較高滲透率[ 2] 。如盆地南部潘莊井田正常壓力區(qū), 煤層試井滲透率可達3 .6×10-3μm2 , 煤層氣產(chǎn)量達到4000 ～ 6000m3/d ;盆地北部壽陽礦區(qū)局部正常壓力區(qū)試井滲透率高達0 .5×10-3 ～ 6 .7 ×10-3μm2 。反之, 具有較高滲透率的煤層不一定處在異常高壓或正常壓力狀態(tài), 如盆地東部欠壓區(qū), 煤層試井滲透率接近1 ×10-3μm2 。

　　這可解釋為地層泄壓后, 煤層上覆地層厚度小(一般小于1000m), 沒有足夠的靜巖壓力促使煤中割理或裂隙閉合, 從而使煤層具有一定的滲透性。

　　3 　含氣飽和程度

　　含氣飽和程度也是制約煤層氣可采性的關鍵地質(zhì)參數(shù), 用煤層實測含氣量與該煤層地質(zhì)條件下的理論吸附氣量的比值(百分數(shù))表示。根據(jù)煤層實測含氣量、試井壓力及模擬地下煤層條件的等溫吸附曲線特征(見圖3), 初步估算出沁水盆地山西組和太原組煤層的含氣飽和程度為55 %～ 87 %, 顯然煤層中氣體是欠飽和的。

　　盆地自三疊紀末期以來, 一直以抬升剝蝕為主。燕山運動期火成巖的侵入使地溫劇增, 該期既是石炭-二疊系煤層的主要生氣期, 也是煤系地層強烈抬升、地層壓力下降、氣體大量散失時期。盆地僅在中北部的榆社、武鄉(xiāng)一帶沉積了中侏羅統(tǒng)(厚為400多米), 新生界除晉中斷陷沉積較厚外, 其它地區(qū)一般僅幾十至百余米。因此, 盆地石炭-二疊系煤層不具備二次生氣的條件, 煤層中含氣量沒有提高, 大部分地區(qū)煤儲集層壓力也沒有大幅度增加。由圖3 可見, 煤層氣理論吸附量沒有相應增大, 含氣飽和程度也就不會降低太多, 因此, 構(gòu)造變動不是引起盆地煤層氣欠飽和的主要原因。

　　沁水盆地自三疊紀末期以來一直具有較充足的大氣水及地表水補給條件和較好的逕流條件, 煤層及其圍巖中地下水的交替活躍, 不斷地溶解和運移由煤層擴散的氣體, 這可能是造成該盆地煤層氣欠飽和的主要地質(zhì)因素。

　　從水文地質(zhì)條件預測有利勘查區(qū)煤層氣的排水降壓開采必須要有一定的水文地質(zhì)條件和地層壓力相匹配。在煤割理較為發(fā)育、煤層水與圍巖或大氣水交替不太活躍的地區(qū), 煤層往往具有較好的煤層氣保存條件, 含氣飽和程度和儲集層壓力較高。沁水盆地南部(尤其是潘莊地區(qū)),煤層處于正常壓力或微超壓狀態(tài), 煤層割理發(fā)育,滲透性能較好, 并具有較高的含氣飽和程度, 是有利的勘查區(qū);其次是盆地北部某些地區(qū)(如壽陽地區(qū)的南部), 煤層具有較好的地下水補給條件, 滲透率、含氣飽和程度較高, 儲集層壓力正常, 也是有利的煤層氣勘查區(qū)。盆地東部地區(qū)煤層具有一定的滲透性和較高的含氣飽和程度, 雖地層普遍欠壓, 但并不會導致大范圍煤層割理的閉合, 且煤層埋藏較淺, 因此,仍是較為有利的煤層氣勘查區(qū)。盆地中西部緊鄰西部供水區(qū), 補給條件充足, 靠近盆地向斜部位, 煤層氣保存條件好, 并具有正常地層壓力, 推測煤層有一定的滲透性, 是潛力的后備勘查區(qū)。

　　結(jié)　　論

　　沁水盆地地下水補給充足, 逕流條件較好, 重力是地下水逕流的驅(qū)動力。奧陶系灰?guī)r層是盆地區(qū)域性含水層, 對石炭-二疊系煤層氣開采具有潛在的不利影響, 石炭系灰?guī)r層局部富水性較強, 對煤層氣的開采可能造成直接影響。煤系地層處于正常壓力至欠壓狀態(tài), 斷裂作用及巖溶陷落的發(fā)育是導致地層欠壓的主要原因, 對煤層氣可采性具有一定影響。

　　異常高壓及正常壓力往往反映出煤儲集層具有較高的滲透性, 有利于煤層氣開采。盆地石炭-二疊系煤層含氣飽和程度屬中等—較高, 欠飽和的主要原因可能是地下水與煤層水交替活躍, 降低了煤層含氣量。煤層氣勘查有利區(qū)是盆地南部的潘莊地區(qū)和北部的壽陽地區(qū)南部, 較有利區(qū)是盆地東部, 盆地中、西部為煤層氣勘查后備區(qū)。

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此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現(xiàn)場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監(jiān)測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套*基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點：

１．結(jié)構(gòu)簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

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３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結(jié)：高性價格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

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本系統(tǒng)技術參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數(shù)字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測

2、報警功能

3、數(shù)據(jù)存儲

4、定時保存設置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數(shù)】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數(shù)：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經(jīng)測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點，實際使用應該限制在150個節(jié)點以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場模塊供電，當距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產(chǎn)品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng)，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法：
　　為了實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準。在系統(tǒng)的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個或幾個空調(diào)采暖周期（一般一個空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統(tǒng)的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負荷，我們根據(jù)該負荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長，測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測溫精度，但對模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測，地源熱泵溫度監(jiān)測研究，地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差，會受環(huán)境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環(huán)境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢。所以數(shù)字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測理想的設備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現(xiàn)一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺建設

一、系統(tǒng)介紹

1、建設自動監(jiān)測監(jiān)測平臺，可監(jiān)測大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場的變化等，實現(xiàn)熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測，異常情況預

警，做到真正的無人值守?？蓪岜孟到y(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導依據(jù)。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機房內(nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機房內(nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機房內(nèi)用電設備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經(jīng)安裝自動監(jiān)測設備的地熱井實施自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)分

析展示，可實現(xiàn)地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預

警，做到實時監(jiān)管，有地熱井運行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線；

3）開采井井內(nèi)水位監(jiān)測及變化曲線；

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沁水盆地煤層氣的水文地質(zhì)控制作用

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