通河地震臺同井同層不同水溫設(shè)備平行觀測分析

王海濤，賈秀玲，張彥吉，岳 力，胡瀾繽，陳林楠

（通河地震臺，黑龍江 哈爾濱 150900）

通河地震臺同井同層不同水溫設(shè)備平行觀測分析

王海濤，賈秀玲，張彥吉，岳 力，胡瀾繽，陳林楠

（通河地震臺，黑龍江 哈爾濱 150900）

通河地震臺SZW-1A數(shù)字式水溫儀自2007年8月運行以來，工作一直比較穩(wěn)定，變化幅度較小，但2015年2月28日到2015年10月15日期間，通河地震臺井水溫觀測中多次出現(xiàn)突升、突降現(xiàn)象。變化幅度較大，歷時時間較長，而且每次變化幅度不同、變化周期不同。為了判別水溫變化是否為前兆異常，2015年8月19日在通河地震臺水溫井同一觀測深度上安裝了另外一套不同型號的水溫儀進行對比觀測。通過對兩套產(chǎn)出的連續(xù)資料進行對比分析，總結(jié)相應(yīng)的變化特點，認為兩套儀器產(chǎn)出的觀測數(shù)據(jù)真實可靠，溫度變化趨勢特征一致，是井下溫度變化的真實反映。

水溫；同層對比；觀測分析

0 引言

正常動態(tài)的水溫觀測，是由于某些地球物理因素作用而表現(xiàn)出的地熱觀測值的日周期變化與其他規(guī)則周期變化，對于一個井孔的特定觀測部位，這個規(guī)律也是穩(wěn)定的。本文選用的對比儀器分別為SZW-1A數(shù)字式水溫儀和中科光大ZKGD200-D式水溫儀。通河地震臺SZW-1A數(shù)字式水溫儀2015年2月28日—2015年10月15日多次出現(xiàn)突升、突降現(xiàn)象。為了判別水溫變化是否為前兆異常，2015 年8月19日在通河地震臺水溫井同一觀測深度上安裝了另外一套不同型號的水溫儀進行對比觀測。本文通過對通河地震臺兩套不同設(shè)備的同井觀測的水溫儀的數(shù)據(jù)進行分析，對地熱前兆觀測系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性總結(jié)相應(yīng)的特點。

1 觀測條件

通河地震臺地理構(gòu)造于伊春—延壽地槽北段，北東向依舒斷裂、東西向通河斷裂、北西向岔林河斷裂。其中靜水位測量井位于臺站院內(nèi)，井深200米，數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量較穩(wěn)定。深層水溫主要采用SZW-1A數(shù)字水溫儀，水溫探頭投放深度為180米，可以很好的反映地下水溫度變化。水溫儀器工作正常，目前沒發(fā)現(xiàn)外界環(huán)境對觀測數(shù)據(jù)有影響，地下水類型屬孔隙承壓水，其下也有較厚的粘土層隔水層。

測量井（通河1號井）位于臺站院內(nèi)，井深200米，井管采用Φ140焊管，其中0～182m為黑管，182～200m為花管。止水封井位置，在井深180m處，井管外圍投入250KG黃土球后，換水泥砂漿6m3投至地表，設(shè)有完整的護井套管，井口經(jīng)過保護處理，觀測環(huán)境良好，觀測環(huán)境無干擾,數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量較穩(wěn)定，總體運行情況良好。

2 觀測儀器

SZW-1A型數(shù)字式溫度計是高穩(wěn)定性石英溫度傳感器，是一種高精度、高穩(wěn)定性、高靈敏度的測溫傳感器，是專為測高溫、深井而研制的。分辨率是0.0001℃。主機電路采用CMOS系列Z80微處理器為基礎(chǔ)的智能化設(shè)計，大大改善了性能，擴展了功能，成為我國地熱前兆觀測的主導型儀器。

通河地震臺SZW-1A數(shù)字式水溫儀自2007年8月運行以來，工作一直比較穩(wěn)定，變化幅度較小，但在2015年2月28日—2015年10月15日期間，通河地震臺井水溫觀測中多次出現(xiàn)突升、突降現(xiàn)象。變化幅度較大，歷時時間較長，而且每次變化幅度不同、變化周期不同(圖1)。為了判別水溫變化是否為前兆異常，2015年8月19日在通河地震臺通河1號井水溫同一觀測深度上安裝了一套ZKGD3000-N型水溫儀進行對比觀測（圖2）。

ZKGD3000-N型地下流體監(jiān)測系統(tǒng)是北京中科光大自動化技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的一套地震觀測井數(shù)據(jù)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，既可單獨監(jiān)測地震觀測井的水位或水溫數(shù)據(jù)，也能同時監(jiān)測地震觀測井的水位、氣壓和水溫等多個測項數(shù)據(jù)。

2015年8月19日安裝ZKGD3000-N型水溫儀，10月6日出現(xiàn)探頭故障，10月13日安裝ZKGD3000-N型新水溫探頭，安裝新探頭19天后數(shù)據(jù)走勢平穩(wěn)，但在11月27日ZKGD3000-N型電源控制器故障，11月30日更換電源控制器后，數(shù)據(jù)走勢平穩(wěn)，但數(shù)據(jù)下降0.0079℃，說明電源控制器對水溫觀測數(shù)據(jù)有影響。

3 對比分析

通河地震臺承擔完成2016年中國地震局“三結(jié)合”課題。為進一步確認異常變化的可靠性，2015年8月19日在同層觀測井中的相同深度又投入了兩套設(shè)備傳輸。通過近9個月的平行觀測，發(fā)現(xiàn)2套儀器記錄數(shù)據(jù)的趨勢性變化基本同步，但在個別時受到干擾時，表現(xiàn)出了不同的變化形態(tài)，同時發(fā)現(xiàn)兩套儀器存在漂移現(xiàn)象（圖3）。

20l5年8月18日安裝ZKGD3000-N型新水溫探頭引起水溫測值的波動（圖4）。由于探頭故障2015年10月13日第二次安裝水溫探頭引起水溫測值的波動（圖5），兩次安裝探頭后都引起SZW-1A水溫測值出現(xiàn)了水溫測值先出現(xiàn)向下脈沖，后有所回升，第一次形成了一個變化量達0.02℃的向下階躍，第二次形成了一個變化量達0.047℃的向下階躍。

ZKGD3000-N型水溫儀在2016年4月8日—4月12日出現(xiàn)一次溫度下降又回升的變化（圖6），而SZW-1A型水溫儀卻在同時段表現(xiàn)正常，水溫變化溫度，這說明此次事件干擾可能由于ZKGD3000-N型水溫電源控制器電流不穩(wěn)干擾造成，而SZW-1A型水溫儀不受干擾。當水溫出現(xiàn)異常的時候，通過對兩套產(chǎn)出的連續(xù)資料對比分析，可以很好的判斷是否是井下溫度變化的真實反映還是外界干擾所致。

表1 兩套水溫設(shè)備記錄到地震特征對比表

表2 兩套設(shè)備觀測特征分析對比表

日本九州島在2016年4月16日00:25發(fā)生M7.3級地震，震中距我臺1484km，通河地震臺兩套水溫設(shè)備均記錄到同震效應(yīng)，但是記錄的表現(xiàn)形態(tài)不同，說明不同水溫設(shè)備對地震的響應(yīng)是不同的（表1）。

通過兩套水溫設(shè)備觀測特征分析對比（表2），總結(jié)相應(yīng)的變化特點，認為兩套儀器產(chǎn)出的觀測數(shù)據(jù)真實可靠，溫度變化趨勢特征一致，但是表現(xiàn)細節(jié)有所區(qū)別，均是井下溫度變化的真實反映。

4 結(jié)論與討論

（1）通過近9個月的平行觀測，發(fā)現(xiàn)2套儀器測值在部分時間段內(nèi)的變化不完全同步，特別是對記錄到的同震效應(yīng)表現(xiàn)形式，SZW-1A型水溫設(shè)備同震效應(yīng)表現(xiàn)類型為水溫下降，ZKGD3000-N型水溫設(shè)備同震效應(yīng)表現(xiàn)類型為水溫上升，但常年趨勢性變化基本一致。

（2）兩次安裝ZKGD3000-N型水溫設(shè)備時對SZW-1A水溫測值的影響，可能是在安裝時碰到了水溫儀的信號電纜線，引起觀測儀器系統(tǒng)發(fā)生變化，兩次出現(xiàn)了不同的測值變化形態(tài)。

（3）隨著觀測時間的延長，觀測儀器將趨于穩(wěn)定，每個探頭的穩(wěn)定時間不同，ZKGD3000-N型水溫設(shè)備探頭最長時間為19天數(shù)據(jù)走勢平穩(wěn)。

（4）每個水溫設(shè)備探頭對同層水溫的測量溫度不一樣，SZW-1A型水溫設(shè)備井下180m水溫平均值9.7362℃，ZKGD3000-N型水溫設(shè)備井下180m水溫平均值9.4718℃。

（5）兩套水溫設(shè)備整體趨勢走向不同，SZW-1A型水溫整體趨勢走向向上，ZKGD3000-N型水溫設(shè)備整體趨勢走向向下，可能原因為兩套數(shù)采均會對數(shù)據(jù)造成漂移現(xiàn)象。

（6）當水溫出現(xiàn)異常的時候，通過對兩套產(chǎn)出的連續(xù)資料對比分析，可以很好的判斷是否是井下溫度變化的真實反映還是外界干擾所致。

（7）兩套水溫設(shè)備月、日變化幅度不同，ZKGD3000-N型水溫設(shè)備比SZW-1A型水溫設(shè)備變化幅度略小。

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TONGHE SEISMIC STATION WITH ANALYSIS OF WELL AND LAYER TEMPERATURE OF DIFFERENT OBSERVATION EQUIPMENT

WANG Hai-tao，JIA Xiu-ling，ZHANG Yan-ji，YUE Li，HU Lan-bin，CHEN Lin-nan

（Tonghe Seismic Station, Heilongjiang Harbin 150900, China）

ract Tonghe seismic SZW-1A digital temperature instrument since August 2007 operation，it has been relatively stable, changes in a small range, but between February 28，2015 and October 15，2015，a well water temperature observation in Tonghe earthquake appeared several times abrupt rise and fall phenomenon. Change amplitude is bigger, duration is longer, and each time change range is different, change period is different. In order to identify changes in water temperature is precursory anomalies, Tonghe seismic station water temperature in the well depth of the same observation installed another set of different types of water thermometer to make comparative observation 0n August 19, 2015. Through the two sets of output of continuous data carries on the contrast analysis, summing up the characteristics of the corresponding change, that the two sets of instrument output data is true and reliable, consistent temperature variation trend of, it is the true reflection of the downhole temperature.

ds water temperature; the same layer contrast; observation and analysis

P315.72

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.009

1674-8565（2016）04-0056-05

2016年中國地震局“監(jiān)測、預(yù)測、科研三結(jié)合課題”資助（160801）

2016-07-15

2016-08-28

王海濤（1982-），男，黑龍江省哈爾濱市人，畢業(yè)于黑龍江大學，計算機科學與技術(shù)專業(yè)，本科，工程師，現(xiàn)主要從事地震監(jiān)測與預(yù)報工作。