Estimation of Formation Temperature And Heat Flow From Measurements Made in Shallow Water Wells

Abstract

Temperature Logs made in water wells are generally unsuitable for the determination of geothermal gradients because of thermal disturbances by water. flows between aquifers through the well. However, bottom parts of the well are usually free of such induced water flows and results obtained in the present work show that temperature measurements at the well bottom can be of use in estimating geothermal heat flux. This method, denominated BWT (bottom well temperature) is essentially similar to the BHT method used in petroleum industry, the main difference being that the thermal probe is placed at the bottom of the well and not some meters above it as is the case in the latter. Furthermore, precision and accuracy of the temperature data is much higher than those in routine BHT measurements and in many cases facilities exist for making measurements long after drilling disturbances have died out. Even in cases where measurements have to be made soon after cessation of drilling the quality and quantity of temperature data that can be obtained permit determination of formation temperatures with a high degree of confidence. Simple theoretical models were developed for correcting drilling disturbances in such cases. The results of modeling studies show that the bottom of the well returns to thermal equilibrium more rapidly than parts situated three or more well diameters above it. An example of application of the method, with measurements in a shallow water well is also presented.

Perfis de temperatura feitos em poços perfurados para produção de água são, em muitos casos, inadequados para a determinação de gradientes geotérmicos, devido à presença de movimento de água no poço. Tal movimento pode ser induzido quando dois aquíferos isolados são interligados pelo poço. A parte mais profunda dessas perfurações, no entanto, não é na maioria dos casos afetada por esse fluxo de água e, o presente trabalho mostra que medidas feitas no fundo dos poços podem ser utilizadas na determinação do fluxo geotérmico. O método desenvolvido é semelhante ao método das temperaturas de fundo de poço (BHT) usado na indústria do petróleo, sendo uma das principais diferenças a posição em que as medidas de temperatura são feitas. No método BHT essas medidas são feitas alguns metros acima do fundo do poço, ao passo que neste caso o termômetro é posto no fundo. Por outro lado, a precisão das medidas é, neste caso, muito maior do que a das temperaturas de fundo de poço e além disso, em alguns casos é possível fazer essas medidas com o poço em equilíbrio térmico com a rocha. No caso em que as medidas de temperatura são feitas fora do equilíbrio térmico, a quantidade e a qualidade dos dados permite que se determine a temperatura de rocha com boa precisão desde que se disponha de modelos para extrapolar essa temperatura a partir das medidas. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo simples para a determinação da temperatura da rocha. Os resultados obtidos com esse modelo mostram que no fundo do poço o retorno ao equilíbrio térmico é mais rápido do que a uma distância acima do fundo equivalente a três ou mais diâmetros do poço. Um exemplo de aplicação do método é apresentado.