西昌川32井水温传感器不同投放深度监测能力分析

陈学芬，赵 晶，赵天霞

(四川省地震局 西昌地震中心站，四川西昌 615022)

在地下流体水温观测中，对于水温传感器投放深度有两种不同的观点:一种观点认为传感器应放置在含水层，这样能直接观测到含水层水温的变化，第一时间观测到异常信息。第二种观点认为，传感器应放置在远离含水层的位置，避开干扰信号，更好的记录地震异常信息。地下流体学科组对于水温传感器的投放位置的要求是:水温传感器投放前需对观测井进行温度梯度测量。选取的观测部位是温度波动最小的部位，在这样的部位进行水温前兆观测，可能得到信躁比高的水温前兆信息，个别井能观测到固体潮汐效应的温度变化;反之，日波动幅度大，说明观测受地下水活动影响大，不易观测到水温前兆信息。西昌川32井水温传感器曾放置水下两个不同深度，一个恰好在含水层，一个离开含水层。我们对两种深度的观测资料进行了比较分析。

1 西昌川32井概况

西昌川32井隶属于西昌水化综合台，是西昌地震中心站2008年新建的一口拥有自主产权的国家级地下流体综合观测井。含水层岩性为砾岩，为多层含水。水质类型属重碳酸钠型，流量22.0 1 L/min，水温23.0～26.5℃。川32井现有的数字观测为:水位、浅层水温、深层水温、气氡、气汞、气氦、气象三要素;模拟观测有:水氡、水质、气体。西昌川32井钻孔成井资料显示，主要含水层有两个，一个位于井下120～130 m之间，另一个位于井下210～220 m之间。

2 水温传感器第一次投放

西昌川32井采用北京中科光大ZKGD3000N型数字水位水温综合观测仪同时进行一个动水位和两个水温的观测。2009年7月22日按要求完成了仪器的安装，2009年8月14日进行了温度梯度测量，温度梯度分布如图1所示。从温度梯度分布图看出，西昌川32井井下130 m左右和井下220 m左右有较大温度梯度变化，与柱状图显示含水层相符。ZKGD3000N数字水位水温综合观测仪首次安装传感器投放情况如下:水位传感器投放深度为10 m，浅层水温传感器投放位置110 m，位于第一含水层以上20 m;深层水温传感器投放位置260 m，位于第二含水层以下40 m。ZKGD3000N数字水位水温综合观测仪自安装至2012年4月16日期间，清楚记录的大地震共有4个，每个水位传感器清晰记录水震波，浅层水温和深层水温不同程度记录数据变化。记录曲线如图2～5所示。

2010年2月27日14时34分智利 8.8级地震，动水位最大振幅0.1536 m，浅层水温最大变幅0.0269℃，深层水温变化不明显。

图1 西昌川32井温度梯度分布

图2 川32井水位水温2010年02月27日观测曲线

图3 川32井水位水温2010年10月25日观测曲线

图4 川32井水位水温2011年03月11日观测曲线

图5 川32井水位水温2012年04月11日观测曲线

2010年10月25日22时42分苏门答腊7.3级地震，动水位变化最大振幅0.022 m，浅层水温最大变幅0.0392℃，深层水温变幅较小。

2011年3月11日13时46分日本海域9.0级地震，动水位变化最大振幅0.4432 m，浅层水温最大变幅0.3708℃，深层水温变幅0.1855℃，持续时间4小时。

2012年4月11日16时38分和18时43分苏门答腊海域分别发生8.6级地震和8.2级地震，动水位变化最大振幅0.37621 m，浅层水温最大变幅0.2969℃，深层水温变幅0.0802℃。

3 水温传感器第二次投放

2012年4月17日检修仪器后重新投放水温传感器，传感器投放位置为:水位传感器位置不变，浅层水温传感器位置130 m;深层水温传感器位置220 m。水温两个传感器均位于两个含水层上。在这一位置仪器共记录大地震2个，水位传感器清晰记录水震波，浅层水温和深层水温没有记录到地震引起的数据变化。具体记录曲线如图6图7所示:2012年8月31日20时47分菲律宾群岛发生7.6级地震，动水位变化最大振幅0.0622 m，浅层水温变幅不明显，深层水温无变幅。2012年12月7日16时18分日本东海岸发生7.4级地震，动水位变化最大振幅0.0347 m，浅层水温变幅不明显，深层水温无变幅。

图6 川32井水位水温2012年8月31日观测曲线

图7 川32井水位水温2012年12月7日观测曲线

4 对比分析

从以上两种水温传感器投放深度记录大地震的能力上可见，在含水层上的水温传感器没有记录到地震引起的水温变化。远离含水层，水温传感器不同程度记录到地震引起的水温变化。在观测中还发现，西昌川32井每天08:30至09:30是模拟观测取水样的时间，水温传感器放置在含水层时每天水位能记录到取水影响，浅层水温能记录到取水影响，深层水温不能记录到取水影响。远离含水层，浅层水温能记录到取水影响，深层水温也能记录到取水影响，只是幅度较小。另外对比分析了水温传感器两种投放深度日常观测曲线，在日观测曲线中也总结出在含水层位置时水温传感器观测数据日变幅较大，时变幅也大。远离含水层，水温传感器观测数据日变幅较小，时变幅小，能清晰观测到固体潮汐效应的温度变化。这里选择了2011年中秋和2012年中秋观测曲线进行对比，如图8、图9所示。如果将传感器当做一个模型来研究，在没有记录到可靠地震异常信息的时候，用已知的特定异常信息比如已知的地震和特定干扰加注在模型上，考察模型对特定信息的反映能力来分析模型的效能。通过三年的对比观测分析，结果表明川32井水温传感器的投放位置应离开含水层，同时也说明了在温度波动较小的部位才能更好记录异常信息。

图8 川32井水位水温2011年9月12日(中秋)观测曲线2011年9月12日(中秋)动水位日变幅0.0484 m，浅层水温日变幅0.0266℃，日变幅0.0299℃

图9 川32井水位水温2012年09月30日(中秋)观测曲线2012年9月30日(中秋)动水位日变幅0.0455 m，浅层水温日变幅0.0401℃，日变幅0.0395℃

5 讨论

西昌川32井的观测资料表明，川32井水温传感器的放置应离开含水层，在温度梯度较小的部位才能更好的记录异常信息。至于离开含水层多远，在什么位置才是最佳的观测部位还需要进一步实验研究。2012年12月31日对川32井水温传感器重新投放，传感器投放位置再次改为浅层水温传感器投放深度110 m;深层水温传感器投放深度260 m。