Temperatura da bacia profunda e campo de fluxo de calor na Dinamarca – Novas perspectivas a partir da análise de poços e modelagem geotérmica 3D
APLICAÇÕES GEOTÉRMICAS DE MÉDIA A GRANDE COMPLEXIDADE
Sven Fuchs, Niels Balling, Anders Mathiesen (2019). Deep basin temperature and heat-flow field in Denmark – New insights from borehole analysis and 3D geothermal modelling. ScienceDirect, Geothermics, Volume 83, January 2020, 101722 – (link)
Título
Deep basin temperature and heat-flow field in Denmark – New insights from borehole analysis and 3D geothermal modelling
(Temperatura da bacia profunda e campo de fluxo de calor na Dinamarca – Novas perspectivas a partir da análise de poços e modelagem geotérmica 3D)
Resumo
We present a 3D numerical crustal temperature model with inverse optimisation methodology and analyse the present-day conductive thermal field of the Danish onshore subsurface. The model is based on a comprehensive analysis and interpretation of borehole and well-log data for thermal and petrophysical rock properties and their regional variability and spatial distribution across the country. New values of terrestrial surface heat flow derived from 21 deep well locations are 65–76 mW m−2 (mean: 72 ± 3) for the Danish Basin, 77–86 (81 ± 5) for the Danish part of the North German Basin, and 61–63 (62 ± 1) for the Sorgenfrei-Tornquist-Zone/Skagerrak-Kattegat Platform, respectively. The observed heat flow variations are consistent with the position of the Danish area in the transition zone between the old Precambrian Baltic Shield (low heat flow) and central European accreted terrains and deep basin systems (significantly higher heat flow).
For the temperature modelling, conductivities and heat flow are constrained and validated (rms: 1.2 °C, ame: 0.7 °C) by borehole temperature data covering a depth range of up to 5 km (137 values from 46 wells). Significant modelled temperature variations are caused by (i) complex geological structures (thickness variations, salt structures) and (ii) the variation of rock thermal conductivity between and within geological formations as well as lateral variation in background heat flow. Modelled temperature for major geothermal reservoirs indicate substantial potential for low enthalpy heating purposes. Reservoir temperatures above 130 °C, of interest for the production of electricity, are observed for some local areas, however, likely, too deep for non-stimulated sufficient reservoir quality.
Apresentamos um modelo numérico 3D da temperatura da crosta terrestre com metodologia de otimização inversa e analisamos o campo térmico condutivo atual do subsolo terrestre dinamarquês. O modelo baseia-se numa análise e interpretação abrangentes dos dados de perfurações e registros de poços relativos às propriedades térmicas e petrofísicas das rochas e à sua variabilidade regional e distribuição espacial em todo o país. Os novos valores do fluxo de calor da superfície terrestre derivados de 21 locais de poços profundos são 65–76 mW m−2 (média: 72 ± 3) para a Bacia Dinamarquesa, 77–86 (81 ± 5) para a parte dinamarquesa da Bacia do Norte da Alemanha e 61–63 (62 ± 1) para a Zona Sorgenfrei-Tornquist/Plataforma Skagerrak-Kattegat, respectivamente. As variações observadas no fluxo de calor são consistentes com a posição da área dinamarquesa na zona de transição entre o antigo Escudo Báltico pré-cambriano (baixo fluxo de calor) e os terrenos acretados da Europa Central e os sistemas de bacias profundas (fluxo de calor significativamente mais elevado).
Para a modelagem da temperatura, as condutividades e o fluxo de calor são restringidos e validados (rms: 1,2 °C, ame: 0,7 °C) por dados de temperatura de poços que cobrem uma faixa de profundidade de até 5 km (137 valores de 46 poços). Variações significativas de temperatura modeladas são causadas por (i) estruturas geológicas complexas (variações de espessura, estruturas salinas) e (ii) a variação da condutividade térmica das rochas entre e dentro das formações geológicas, bem como a variação lateral no fluxo de calor de fundo. A temperatura modelada para os principais reservatórios geotérmicos indica um potencial substancial para fins de aquecimento de baixa entalpia. Temperaturas de reservatório acima de 130 °C, de interesse para a produção de eletricidade, são observadas em algumas áreas locais, porém, provavelmente, muito profundas para uma qualidade de reservatório suficiente sem estimulação.
