Messsysteme

Classical Heat Flow

Die Wärmestromdichtesonde misst in-situ die thermische Leitfähigkeit und den thermischen Gradienten, womit sich die Wärmestromdichte im Sediment bestimmen lässt. Die Sonde ist mit einer aktiven Messlänge von 6 m ausgestattet, auf der 22 Sensoren die Temperatur messen. Im Sensorrohr ist zusätzlich ein Heizdraht eingezogen. Er dient der Wärmeerzeugung zur thermischen Leitfähigkeitsbestimmung nach der „pulsed needle probe“ Methode. Das Ergebnis sind ein Temperaturgradient mit 22 Werten mit 0.001 K Auflösung und 22 in-situ Leitfähigkeitsbestimmungen und somit die Bestimmung der Wärmestromdichte in einem Arbeitsgang. Flyer HeatFlowProbe herunterladen (engl.) (pdf-Datei)

Die FIELAX HeatFlowProbe (6000 m or 10000 m) ist auch käuflich zu erwerben.

Weitere Informationen entnehmen Sie bitte der Produktbeschreibung oder kontaktieren uns über info@fielax.de. FIELAX HeatFlowProbe Produktbeschreibung herunterladen (engl.) (pdf-file).

VibroHeat

Seit 2011 bieten wir neben der Wärmestromdichtesonde das so genannte VibroHeat-Messsystem an, das speziell entwickelt wurde für Messungen in Gebieten mit groben Sedimenten (mit hohem Sandgehalt), wie z.B. der Ostsee. Es ist eine Kombination aus der Wärmestromdichtesonde und einem Vibrocorer, sodass die Wärmestrommessung während der Sedimentbeprobung erfolgen kann. Download Flyer VibroHeat (engl.) (pdf-Datei)

PushHeat

In Kooperation mit Marine Sampling Holland hat FIELAX das eigene Wärmestrom-Messsystem weiterentwickelt, sodass es nun in Kombination mit einer CPT-Einheit funktioniert. Der Sensorstring wurde dazu in einem aufgerollten CPT-Rohr von 6 m Länge verbaut. Die Anzahl der Temperatursensoren wurde auf 13 Stück im Abstand von 42 cm reduziert.

Messprinzip

Mit dem FIELAX Wärmestrommesssystem wird die Temperatur abhängig von der Zeit aufgezeichnet. Die Temperaturen werden mit 22 Thermistoren aufgezeichnet, die in einem Sensorstring angeordnet sind. Der Sensorstring enthält zudem einen Heizdraht, mit dem eine bestimmte Energiemenge in das Sediment freigesetzt wird.

  • A: Absenkung zum Meeresgrund
  • B: Eindringung in den Meeresboden
  • C: Messung des Abklingens der Reibungswärme
  • D: Hitzepuls
  • E: Messung des Abklingens des Hitzepuls
  • F: Herausziehen und an die Oberfläche zurückbringen

Was ist Wärmestrom?

Der Begriff ‘geothermaler Wärmestrom’ bezieht sich auf die thermische Energie, die kontinuierlich durch Konvektion oder Konduktion (Wärmeleitung) aus dem Erdinneren zur Erdoberfläche transportiert wird. Die geothermale Wärme ist die treibende Kraft für eine Vielzahl geologischer Prozesse, die in der Erdkruste stattfinden z.B. der Plattentektonik. Sie treibt aber auch chemische Reaktionen an, wie die thermische Zersetzung von organischen Stoffen, die wiederum zur  Kohlenwasserstoff (Öl und Gas) -bildung führt. Oberflächennah ist der geothermische Gradient relativ konstant mit durchschnittlich 30 K pro Kilometer Tiefe. Es gibt jedoch auch Orte, an denen er höher sein kann z.B. entlang des Mittelozeanischen Rückens.

Wie wird die Wärmestromdichte ermittelt?

Obwohl die Rede von Wärmestromdichtemessungen ist, kann die Wärmestromdichte selbst nicht direkt gemessen werden. Gemäß dem Fourierschen Gesetz der konduktiven Wärmeleitung kann die Wärmestromdichte jedoch aus dem Produkt des thermischen Gradienten und der thermischen Leitfähigkeit bestimmt werden. Voraussetzung hierfür sind stationäre Verhältnisse, die sich in einem linearen thermischen Gradienten äußern.

Wofür werden Wärmestromdichte-Messungen durchgeführt?

Da konduktive Wärmetransportprozesse in der Erdkruste über geologische Zeitskalen hinweg stablile Systeme bilden, ist der geothermale Wärmefluss eine wichtige Randbedingung für die Modellierung der geologischen Entwicklung von Sedimentbecken. Diese dienen im Bereich der Erdölgeologie der Erforschung der Ergiebigkeit von Öl- und Gasreservoirs. So wird die Reife (Maturation) des Ursprungsgesteins entscheidend von der Temperatur bestimmt. Zudem erlauben Wärmeflussmessungen Stabilitätsanalysen von Gashydratvorkommen. Ein neues Tätigkeitsfeld für Wärmestromdichtemessungen hat in jüngerer Zeit der Offshore-Windenergiemarkt eröffnet: Bei der Erkundung von Trassen für Energiekabel sind insbesondere thermische Leitfähigkeitswerte von Bedeutung, da sie eine Abschätzung über die Verlustwärmeabführung und Temperaturentwicklung sowie mögliche Umweltauswirkungen im Sediment ermöglichen.

Lesen Sie unsere Broschüren für detaillierte Informationen:

„Heat flow“ Brochüre „Prediction of Sediment Temperatures“ Brochüre