[3.9.2024] Během srpna 2024 proběhlo v jednom z vrtů v areálu výzkumného centra RINGEN geofyzikální měření, tzv. karotáž. Vrt LT2, v kterém měření proběhlo, má hloubku 190 metrů, a kvůli své malé hloubce zasahuje pouze do sedimentárních vrstev, ve kterých se nacházejí převážně pískovce a slínovce.
“Díky karotáži zjistíme, zda pažnice (v tomto případě ocelová trubka, vložená jako výztuha do vrtu) těsně přiléhá k hornině pomocí cementace. Pokud by zde byly dutiny, budoucí teplotní měření optickým kabelem by nebylo přesné. Kontrola těsnosti se provádí pomocí ultrazvukových signálů. V místech, kde pažnice pevně přilnula k hornině, je signál slabý. Tam, kde jsou mezi pažnicí a horninou dutiny, pažnice “rezonuje”, signál je silnější a ukazuje tak na jejich přítomnost.” vysvětluje geoložka Lucie Janků z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Akustická sonda pro měření těsnosti mezi pažnicí a horninou vypadá takto:
Kromě přítomnosti dutin pomocí ultrazvukové sondy se měří i další parametry. Co se tedy přesně měří a proč?
Svislost
Pro akumulaci tepla bude sloužit série vrtů, které budou jen několik metrů od sebe. Dodržení vertikálního směru je proto velmi důležité, jinak by vrty mezi sebou neměly rovnoměrný prostor (rozteč) a teplo by se v úložišti šířilo a ukládalo nerovnoměrně. V horším případě by se při vrtání jednotlivé vrty protnuly a zničily.
K měření svislosti slouží tzv. inklinometr, který měří i stupeň odklonění a azimut, tedy směr úklonu. Vrt by měl být v ideálním případě zcela vertikální. Toho se dosáhne jednak vhodně zvolenou technologií vrtání, jednak pečlivou, neuspěchanou prací. Pokud se stane chyba a vrt není kolmý, je možné vertikalitu opravit směrovými vrtnými hlavicemi. Těmi ale disponuje jen několik firem a jejich práce je drahá. Trpělivost tedy přináší nejen růže, ale v tomto případě i pěkně kolmý vrt a menší náklady s tím spojené.
Přirozená radioaktivita
Nejedná se o silnou radioaktivitu, jen o slabé záření, které vysílá například izotop draslíku 40K, který je přítomen ve většině hornin. V pískovcích ho bývá málo, v jílovcích naopak hodně, takže díky měření radioaktivity poznáme, o jakou horninu jde, aniž bychom museli vytahovat vzorky na povrch.
Jiné radiometrické metody, které využívají aktivní zářič umístěný přímo na sondě, měří pomocí zpětně vyzářených gama fotonů nebo neutronů i hustotu a porozitu hornin, takže výsledkem není jen informace o druhu, ale i o vlastnostech daných hornin. Sonda s aktivním zářičem je zobrazena na fotografii níže.
Optická a akustická měření
Tento typ sond v našem vrtu použít nejde, protože signál ruší ocelová pažnice. V jiných případech, kdy je vrt bez výztuže, je ale tato metoda velmi účinná. Realisticky zobrazí vnitřek vrtu, takže i laik je schopen rozeznat hranice jednotlivých horninových vrstev, existenci dutin a prasklin. Na základě získaných dat se dá softwarově vymodelovat i efektní 3D model vrtu.
Zde je ukázka 3D modelu (v levé části obrázku), vlevo je 2D zobrazení (v podstatě 3D model “rozbalený” do plochy), získaného akustickou metodou v jiném vrtu.
Měření pomocí akustické a radiometrické metody trvá na rozdíl od měření vertikality velmi dlouho. Sondy se spouští do vrtu rychlostí 1 - 2 m za minutu. Ve vrtech, hlubokých několik kilometrů, pak jedno měření trvá i několik dní. V případě vrtu LT2, hlubokého 190 m, trvalo měření pomocí pěti metod celý den. Po ukončení karotáže bude do vrtu umístěn hlubinný seismometr a optický kabel pro měření teploty.
Teplota a proudění podzemní vody
Pokud výsledky karotáže prokáží dobré utěsnění pažnice, provede se ve vrtu tzv. test tepelné odezvy. Vrt se zahřeje a poté pomocí optického kabelu, který bude permanentně přicementovaný k vnitřnímu povrchu pažnice, měříme během daného období teplotu hornin. Tepelnou difusivitu hornin, tedy jejich schopnost se časem zahřívat nebo ochlazovat, známe z laboratorních měření. Pokud rychlost, jakou se teplota bude ustalovat, nebude odpovídat naměřené tepelné difuzivitě, značí to proudění podzemní vody okolo vrtu.
“Tento údaj je zásadní v případě, že chceme vrty používat k akumulaci tepla, tak jak je to plánováno v rámci projektu SYNERGYS v Litoměřicích. Vrstvy horniny nasycené vodou, kde tato voda proudí, se budou mnohem rychleji ochlazovat a odvádět teplo pryč. V menším měřítku si vrt můžeme představit jako topnou spirálu, kterou si chceme ohřát vodu na čaj. Pokud ji dáme pod tekoucí kohoutek (neboli vrstvu sedimentů, kde proudí podzemní voda), ohřátá voda nám okamžitě odteče. Cílem je tedy vrty umístit tam, kde podzemní voda neproudí (neboli topnou spirálu umístit do konvice se stojatou vodou). Jinak by nám letní teplo “odteklo” pryč a do zimy by ho mnoho nezůstalo” vysvětluje geoložka Lucie Janků z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.
Foto: Veronika Slavíková
