BHE logging and cement hydration heat analyses for the determination of thermo-physical parameters

Abstract

To design an efficient and cost effective borehole heat exchanger (BHE), it is necessary to know the thermo-physical parameters of the subsurface at the project location. The quality management and the examination of existing BHEs are becoming particularly important with the increasing application of ground coupled heat pumps. The analysis of data collected from a BHE-logger (temperature-depth-measuring system) in a water-filled BHE allowed several geothermal parameters to be determined. A comparison of measurements obtained from the BHE-logs, geothermal response tests and laboratory soil tests indicated a good correlation. In addition to detecting hydraulic short circuits due to defects in the pipe system or backfill material, being relatively quick and easy to use, the BHE-logger can be a valuable tool in the long-term monitoring system and quality control of BHEs.

Résumé

Pour concevoir un dispositif efficace et rentable d’échange de chaleur en forage, il est nécessaire de connaître les paramètres physiques et thermiques du sous-sol à l’emplacement d’un projet. La gestion de la qualité des sondes géothermiques verticales devient particulièrement importante avec le développement croissant des pompes à chaleur couplées à des dispositifs d’échange de chaleur dans les sols. Plusieurs paramètres géothermiques peuvent être obtenus à partir d’enregistrements en forage remplis d’eau avec des BHE-logger donnant une mesure de la température en fonction de la profondeur. Des comparaisons entre des mesures obtenues à partir d’enregistrements en forage, de tests de réponse géothermique et de tests sur échantillons au laboratoire ont montré de bonnes corrélations. En plus de la possibilité de détecter des courts-circuits hydrauliques dus à des défauts dans le système de tuyauterie ou le matériau de remplissage, le BHE-logger, relativement rapide et facile à utiliser, peut être un outil précieux dans un système de surveillance à long terme et de contrôle de qualité des dispositifs d’échange de chaleur en forage.