Revista de hidrogeología e ingeniería hidrológica

Método in situ para determinar la conductividad térmica del suelo en sitios que utilizan monitoreo térmico para cuantificar el agotamiento de la zona de fuentes naturales

Poonam R Kulkarni*, Grayson C Uhlir, Charles J Newell, Kenneth L Walker y Thomas E McHugh

En los sitios de liberación de petróleo, las tasas de agotamiento de la zona de fuente natural (NSZD) se pueden calcular en función de los gradientes de temperatura verticales medidos por encima y por debajo de la zona de oxidación de metano si se conoce la conductividad térmica (KT) de los suelos. La práctica actual es típicamente estimar la conductividad térmica utilizando valores de la literatura basados ​​en el tipo de suelo, o con menos frecuencia, utilizando un instrumento aplicado ex situ a núcleos de suelo traídos a la superficie. El primer método no es específico del sitio, mientras que el segundo método da como resultado una medición única que puede ser variable e inexacta. En este estudio, se aplicó un método in situ para calcular la conductividad térmica del suelo en función del cambio estacional en las temperaturas del suelo [6]. Este método requiere al menos cuatro temporadas completas (un año) de datos de temperatura de alta frecuencia (por ejemplo, diariamente) recopilados para medir las tasas de NSZD, datos que se recopilan comúnmente en muchos sitios de monitoreo térmico de NSZD. Cuando se aplicó en cuatro ubicaciones en dos sitios, los valores de conductividad térmica obtenidos utilizando este método in situ fueron comparables a los valores de la literatura y menos variables que las mediciones de conductividad térmica ex situ. En general, el método in situ arrojó valores de conductividad térmica para las cuatro ubicaciones y varios intervalos de profundidad entre 0,30 y 1,37 W/mK en la zona vadosa, y 1,25 a 1,94 W/mK para ubicaciones en la franja capilar o zona saturada, similares a los valores estimados en la literatura. El método in situ no pareció ser confiable cuando se utilizaron datos de temperatura de profundidades muy superficiales (<0,6 m) debido a señales de temperatura altamente variables, o de profundidades inferiores a 7,3 y 5,8 m bgs para el Sitio A y el Sitio B, respectivamente, debido a las variaciones de temperatura atenuadas (amplitud de 0,5 °C) por debajo de estas profundidades. Este método in situ parece ser una alternativa útil a las mediciones ex situ o estimaciones de la literatura. Además, el método in situ se puede utilizar para rastrear los cambios en la conductividad térmica que pueden ocurrir de un año a otro debido a cambios en el contenido de humedad del suelo.