O que é “Heat Flow”?

Heat flow é o movimento de calor (energia) do interior da Terra para a superfície. A fonte da maior parte do calor vem do resfriamento do núcleo da Terra e da geração de calor radioativo nos 20 a 40 km superiores da crosta terrestre. A geração de calor radioativo é um produto das rochas da crosta contendo altas concentrações dos elementos radioativos naturais: tório, potássio, e/ou urânio. O fluxo de calor é maior em áreas com alta radioatividade ou onde a crosta terrestre é mais fina, como as cristas do médio-oceano ou a província de Bacia e Range do oeste dos Estados Unidos. Adicionalmente, existem áreas com “anomalias” de fluxo de calor que têm um fluxo de calor superior à média da crosta sem uma explicação tectónica ou radioactiva claramente identificada, normalmente relacionada com o fluxo de fluido, como no Dakota do Sul.
O fluxo de calor é calculado utilizando a condutividade térmica da rocha multiplicada pelo gradiente de temperatura. As unidades padrão são mW/m2 = milli Watts por metro quadrado. Assim, pense em um plano plano plano 1 metro por 1 metro e quanta energia é transferida através desse plano é a quantidade de fluxo de calor.
Condutividade térmica é determinada usando núcleos de rocha ou cortando em um dispositivo que mede a quantidade de energia que a amostra de rocha pode transferir. Exemplos de dispositivos usados em laboratório são uma barra dividida ou uma sonda de agulha. As unidades de condutividade térmica são normalmente em W/mK = Watts por metro Kelvin. Os valores de condutividade térmica de uma rocha (mineral) mudam conforme a temperatura aumenta, razão pela qual as unidades incluem Kelvin.

O gradiente de temperatura da Terra no local de medição é determinado a partir da recolha da temperatura num poço a profundidades específicas. Muitas vezes as unidades de gradiente são °C/km ou °F/100 pés. Se as medições de temperatura são feitas depois que o poço não é mais impactado pelo fluido de perfuração, ele é considerado em equilíbrio. Estes valores são da mais alta qualidade e incluem uma série de pontos de dados para ajudar a compreender as mudanças na geologia/estrutura da Terra. Há um tutorial sobre registro de temperatura com exemplos que explicam porque o gradiente muda.

Medições de temperatura também são coletadas durante a perfuração de poços, especialmente poços de petróleo e gás. Estes valores de dados são referidos como temperaturas de fundo de poço, porque são obtidos no fundo do intervalo em que o poço foi perfurado naquele momento. Assim, estes valores precisam de ter correcções adicionadas para compensar o fluido de perfuração, quer seja o aquecimento (poços pouco profundos), quer seja o arrefecimento (poços mais profundos). Também uma localização de poço pode ter múltiplas temperaturas de fundo de poço (BHT). Enquanto menos informação de temperatura é recolhida para cada local do que para locais de equilíbrio, um campo de petróleo e gás normalmente tem numerosos valores de BHT disponíveis para comparação; a capacidade de comparar temperaturas melhora a precisão do valor único.
Para que um valor de fluxo de calor seja totalmente calibrado, após o cálculo da condutividade térmica e do gradiente, há correcções que podem ser necessárias com base no local onde o poço foi perfurado. Exemplos delas são para a topografia íngreme (a encosta norte de uma montanha é mais fria do que a encosta sul) e a estrutura geológica (uma falha criando uma mudança brusca no tipo de rocha com condutividades térmicas muito diferentes).

Para dados de fluxo de calor global, visite a Comissão Internacional de Fluxo de Calor.