توسعه مدل توزیع دما و شار گرمایی در یک مقطع عمقی چندلایه با درنظرگرفتن مؤلفه‌های تولید گرما و رسانش گرمایی

بخش قابل‌توجهی از گرمای مشاهده شده در سطح زمین، در مرکز زمین تولید می­شود و بخشی دیگر نیز حاصل واپاشی مواد پرتوزا در پوسته است. این گرما با روش­های هدایت و همرفت، به سطح زمین منتقل می­شود. دانستن شیب حرارتی زمین می­تواند در برآورد میزان بلوغ و دگرگونی مواد آلی هیدروکربن­زا و برآورد سن نسبی هیدروکربن­زایی سنگ منشأ مفید باشد. اهمیت محاسبه توزیع دما و شار گرمایی در زمین آنجا مشخص­تر می­شود که می­توان این اطلاعات را به سایر پارامترهای فیزیکی زمین نظیر چگالی، سرعت امواج لرزه­ای، خواص شیمیایی و ذوب بخشی تبدیل کرد و از آنها برای مدل­سازی دقیق­تر ناهنجاری­ها و لایه‌بندی‌های زیرسطحی استفاده کرد. شناخت اولیه زمین­گرمایی می­تواند در صنعت اکتشاف و تولید نفت و گاز به‌‍‌ویژه در طراحی ترکیب گِل حفاری، سیمان، ابزارهای لاستیکی درون­چاهی، به‌کارگیری ابزارهای نمودارگیری و دستگاه­های الکترونیکی درون­چاهی و طراحی لوله­های حفاری به‌کار‌گرفته‌شود. در این مطالعه، معادله­ای توسعه داده شده است که نحوه توزیع دما و شار گرمایی را برای یک مقطع عمقی با تعداد لایه دلخواه حساب می‌کند. هر لایه، تولید گرما و رسانش گرمایی مختص به خود را دارد. شرایط مرزی برای این محاسبه، انتقال گرما در راستای قائم و صرف‌نظر کردن از انتقال جانبی گرما و معین بودن دمای کف پایین­ترین لایه و سطح بالاترین لایه است که در حالت واقعی (زمین) معمولاً دمای کف سنگ­کره و دمای سطح زمین درنظرگرفته‌می­شود. برای راستی‌آزمایی، این معادله در محیط برنامه­نویسی متلب توسعه داده شده و نحوه توزیع شار گرمایی و دما برای مدل­های مصنوعی محاسبه شده است.