V. 시추공 관찰검층 1. Acoustic Televiewer 2. Optical Televiewer 3. Caliper 4. Dipmeter.

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1 V. 시추공 관찰검층 1. Acoustic Televiewer 2. Optical Televiewer 3. Caliper 4. Dipmeter

2 1. Acoustic Televiewer ATV Borehole Televiewer Televiewer

3 1) Acoustic Televiewer 의 원리 일종의 acoustic scanner: ① Transducer 에서 초음파 발산 ②회전거울로 공벽에 주사 ③시추공벽에서의 반사 ④회전거울 반사파 통과 ⑤ Transmitter 에서 reflectivity 수신

4 Transducer (1) 발신 1.3-1.5 MHz, 초당 800 방사 (mud 에서는 lower frequency) Magnetometer 자북 지날 때 Trigger pulse 발사하여 오실로스코프 작동 ( N 방향 결정 ) - from N to N (2) 벽면 주사 회전거울 또는 회전 Tranasmitter 360 도 공벽주사, 3r/s, (3) 수신 - 역경로 구성

5 2) 자료의 형태 (1) 진폭이미지 : 공벽으로부터 반사된 초음파 의 진폭 이 기록된 자료 * acoustic signal 진폭은 brightness 에 비례 * 절리 발달상태, 암반의 강도 정보 포함 진폭이미지암석강도 3D-CaliperArrow plot 진폭이미지 결정에 미치는 절리 영향 절리의 방향 및 경사정보 제시 a. Reflectivity 감소 b. 거리 증가 c. 난반사 절리상에서의 진폭 이미지 - 에너지 감소 - dark 화

6 (2) 주시이미지 : 공벽으로부터 반사 기록된 초음파 의 주시 기록 자료 - 주시 크기를 색깔 농도화 - 공경 변화 정보 - 열린 절리의 방향 및 경사 정보

7 (3) 강도지수 진폭이미지암석강도 3D-CaliperArrow plot

8 (4) 공경 - Acoustic caliper 진폭이미지암석강도 3D-CaliperArrow plot

9 (5) Arrow Plot - Tadpole plot 선구조의 주향 및 경사 진폭이미지암석강도 3D-CaliperArrow plot

10 3) 주향과 경사의 표현 절리의 주향 : 진폭의 최저점 기준 + 90 dip = tan -1 (H/D) 절리의 경사

11 3) dip = N E S W N h=19mm 주향, 경사를 결정하는 예 * Φ76mm 시추공 tan -1 (H/D) = 30 1) 절리의 최저점 = 2) strike =

12 4) 유효측정범위 및 영향요소 (1) V olume of investigation * 표면정보 : no volume of investigation * Operating range: 3-16" in case of 1 7/8" ATV probe (2) 영향요소 * Centralization, * Gain * 시추공의 vertical deviation * aberrations in magnetic field

13 4) 용도 (Interpretation and Application) (1) 시추공 및 케이싱 관찰 ( 크기, 모양, roughness) (2) 지질구조의 주향, 경사 층리 나 절리 연구 ( 위치, 성질, 방향 )

14 용도 (3) Acoustic caliper log 기능 (4) 케이싱 뒷면의 시멘트 상태 확인 가능 : lower frequency - better penetration Figure 3. Oriented, 360-degree view of sample multi-echo acoustic televiewer data. The arrival times for the second reflector show the smooth plastic casing. The arrival times of the third reflector indicate the presence of (1) a casing centralizer and (2) a fracture behind the casing.(after USGS)

15 (5) 암상연구 rock hardness 차이 (6) 2 차공극의 위치와 성격에 대한 정밀 정보 제공 용도

16 (5) 암상연구 rock hardness 차이 (6) 2 차공극의 위치와 성격에 대한 정밀 정보 제공 (7) 응력장 연구 최소주응력방향 ( 수평 ) 을 따라 전단파괴 발생 – 최대주응력에 수직한 방향으로 breakout 형성 용도 최대수평주응력 (σ H ) 최대수평주응력 (σ H ) 전단파괴 인장절리

17 Well logging results and the acoustic televiewer image obtained at jeeg.geoscienceworld. org/cgi/con…

18 2. Optical Televiewer “ 시추공 속에 소형 TV 카메라를 삽입하여 공벽을 촬영하고 이를 영상신호로 바꾸어 화면 상에서 관찰하는 방법 ” - 암질의 판정이나 용수 지점의 확인 - 시추공 내부의 상태 변화의 추적 - 단층, 절리의 분포나 방향 확인

19 선구조 연구 ( 단층, 절리, 파쇄대 ) 경사진 선구조절리가 정현파로 표시 ( 종축은 심도, 횡축은 방위각 ) 정현파로부터 주향 경사 경사방향 (Φ): 최소 진폭에서의 각도 경사각 (α) = tan -1 (2h/D) 시추공경 D, 정현파의 진폭 h 주향방향 (θ) = Φ ± 90 시추공벽에 대한 OTV 전개화상 E 에서 W 방향으로 경사진 절리

20 장비

21 활용분야 Acquires a 360° high-resolution digital image of the borehole wall. Inspect Casing for defects Fracture Characterization in air or water-filled boreholes Mineralogy / foliation studies True-color reflectance 3-D "virtual core“ for the entire borehole

22 ATV 와 Optical Televiewer 비교 ------------------------------------------------- ATV OTV ------------------------------------------------- source acoustic 가시광선 시추공 환경 물 clean water 또는 공기 온도 압력 별 제한 없음 제한이 있음 단점 지하수면 위에서 측정불가능 어두운 환경에서 관찰곤란 (mud, dark rock) -------------------------------------------------

23 3. Caliper Log 1) 개요 * 시추공 크기를 연속적으로 측정하는 검층

24 2) 이용 암상구분 2 차공극 (fracture) 판별 - 4-arm caliper 사용, 또는 2, 3-arm 병용 시멘트량, volume of gravel packing 결정 원위치시험 심도 선정 (Packer 지점 ) mud cake 탐지 - 대수층 구분 타 검층 자료의 보정을 위한 공경 자료 제시

25 3) 종류 (1)Mechanical caliper 시추공 크기에 따라 저항차이를 재는 linear potentiometer 부착 저항 - volt - pulse - 본체 cable 저항 무시가능 Single-arm caliper: 동시측정, 장경파악 Three-arm caliper : 상대적으로 high resolution, 평균값 Four-arm caliper : 90 도 각 방향차이 파악

26 종류 (2) Acoustic caliper time-of-travel data from ATV High resolution compass-oriented

27 4. Dipmeter 검층 1) 개요 : 텔레뷰어검층과 유사한 기능을 가진 비저항 측정 기법에 근거를 둔 시추공 관찰 검층 * 각 pad 에서의 microresistivity 측정 비교 * 텔레뷰어검층보다 오랜 역사

28 2) 용도 * 퇴적층의 경사 - 퇴적구조 결정 (Tadpole plot) ( 그림 12-4, 5 ) * 단층이나 절리의 위치 및 경사

29 텔레뷰어검층의 활용 Acoustic (ATV) and Optical (OTV) Televiewers provide a unique opportunity to visualize, orient and measure borehole features in-situ. Precision depth, azimuth and dip control are accomplished with integrated tilt- meters and 3-component magnetometers. The resulting data provides accurate 3D representations and modeling for geotechnical, structural or resource applications. Acoustic and Optical Televiewers are a cost-effective and reliable alternative to oriented core, especially when core recovery is an issue. Defining in-situ strike, dip and aperture of fractures, veins, bedding and contracts; Obtaining information from areas with missing core or low core recovery Detailing fracture and fault zones regarding depth, size, frequency and attitude. Depicting the in-situ stress field orientation. Acquires a 360° high-resolution digital image of the borehole wall.