속도검층(음파검층 및 탄성파검층)에 대하여

시추공을 이용하여 지층의 탄성파속도를 구하는 방법으로서 초음파를 진원으로 사용하는 음파검층과 지표서의 탄성파탐사에 대비되는 상대적으로 저주파수 진원의 탄성파검층으로 나눌 수 있다.

1 음파검층(Sonic Log)

음파검층은 공진주파수 20kHz내외의 초음파를 이용하여 지층의 속도를 연속적으로 측정하는 방법으로 탐사심도가 얕은 반면에 짧은 거리에서 신속하고 정확한 속도값을 얻을 수 있는 장점을 가진다. 즉, 음파검층은 미세한 구간의 속도 변화를 밝히는 경우에 탄성파검층에 비하여 상대적으로도 큰 이점을 가진다. 이 검층방법은 공극율을 구하는데 효과적으로 이용되고 있어 감마-감마검층과 중성자 검층과 함게 공극율 검층이라고도 불리운다.

음파탐사에서 검층기의 측정부로부터 케이블을 거쳐 기기 본체로 들어온 검층자료는 소정의 자료처리 과정을 거친후 기록되는데 검층의 기록 방법은 다음과 같이 크게 3가지 유형으로 나타난다.

• 주행시간 표시방법 : 음파가 지반을 전파해 오는데 걸리는 시간, 즉 단위길이를 통과하는데 걸리는 시간을 기록하는 방법으로 이 기록으로부터 각 구간에 있어서의 속도를 구한다.

• 파형기록방법 : 도착된 파형 전체를 연속적으로 기록하는 방법으로 P, S파의 속도 외에도 변질의 정도 등 여러 가지 추가정보를 얻을 수 있다.

• 가변면적 및 밀도 표시방법 : 도착된 음파의 파형을 그대로 기록하는 대신에 시간축에 대한 진폭의 크기만을 표시하는 방법으로 +방향의 진폭편향의 크기만큼을 단순히 색칠(가변면적) 하거나 농도차이를 주어 표시하는 것을 말한다. 암반의 강도나 파쇄대 또는 케이빙 지점을 알아내는데 효과적이다.

한편 음파검층기의 종류에는 측정에 이용하는 발진기와 수진기의 배열방법에 따라 다음과 같이 3가지로 구분된다.

• 재래식 음파검층기(conventional sonic tool) : 하나의 발진기와 하나 또는 두개의 수진기로 구성되는 재래식 검층기로서 단순히 음파검층기로 불리운다. 이 검층기의 경우에는 음파가 이수를 통과하는 부분에서 생기는 오차가 문제점으로 나타나며 특히 sonde가 시추공 속에서 불규칙적으로 경사질 때에 큰 오차가 생길 위험이 있다.

• 공벽 보정형 음파검층기(borehole compensated sonic tool) : 상하 2개의 발진자를 사용함으로써 재래식 음파검층기에서 나타나는 시추공경 변화나 sonde tilt영향을 배제할 수 있는 장점이 있다.

• 배열형 음파검층기(array sonic tool) : 여러 종류의 배열간격을 효율적으로 조합한 것으로 앞의 두 방법에 비하여 해석의 정밀도가 높다.

2 탄성파검층(Borehole Seismic Logging)

시추공 주변 또는 시추공 사이의 지반에 대한 종파와 횡파의 전달속도를 구하여 주위 지반 전체의 물리적 성질을 밝히는 검층방법으로 일명 PS검층이라 부른다. 진원으로서 화약의 발파, 에어건, 자유낙하, 판충격 등으로 사용한다. 지진파의 검층은 진원의 설치에서 시작하여 수진기의 설치, 진원의 발생, 파형의 기록 시간(travel time)의 결정, 해석과정으로 이루어진다.

탄성파검층은 진원에 대한 지오폰의 배열방향 또는 진원으로부터 출발한 지진파가 지오픈에 도착하는 방향에 따라 편의상 다음의 3가지 방법으로 구분된다.

(1) Downhole Method : 진원을 지표에 두고 수진기를 시추공내에 설치하여 관측하는 검층법이다.

(2) Uphole Method : 진원을 시추공내 두고 수진기를 지표나 시추공 상부에 설치하여 관측하는 검층법이다. 진원으로는 P파 또는 P파와 SV파를 함께 발생하는 진원으로 이용한다.

(3) Crosshole Method : 하나의 진원방생공과 하나 또는 다수의 수진공을 이용하여 시추공 사이의 지반에 대한 탄성파의 전파속도를 측정하는 검층법이다.

시충공 사이의 거리는 주변 여건에 따라 달라져야하나 대체로 수 미터에서 수십미터의 범위에 한정된다. 일반적으로 P파 진원만을 이용하나 필요에 따라 P파와 SV파가 함께 발생하는 진원을 이용한다. 진원과 수진기의 위치를 동일 심도에 두고 심도를 변화시키면서 측정하는 방법과 다수의 진원과 수진기를 조합시키는 방법으로 구분된다.

 

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