KR100952600B1 - Method of analyzing fracture by caliper logging and recording media in which the programme for practicing the method is stored - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공경검층을 통한 균열의 해석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검층기의 일종인 캘리퍼(caliper)에 부착된 아암(arm) 등의 탐침수단을 이용하여 지하 매질에 형성된 균열 평면의 기울기(dip) 및 기울기 방향(dip direction) 등을 해석할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of analyzing cracks through a pore layer, and more specifically, to the slope of a crack plane formed in an underground medium by using a probe such as an arm attached to a caliper, which is a kind of a blocker. The present invention relates to a method capable of analyzing a dip, a dip direction, and the like.
공경검층, 캘리퍼(caliper), 균열 평면, 아암(arm), 시추공, 기울기, 기울기 방향 Borehole, Caliper, Crack Plane, Arm, Borehole, Tilt, Tilt Direction
Description
본 발명은 공경검층을 통한 균열의 해석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검층기의 일종인 캘리퍼(caliper)에 부착된 아암(arm) 등의 탐침수단을 이용하여 지하 매질에 형성된 균열 평면의 기울기(dip) 및 기울기 방향(dip direction) 등을 해석할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of analyzing cracks through a pore layer, and more specifically, to the slope of a crack plane formed in an underground medium by using a probe such as an arm attached to a caliper, which is a kind of a blocker. The present invention relates to a method capable of analyzing a dip, a dip direction, and the like.
지하 구조물 설치나 지하수, 온천수 및 석유를 얻기 위해서는 시추를 통하여 지하 매질을 해석하거나 시추공에 대한 코아검층(core logging), 물리검층 등을 실시한다. 이들 중 지하 매질을 해석하는 방법으로 물리검층이 많이 이용되고 있는데 공경검층은 이 검층들 중의 하나이다. 공경검층은 검층기를 시추공 하부에서 상부로 이동시키면서 심도에 따라 공경을 측정하는 검층이다. 공경검층은 시추공(bore hole, well) 내 직경의 변화를 심도별로 파악하는 것으로서 공경검층기로는 도1과 같은 종류들이 있다. 도1 (a)는 검층기의 일종인 캘리퍼(caliper)에 부착된 팔 모양(multi-arm type)의 감지기가 공벽에 닿으면서 벌어지는 정도에 따라 시추공 내 의 직경(공경)을 측정하며, 도1 (b)는 활 모양의 밴드 스프링이 벌어지는 정도로 공경을 측정한다. 이외에도 음파 등을 이용하여 공경을 측정하는 장비들이 있다. 도1 (a)를 참조하면 캘리퍼(caliper)에 부착된 다수의 아암(arm)은 벌어지려는 성향을 가지고 있으므로 캘리퍼가 하부에서 상부로 이동할 때 항상 공벽과 접촉하면서 이동한다. 공경이 상대적으로 확장된 부분에서는 아암(arm)이 벌어지고 반대인 경우는 오므라듦으로써 그 공경을 측정한다.In order to install underground structures or to obtain groundwater, hot spring water, and oil, the underground medium is analyzed through drilling, core logging, and physical logging for boreholes. Among them, physical logging is widely used as a method for analyzing the underground medium, and the hard logging is one of these. The pore logging layer is a logging layer that measures the pore size according to the depth while moving the logging block from the bottom of the borehole to the top. The pore logging layer grasps the change of the diameter in the bore hole (well) by depth, and the pore logging layer includes the types shown in FIG. 1. Figure 1 (a) measures the diameter (pore diameter) in the borehole according to the extent to which the multi-arm type detector attached to the caliper (a type of caliper) touches the cavity wall, and FIG. (b) measures the pore diameter to the extent that the bow-shaped band spring is opened. In addition, there are equipment for measuring the pore size using sound waves. Referring to FIG. 1 (a), a plurality of arms attached to a caliper have a propensity to open, so that when the caliper moves from bottom to top, it always moves in contact with an empty wall. In the relatively expanded portion of the pore, the arm is opened and the opposite case is retracted to measure the pore.
지금까지 공경검층을 통하여 결정할 수 있는 사항들은 ①시추공의 직경 및 케이싱 설치심도 및 직경, ②나공(naked borehole) 구간에서 파쇄대 확인 및 암반내 응력에 의한 공벽 파괴 확인, ③시추를 이용한 구조물 건설시 시추공 내에 주입할 시멘트량 결정, ④대수성시험(aquifer test)시 최적의 패커(packer)위치 결정, ⑤시추공내 수직 유속, 유량 결정시 단면적 계산 등이다.So far, what can be determined through the borehole layer is ① borehole diameter and casing installation depth and diameter, ② breakage zones in the naked borehole section, and wall breakage due to stress in the rock, ③ borehole when constructing the structure by drilling Determine the amount of cement to be injected into the container, ④ Determine the optimal packer position during the aquifer test, ⑤ Calculate the vertical flow rate in the borehole, and calculate the cross-sectional area when determining the flow rate.
한편, 종래 공경검층과 관련된 기술로는 "시추공의 형상 및 시추공 내에서 기구의 운동을 측정하기 위한 장치 및 방법(Method and apparatus for determining the shape of an earth borehole and the motion of a tool within the borehole)"(미국특허번호:6065219)가 있다.On the other hand, techniques related to the conventional borehole layer "Method and apparatus for determining the shape of an earth borehole and the motion of a tool within the borehole (US Pat. No.:6065219).
상기 특허 발명은 시추공의 형상을 파악하고, 시추공의 방향을 측정하는 것을 포함하고 있다. 그러나, 상기 특허 발명은 가속도계 및 거리센서 등을 구비하여 장치가 복잡하고, 좌표변환을 수반하는 등 그 방법이 복잡한 단점이 있다.The patent invention includes grasping the shape of the borehole and measuring the direction of the borehole. However, the patented invention has a disadvantage in that the apparatus is complicated by including an accelerometer and a distance sensor, and the method is complicated, involving coordinate transformation.
따라서 상기한 발명에 의하여 지하 매질에 형성된 균열 평면의 경사각 또는 균열 평면의 기울기 등을 구할 수 있다고 하더라도, 그 과정은 복잡하고, 또는 고 가의 제품을 사용하므로 경비가 많이 소요되는 단점이 있다.Therefore, even if the inclination angle of the crack plane formed on the underground medium or the slope of the crack plane can be obtained by the above invention, the process is complicated or expensive because it uses expensive products.
또한, 시추공의 지름 및 반지름을 측정하기 위한 캘리퍼를 제공하는 발명으로는 미국에 특허출원(미국출원번호:10/057650)된 "공경검층을 위한 마그네토-리지스티브 센서 사용(Use of magneto-resistiv sensors for borehole logging)"이 있다. 그러나 이 발명은 시추공의 지름 및 반지름을 측정하는 장치 및 그 방법을 제공할 뿐 지하 매질에 형성된 균열 평면의 경사각도 및 기울기 방향을 제공하지는 않는다.In addition, the invention for providing a caliper for measuring the borehole diameter and radius is described in the US patent application (US Application No. 10/057650) "Use of magneto-resistiv sensors for borehole logging). However, the present invention provides an apparatus and method for measuring the borehole diameter and radius, but does not provide the tilt angle and the tilt direction of the crack plane formed in the underground medium.
또한, 시추공의 지름을 측정하기 위한 장치로서 미국에서 등록된 "캘리퍼 아암을 위한 역 리프 스프링 에너자이징 시스템(Reversed leaf spring energizing system for wellbore caliper arms"(등록번호:5092056)이 있다. 이 발명 역시 시추공의 지름 및 반지름을 측정하는 장치 및 그 방법을 제공할 뿐 지하 매질에 형성된 균열 평면의 경사각도 및 기울기 방향을 제공하지는 않는다.In addition, there is a device for measuring the diameter of the borehole, "Reversed leaf spring energizing system for wellbore caliper arms" registered in the United States (Reg. No.:5092056). It provides an apparatus and method for measuring diameters and radii, but does not provide tilt angles and tilt directions of crack planes formed in underground media.
본 발명은 지하 매질에 형성된 균열 평면을 통과한 시추공에서 캘리퍼(caliper)에 돌출 형성된 아암(arm) 등의 탐침수단을 이용하여 공경검층을 실시할 때 상기한 탐침수단과 균열 평면으로 인하여 시추공 내면에 형성된 균열 틈새와의 접촉점인 피크점(peak point)들 간의 상대 위치를 확인하고, 이들 피크점(peak point) 간의 상대 위치로부터 균열 평면 기울기(dip) 및 기울기 방향(dip direction) 등을 해석할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.According to the present invention, when the hole inspection layer is performed by using a probe means such as an arm protruding from a caliper in a borehole passing through a crack plane formed in an underground medium, The relative positions between the peak points, which are the contact points with the formed crack gaps, can be checked, and the crack plane dip and the dip direction can be analyzed from the relative positions between these peak points. I would like to suggest how.
본 발명은 몸체; 각각 독립적으로 움직이는 3개의 탐침수단; 상기 탐침수단 중 일부가 지하 매질의 균열 평면을 관통하는 시추공(borehole) 내벽에 상기 균열 평면으로 인하여 형성된 균열틈새에 접촉할 때 상기 몸체가 중심에서 이탈되지 않도록 상기 3개의 탐침수단이 벌어지는 힘보다 큰 힘으로 상기 시추공의 내벽에 접촉하는 활모양의 밴드스프링; 및 상기 탐침수단 중의 하나인 탐침수단1의 방위각을 측정하기 위한 나침반(compass);을 포함하여 구성되는 캘리퍼(caliper)를 상기 시추공(borehole) 내에서 이동시킴에 따라 상기 균열틈새 중 상기 3개의 탐침수단과 접촉되는 점인 3개의 피크점(peak point) 간의 상대 위치를 확인하는 단계; 상기 3개의 피크점(peak point) 간의 상대 위치를 이용하여 상기 균열 평면이 상기 시추공(borehole)의 횡단면과 이루는 경사각인 균열 평면 경사각 를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공경검층을 통한 균열의 해석 방법에 관한 것이다.The present invention body; Three probe means moving independently of each other; When the part of the probe means contacts the crack gap formed by the crack plane on the inner wall of the borehole penetrating the crack plane of the underground medium, the three probe means are larger than the force to be released from the center. Bow-shaped band spring in contact with the inner wall of the borehole by force ; And a compass for measuring an azimuth angle of the probe means 1, which is one of the probe means , and the three probes of the crack gap as the caliper is moved within the borehole. Identifying a relative position between three peak points that are points in contact with the means; A crack plane inclination angle which is an inclination angle of the crack plane with a cross section of the borehole using a relative position between the three peak points Computing a; through a pore layer, characterized in that it relates to a method for analyzing the cracks.
본 발명에 있어서, 상기 3개의 피크점(peak point)이 상기 시추공(borehole)의 종방향을 따라 상호간에 이루는 종방향 거리 중 최대 종방향 거리를 , 최소 종방향 거리를 라 하고 상기 시추공(borehole)의 지름을 라 할 때, 상기 균열 평면 경사각 계산 단계에서 계산된 상기 균열 평면 경사각 는 이다.In the present invention, the three peak points (peak point) is the maximum longitudinal distance of the longitudinal distance between each other along the longitudinal direction of the borehole (borehole) , The minimum longitudinal distance And the diameter of the borehole When said, the crack plane tilt angle calculated in the crack plane tilt angle calculation step Is to be.
본 발명은 상기 3개의 피크점(peak point) 간의 상대 위치를 이용하여 상기 균열 평면의 기울기 방향을 계산하는 단계를 포함하되, 상기 탐침수단1을 기준으로 시계방향을 따라 상기 탐침수단 중의 나머지 2개를 탐침수단2, 탐침수단3이라 하고, 상기 탐침수단1이 상기 균열틈새와 접촉하는 피크점(peak point)을 , 상기 탐침수단2가 상기 균열 틈새와 접촉하는 피크점(peak point)을 , 상기 탐침수단3이 상기 균열 틈새와 접촉하는 피크점(peak point)을 , 상기 균열 평면의 기울기의 방위각을 0이라 가정한 경우 상기 캘리퍼(caliper)의 중심을 기준으로 한 상기 탐침수단1의 접촉부의 방위각을 , 상기 캘리퍼(caliper)의 중심을 기준으로 한 상기 탐침수단1의 접촉부의 실제 방위각을 이라 할 때, 상기 균열 평면의 기울기 방향 계산 단계에서 계산된 상기 균열 평면의 기울기의 방향 는 이다.The present invention includes the step of calculating the inclination direction of the crack plane using the relative position between the three peak points, the other two of the probe means along the clockwise direction with respect to the probe means 1 The probe means 2, the probe means 3, the probe means 1 is a peak point (contact point) in contact with the crack gap A peak point at which the probe means 2 is in contact with the crack gap A peak point at which the probe means 3 contacts the crack gap Assuming that the azimuth angle of the inclination of the crack plane is 0, the azimuth angle of the contact portion of the probe means 1 with respect to the center of the caliper , The actual azimuth angle of the contact portion of the probe means 1 with respect to the center of the caliper (caliper) In this case, the inclination direction of the crack plane calculated in the inclination direction calculation step of the crack plane Is to be.
본 발명에 있어서, 상기 이 상기 를 형성하는 2개의 피크점(peak point)의 이등분점 하측에 위치한 경우, 상기 균열 평면의 기울기 방향 계산 단계에서 계산된 상기 캘리퍼(caliper)의 중심을 기준으로 한 상기 탐침수단1의 접촉부 의 방위각 은 일 수 있고, 상기 이 상기 를 형성하는 2개의 피크점(peak point)의 이등분점 상측에 위치한 경우, 상기 균열 평면의 기울기 방향 계산 단계에서 계산된 상기 캘리퍼(caliper)의 중심을 기준으로 한 상기 탐침수단1의 접촉부의 방위각 은 일 수 있다. 여기서, 및 는 , , 하부에 위치하는 상기 시추공(borehole)(110)의 특정 횡단면으로부터 및 까지의 거리이다.In the present invention, the Remind me Azimuth angle of the contact portion of the probe means 1 based on the center of the caliper calculated in the step of calculating the inclination direction of the crack plane when located below the bisector of two peak points forming a silver Can be above Remind me Azimuth angle of the contact portion of the probe means 1 based on the center of the caliper calculated in the step of calculating the slope direction of the crack plane when located above the bisector of two peak points forming a silver Can be. here, And Is , , From a particular cross section of the
따라서, 상기 를 형성하는 2개의 피크(peak) 점의 이등분점을 라 한다면, 상기 균열 평면의 기울기 방향 계산 단계에서 계산된 상기 캘리퍼(caliper)의 중심을 기준으로 한 상기 탐침수단1의 접촉부의 방위각 은 Thus, the above The bisector of two peak points forming If so, the azimuth angle of the contact portion of the probe means 1 based on the center of the caliper calculated in the step of calculating the tilt direction of the crack plane silver
(단, ) (only, )
일 수 있다. 여기서, 및 는 , , 하부에 위치하는 상기 시추공(borehole)의 특정 횡단면으로부터 및 까지의 거리이고, 는 가 0보다 클 때는 1을, 0보다 작을 때는 -1을 갖는 함수이다.Can be. here, And Is , , From a particular cross section of the borehole And Distance to Is Is 1 if greater than 0 and -1 if less than 0.
본 발명에 있어서, 상기 캘리퍼(caliper)는 상기 시추공(borehole)의 중심축에 위치하고, 상기 탐침수단은 상기 시추공(borehole)의 내벽에 접촉하는 상기 탐침수단의 접촉부가 상기 캘리퍼(caliper)의 동일 원주면에서 상호 2π/3의 각을 이루도록 설치된다. In the present invention, the caliper is located on the central axis of the borehole, and the probe means is a contact portion of the probe means contacting the inner wall of the borehole in the same circle of the caliper (caliper) It is installed to form an angle of 2π / 3 to each other on the main surface.
본 발명에 있어서, 상기 탐침수단 중 일부만이 상기 균열 틈새에 접촉하는 경우 시추공의 내벽과 접촉함으로써 상기 캘리퍼(caliper)가 상기 시추공(borehole)의 중심으로부터 이심되지 않도록 하는 상기 활 모양의 밴드 스프링은 상기 탐침수단과 탐침수단 사이에 하나씩 설치되되, 상기 탐침수단이 부착된 횡단면 하부에 설치될 수 있다.In the present invention, the bow-shaped band spring for contacting the inner wall of the borehole when only a part of the probe means in contact with the crack gap so that the caliper is not eccentric from the center of the borehole It is installed one by one between the probe means and the probe means, it may be installed in the lower cross section attached to the probe means.
본 발명은 캘리퍼(caliper)에 돌출 형성된 아암(arm) 등의 탐침수단을 이용하여 공경검층을 실시하여 상기한 탐침수단과 균열 평면으로 인하여 시추공 내면에 형성된 균열 틈새와의 접촉점인 피크점(peak point)들 간의 상대 위치에 대한 정보를 취득함으로써, 지하 매질에 형성된 균열 평면의 기울기(dip) 및 기울기 방향(dip direction) 등을 계산할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a peak point that is a point of contact between a crack gap formed on an inner surface of a borehole due to the probe means and the crack plane is performed by performing a pore inspection layer by using a probe means such as an arm formed on a caliper. By acquiring the information on the relative position between the two, there is an advantage that can calculate the slope (dip) and the dip direction (dip direction) of the crack plane formed in the underground medium.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도2는 본 발명의 일실시예의 흐름도를, 도3은 본 발명의 일실시예에 있어서 지하 내부에서 균열평면을 시추공이 관통한 상태의 개략도를, 도4는 시추공(borehole) 내부에 캘리퍼(caliper)가 인입된 상태의 개략도를, 도5 (a)는 본 발명의 일실시예의 설명을 위한 시추공, 균열 평면 및 피크 점의 개략도를, 도5 (b)는 도5 (a)의 피크 점을 시추공의 횡단면상에 투영한 개략도 및 이 피크 점을 형성한 탐침수단의 개략적 평면도를 나타낸다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a flow chart of one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic view of a state in which a borehole penetrates a crack plane in an underground interior, and FIG. 4 is a caliper inside a borehole. Figure 5 (a) is a schematic view of the borehole, crack plane and peak point for explaining an embodiment of the present invention, Figure 5 (b) is a peak point of Figure 5 (a) A schematic projected on the cross section of the borehole and a schematic plan view of the probe means forming this peak point are shown.
도2를 참조하면 본 발명의 일실시예는 시추공(borehole) 형성 단계(S100), 캘리퍼 인입 단계(S200), 피크점(peak point) 상대 위치 확인 단계(S300), 균열 평면 경사각 계산 단계(S400) 및 균열 평면 기울기 방향 계산 단계(S500)를 포함한다.Referring to Figure 2 an embodiment of the present invention borehole (borehole) forming step (S100), caliper insertion step (S200), peak point relative positioning step (S300), crack plane inclination angle calculation step (S400) And the crack plane tilt direction calculation step (S500).
도3을 참조하면 시추공(borehole) 형성 단계(S100)에서는 지하 매질(100)에 시추공(borehole)(110)이 형성된다. 시추공(borehole)(110)은 지하 매질(100)에 형성된 균열 평면(120)을 관통하며 형성되는데, 시추공(borehole)(110)의 횡단면이 균열 평면(120)에 대하여 소정 각도 기울어지도록 형성된다. 따라서, 시추공(borehole)(110)의 내면에는 균열 평면(120)으로 인하여 시추공(borehole)(110)의 지름이 확장되며 균열 틈새(120T)가 형성된다.Referring to FIG. 3, in the borehole forming step S100,
도4를 참조하면 캘리퍼 인입 단계(S200)에서는 캘리퍼(caliper)(200)가 시추공(borehole)(110) 내에 인입된다. 캘리퍼(caliper)(200)는 후술하는 탐침수단(210)이 시추공(borehole)(110) 내에서 균열 평면(120) 하부 지점에 위치하도록 깊이 인입된다.Referring to FIG. 4, in a caliper insertion step S200, a
도4를 참조하면 캘리퍼(caliper)(200)는 몸체(200M)를 갖는데, 몸체(200M)의 외주면에는 탐침수단(210)이 돌출 형성된다. 탐침수단(210)은 그 말단부 또는 중간 소정 부분이 시추공(borehole)(110)의 내면과 접촉하도록 시추공(110)을 향하여 방사형으로 돌출 형성되는데, 시추공(borehole)(110)의 내면과 접촉하는 접촉부가 캘리퍼(caliper)(200)의 동일 원주면으로부터 상호 2π/3의 각을 이루도록 3개 형성된다. 이때, 3개의 탐침수단(210)은 아암(arm)일 수 있는데, 이 경우 그 말단부가 시추공(110)의 내면과 접촉하는 접촉부일 수 있다. 탐침수단(210)은 접촉부가 시추 공(110)의 내면에 접촉된 경우 그 접촉점이 시추공(110)의 동일 횡단면 상에 위치하고, 또한 이웃한 접촉점 사이의 거리가 일정해야 하므로, 3개의 아암 중 임의의 2개의 말단부가 시추공(borehole)(110)의 내면에 접촉하는 점 사이의 거리가 일정하도록 각 아암(arm)은 서로 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 각 아암은 캘리퍼(200)의 동일 횡단면에 부착된다.Referring to FIG. 4, the
도4를 참조하면 캘리퍼(caliper)(200)는 탐침수단(210) 중 일부만이 균열 틈새(120T)에 접촉하는 경우 캘리퍼(caliper)(200)가 시추공(borehole)(110)의 중심으로부터 이심되지 않고 시추공(borehole)(110)의 중심에 위치하도록, 캘리퍼(caliper)(200)로부터 시추공(110)을 향하여 방사형으로 형성되어 시추공(borehole)(110)의 내면과 접촉하는 중심 유지 수단(220)을 구비한다.Referring to FIG. 4, the
도4 (b)를 참조하면 중심 유지 수단(220)은 탐침수단(210)과 탐침수단(210) 사이에 하나씩 설치되는데, 도4 (a)를 참조하면 중심 유지 수단(220)은 탐침수단(210)이 형성된 캘리퍼(caliper)(200) 하부에 설치되는 활 모양의 밴드 스프링일 수 있다. 즉 활 모양의 밴드 스프링의 외측면이 시추공(borehole)(110)의 내면과 접촉함으로써 캘리퍼(caliper)(200)가 시추공(borehole)(110)의 중심으로부터 이심되지 않고 시추공(borehole)(110)의 중심에 위치되도록 한다. 따라서 밴드스프링이 벌어지는 힘은 탐침수단(210)이 벌어지는 힘보다 충분히 커야한다. 또한 밴드스프링이 벌어지는 힘은 캘리퍼(caliper)(200)의 상하 출렁거림을 방지할 수 있도록 충분히 커야 한다. 캘리퍼(caliper)(200)의 상단부에 연결된 와이어(230)가 길게 풀리면 캘리퍼(caliper)(200)의 출렁거림이 발생되는데 이는 데이터의 에러 발생 원인이 되므로 이를 방지할 필요가 있다.Figure 4 (b) With reference to the
도5를 참조하면 피크점(peak point) 상대 위치 확인 단계(S300)에서는 시추공(borehole)(110) 내벽에 형성된 균열 틈새(120T) 중 캘리퍼(caliper)(200)를 상부로 이동시킴에 따라 다수의 탐침수단(210)과 접촉되는 점인 다수의 피크점(peak point) 간의 상대 위치를 확인하게 된다.Referring to FIG. 5, the peak point relative position checking step (S300) is performed by moving a caliper (200) upward from a crack gap (120T) formed in an inner wall of a borehole (110). The relative position between the plurality of peak points (peak points) that are in contact with the probe means 210 is to be confirmed.
도5 (a)를 참조하면 캘리퍼(caliper)(200)를 상부로 이동시킴에 따라 탐침수단1(211)이 균열 틈새(120T)에 가장 먼저 접촉하여 균열 틈새(120T)에 미소 깊이 인입되면서 피크점(peak point)1()을 생성하고, 다음으로 탐침수단3(213)가 균열 틈새(120T)에 접촉하여 균열 틈새(120T)에 미소 깊이 인입되면서 피크점(peak point)3()를 생성하고, 끝으로 탐침수단2(212)가 균열 틈새(120T)에 접촉하여 균열 틈새(120T)에 미소 깊이 인입되면서 피크점(peak point)2()을 생성한다. 캘리퍼(caliper)(200)는 하부에서 상부로 이동함에 따라, 특히 균열 틈새(120T)를 통과할 때도 회전하지 않는다. 또한 탐침수단(211, 212, 213)은 그 어느 하나의 접촉부가 균열 틈새(120T)에 인입되어 벌어질 때 나머지 탐침수단에 영향을 미치지 않고 각각 개별적으로 벌어진다.Referring to FIG. 5 (a), as the
피크점(peak point) 상대 위치 확인 단계(S300)에서는 상기 3개의 피크점(peak point) , , 중 2개의 피크점(peak point)이 시추공(borehole)(110)의 종방향을 따라 이루는 거리인 종방향 거리 중 최대 거리인 종방향 최대 거리 및 , 종방향 최소 거리 를 측정한다. 여기서, 탐침수단1(211), 탐침수단 2(212) 및 탐침수단3(213)은 3개의 탐침수단(210)을 시계방향을 따라 순서대로 구분한 것이다. 또한, 상기 이 상기 를 형성하는 2개의 피크점(peak point)의 이등분점 하측에 위치한다면 도5 (b)와 같이 도5 (a)에 해당하는 상태의 피크점 및 이 피크점을 형성한 캘리퍼(200)의 탐침수단(210)을 시추공(110)의 횡단면(110S) 상에 투영한 개략도를 얻을 수 있다. 도5 (b)에서 , , 은 각각 , , 를 시추공(110) 횡단면(110S) 상에 투영한 점이다. 본 발명의 일실시예에 있어서 는 균열 평면(120)의 기울기 방향과 동일한 방향으로 위치한 (도5 (b)의 점 과 점 를 이은 선분)의 연장선과 시추공(110)의 횡단면(110S)의 중심으로부터 , , 를 이은 선분이 이루는 각 중 최소각을 나타내는데, 도5 (b)의 경우 는 의 연장선과 시추공(110)의 횡단면(110S) 중심으로부터 를 이은 선분이 이루는 각이 된다. 즉, 피크점(peak point) 상대 위치 확인 단계(S300)로부터 얻어진 다수의 피크점(peak point) 간의 상대 위치와 탐침수단(210)의 구조로부터 도5 (a) 및 도5 (b)와 같은 도면을 얻을 수 있다.Peak point relative position checking step (S300) the three peak points (peak point) , , The maximum distance in the longitudinal direction, which is the largest distance among the longitudinal distances, the distance between two peak points of the
도5 (a)를 참조하면 균열 평면 경사각 계산 단계(S400)에서는 상기 다수의 피크점(peak point)(, , ) 간의 상대 위치를 이용하여 균열 평면(120)이 시추공(borehole)(110)의 횡단면(110S)과 이루는 경사각인 균열 평면 경사각 를 계산하게 된다.Referring to Figure 5 (a) in the crack plane tilt angle calculation step (S400) the plurality of peak points (peak point ( , , Crack plane inclination angle which is the inclination angle of the
도5 (b)를 참조하면 피크점(peak point)(, , )의 시추공(borehole)(110)의 횡단면(110S) 상에의 투영점인 , , 상호 간의 거리 는 균열 틈새(120T)에 인입되는 탐침수단(211, 212, 213) 말단부의 길이를 무시하면 시추공(borehole)(110) 내면에 접촉한 상태에서의 탐침수단(211, 212, 213)의 접촉부 사이의 거리와 동일하다. 따라서, 시추공(borehole)(110)의 지름을 라 하면, 이 된다.Referring to Fig. 5 (b), the peak point ( , , ) Is the projection point on the
도5 (a) 및 도5 (b)로부터 와 및 사이에 아래의 수학식이 성립한다.From Figs. 5 (a) and 5 (b) Wow And The following equation holds in between.
수학식1 및 수학식2로부터 아래의 수학식3을 얻는다.
수학식3을 정리하면 아래의 관계식을 얻는다.Arrange
위의 관계식과 의 관계식을 이용하면 아래의 수학식4를 얻는다.With the relation above Using Equation 4, we obtain Equation 4 below.
수학식4를 수학식2에 대입하면 아래의 수학식5를 얻는다.Substituting Equation 4 into
따라서 균열 평면(120)의 경사각 는 아래의 수학식6과 같다.Thus the angle of inclination of the
도5 (b)를 참조하면 균열 평면 기울기 방향 계산 단계(S500)에서는 상기 다수의 피크점(peak point)(, , ) 간의 상대 위치를 이용하여 균열 평면(120)의 기울기 방향을 계산하게 된다.Referring to Figure 5 (b) in the crack plane tilt direction calculation step (S500) the plurality of peak points (peak point ( , , The inclination direction of the
도5 (b)를 참조하면 균열 평면 기울기 방향 계산 단계(S500)에서는 먼저 균열 평면의 기울기의 방위각을 0이라 가정한 상태에서 캘리퍼(caliper)(200)의 중심을 기준으로 한 탐침수단1(211)의 접촉부의 방위각 을 계산한다. 그런데, 은 균열 평면의 기울기의 방위각을 0으로 가정하고 구한 값이므로 실제 균열 평면의 기울기의 방향 를 구하기 위하여는 캘리퍼(caliper)(200)의 중심을 기준으로 한 탐침수단1(211)의 접촉부의 실제 방위각 을 알아야 한다. 은 캘리퍼(caliper)(200) 중심에 나침판을 부착시키는 방법 등에 의하여 측정할 수 있다. 따라서, 균열 평면 기울기 방향 계산 단계(S500)에서는 균열 평면(120)의 기울기의 방향 를 로 계산하게 된다.Referring to FIG. 5 (b), in the calculation of the crack plane inclination direction (S500), first, the probe means 1 (211) based on the center of the
이하, , , 의 상대 위치에 따라 균열 평면 기울기 방향 계산 단계(S500)에서 계산된 에 대하여 살펴본다.Below, , , Calculated in the calculation of the slope plane inclination direction according to the relative position of (S500) Take a look at
상대 위치1: 이 를 형성하는 2개의 피크(peak) 점의 이등분점 하측에 위치한 경우의 Relative Position 1: this Is located below the bisector of the two peaks forming
도5 (a) 및 도5 (b)는 이 상기 를 형성하는 2개의 피크(peak) 점의 이등분점 하측에 위치한 상태에서의 이 인 도면이다. 이때 항상 를 만족한다. 여기서, 및 는 , , 하부에 위치하는 시추공(borehole)(110)의 특정 횡단면으로부터 및 까지의 거리이다. 5 (a) and 5 (b) Remind me Is located below the bisector of the two peaks that form this Drawing. Always . here, And Is , , From a specific cross section of the borehole 110 located below And Distance.
시추공(borehole)(110)의 종방향을 따라 와 가 이루는 거리인 와 의 종방향 거리를 라 정의한다. 따라서 도5 (a) 및 도5 (b)를 참조하면, 아래의 수학식7을 얻을 수 있다.Along the longitudinal direction of the borehole 110 Wow Is the distance Wow Longitudinal distance of It is defined as Therefore, referring to FIGS. 5A and 5B, the following Equation 7 can be obtained.
수학식7에서 도5 (b)로부터 의 관계를 이용하였다.From Equation 7 from Fig. 5 (b) The relationship of was used.
수학식7로부터 의 관계가 성립하므로 아래의 수학식8을 얻는다.From equation (7) Since the relationship between is established, Equation 8 below is obtained.
수학식8에서 의 관계를 이용하였다.In Equation 8 The relationship of was used.
이와 마찬가지로, 인 경우에는 언제나 이고, 은 아래의 수학식 9로 표현된다.Similarly, Is always ego, Is expressed by Equation 9 below.
따라서 수학식 8과 9를 일반화된 형태로 표현하면 이 를 형성하는 2개의 피크(peak) 점의 이등분점 하측에 위치한 경우에 다음의 수학식 10과 같은 을 얻는다.Therefore, when the equations 8 and 9 are expressed in generalized form, this In case it is located below the bisector of two peak points forming the following equation (10) Get
상대 위치2: 이 를 형성하는 2개의 피크점(peak point)의 이등분점 상측에 위치한 경우의 Relative Position 2: this Is located above the bisector of two peak points that form
상대 위치1에서와 유사한 방법으로 상대 위치2에서는 아래의 수학식 11과 같은 을 얻는다.In the same manner as in the relative position 1, in the
여기에서 를 형성하는 2개의 피크(peak) 점의 이등분점을 라 한다면, 상기 수학식 10, 11은 다음의 수학식 12와 같은 한 개의 식으로 정리된다.From here The bisector of two peak points forming In this case, Equations 10 and 11 are summarized as one equation as in Equation 12 below.
단, 이다.only, to be.
여기서, 및 는 , , 하부에 위치하는 상기 시추공(borehole)(110)의 특정 횡단면으로부터 및 까지의 거리이며, 함수 는 가 0보다 클 때는 1을, 0보다 작을 때는 -1을 가진다. here, And Is , , From a particular cross section of the borehole 110 located below And Distance to, function Is Has 1 if greater than 0, and -1 if less than 0.
따라서, 균열 평면 기울기 방향 계산 단계(S500)에서는 상기한 의 관계식과 , , 의 상대 위치에 따라 수학식12를 이용하여 균열 평면(120)의 기울기의 방향 를 계산할 수 있다.Therefore, the crack plane tilt direction calculation step (S500) described above The relationship between , , Direction of the slope of the
한편, 수학식6으로부터 균열 평면(120)의 경사각 가 주어진 경우 가 가장 크려면 는 이어야 하며, 가 가장 작으려면 는 0이어야 한다. 또한 이론상 가 를 중심으로 하여 좌측 또는 우측으로 회전된 상태에서 캘리퍼(caliper)(200)가 상승한다 하더라도 는 변하지 않아야 하므로 수학식6에서 대신 를 대입한다 하더라도 식이 성립하여야 한다.On the other hand, the inclination angle of the
따라서 수학식6의 근호 안의 식에 대신 를 대입하면,Therefore, the expression in the root of Equation 6 instead If you substitute,
로서 원래의 근호 안의 식과 같아지므로 이 원리가 입증되며, 따라서 대신 을 대입하여도 된다. 또한 수학식2에서 의 조건은 실제 까지 확장되나 로 제한될 수 있는 것도 위 식으로 설명된다.This principle is proven because it is equal to the expression in the original radical as instead You may substitute. Also in
지하수 흐름과 관련된 연구나 석유시추 등을 목적으로 암반에 시추공을 굴착하는 경우 균열의 위치, 기울기, 기울기 방향 및 폭 등에 대한 해석은 매우 중요하다. 따라서 현장에서 공경검층을 통하여 이들을 해석할 수 있다면 매우 유용할 것이다. 그러나 기존 검층기들은 탐침수단이 시추공(110)의 내벽과 접촉할 때 민감도가 떨어져 정확한 해석에 어려움이 많을 뿐 아니라 탐침수단이 균열 틈새(120T)를 통과할 때 동시에 움직여서 해석이 곤란한 문제점이 있다. 본 발명에 따른 일실시예는 시추공(110)의 내벽에 접촉되는 탐침수단의 말단부를 좀 더 정밀하게 만들고 탐침수단이 시추공(110)의 내벽의 균열 틈새(120T)를 통과할 때 각각 분리되어 따로 개별적으로 움직이게 함으로써 공경검층을 통해서 균열 평면의 주향, 경사 및 균열의 폭의 변화와 발달 방향 등 균열에 대한 좀더 정확하고 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.When digging a borehole in a rock for research on groundwater flow or for oil drilling, the analysis of the location, inclination, direction and width of cracks is very important. Therefore, it would be very useful to be able to interpret them in the field through the hard boulder. However, existing collectors have a problem that the sensitivity is difficult to accurately analyze when the probe means is in contact with the inner wall of the
한편, 본 발명에 따른 또 다른 일실시예는 상기한 공경검층을 통한 균열의 해석 방법을 수행하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 또 다른 일실시예는 상기한 공경검층을 통한 균열의 해석 방법에 관한 일실시예를 포함한 본 발명에 따른 공경검층을 통한 균열의 해석 방법을 수행하기 위한 프로그램이 내장된 기록매체에 관한 것이다.On the other hand, another embodiment according to the present invention relates to a recording medium in which a program for performing the method of analyzing the cracks through the pore inspection layer is stored. That is, another embodiment of the present invention includes a recording medium in which a program for carrying out the method of analyzing cracks through a pore diameter layer according to the present invention includes an embodiment of the method of analyzing cracks through a pore diameter layer. It is about.
도1 (a) 및 도1 (b)는 종래의 공경검층기의 개략도.Figure 1 (a) and Figure 1 (b) is a schematic diagram of a conventional pore logging device.
도2는 본 발명의 일실시예의 흐름도.2 is a flow diagram of one embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 일실시예에 있어서 지하 내부에서 균열평면을 시추공이 관통한 상태의 개략도.Figure 3 is a schematic view of a state in which the borehole penetrates the crack plane in the basement interior in one embodiment of the present invention.
도4는 시추공(borehole) 내부에 캘리퍼(caliper)가 인입된 상태의 개략도.4 is a schematic view of a state in which a caliper is inserted into a borehole.
도5 (a)는 본 발명의 일실시예의 설명을 위한 시추공, 균열 평면 및 피크 점의 개략도.Figure 5 (a) is a schematic diagram of the borehole, crack plane and peak point for explaining one embodiment of the present invention.
도5 (b)는 도5 (a)의 피크 점을 시추공의 횡단면상에 투영한 개략도 및 이 피크 점을 형성한 탐침수단의 개략적 평면도.Fig. 5B is a schematic plan view of projecting the peak point of Fig. 5A on the cross section of the borehole, and a schematic plan view of the probe means forming the peak point;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100:지하 매질 110:시추공(borehole)100: Underground medium 110: Borehole
110S:시추공(borehole)의 횡단면110S: Cross section of borehole
120:균열 평면 120T:균열 틈새120: crack
210:탐침수단 211:탐침수단1210: probe means 211: probe means 1
212:탐침수단2 213:탐침수단3212: probe means 2 213: probe means 3
220:밴드 스프링220: band spring
P1:피크점(peak point)1 P2:피크점(peak point)2P 1 : peak point 1 P 2 :
P3:피크점(peak point)3P 3 :
P1', P2', P3':P1, P2, P3의 시추공의 횡단면 상에의 투영점P 1 ', P 2 ', P 3 ': Projection point on the cross section of the borehole of P 1 , P 2 , P 3
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논문(2003.2)* |
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