지하 지층의 확인은 지표면 지질조사, 시추코어 분석, 시추코어 관찰, 물리검층자료 분석 등의 다양한 방법을 이용한다. 이 가운데 물리검층 자료는 원위치에서 연속적으로 물성을 제공하므로 시추코어 분석 자료와 더불어 지층의 확인에 활용되고 있다. 본 연구에서는 완전파형 음파검층과 밀도검층 자료에서 이방성 변수를 구하고 이를 이용하여 지층의 구분에 적용하고자 하였다. 톰슨 이방성 변수(${\varepsilon},\;{\delta},\;{\eta}$)는 바쿠스(Backus) 평균법을 P파와 S파 속도, 밀도검층 자료에 적용하여 계산하였다. 이와 같은 방법을 캐나다 블랙풋의 물리검층 자료에 적용한 결과, 12개 구간으로 지층을 구분 할 수 있 수 있었다. 즉, 탄성파 속도 이방성을 반영하는 톰슨 이방성 값의 변화에서 지층의 구분이 가능하였고 지층 구분에 많이 이용하는 자연감마선검층 자료가 없는 경우에도 톰슨 이방성 변수를 이용하여 지층 구분이 가능함을 알 수 있었다.
지하 지층의 확인은 지표면 지질조사, 시추코어 분석, 시추코어 관찰, 물리검층 자료 분석 등의 다양한 방법을 이용한다. 이 가운데 물리검층 자료는 원위치에서 연속적으로 물성을 제공하므로 시추코어 분석 자료와 더불어 지층의 확인에 활용되고 있다. 본 연구에서는 완전파형 음파검층과 밀도검층 자료에서 이방성 변수를 구하고 이를 이용하여 지층의 구분에 적용하고자 하였다. 톰슨 이방성 변수(${\varepsilon},\;{\delta},\;{\eta}$)는 바쿠스(Backus) 평균법을 P파와 S파 속도, 밀도검층 자료에 적용하여 계산하였다. 이와 같은 방법을 캐나다 블랙풋의 물리검층 자료에 적용한 결과, 12개 구간으로 지층을 구분 할 수 있 수 있었다. 즉, 탄성파 속도 이방성을 반영하는 톰슨 이방성 값의 변화에서 지층의 구분이 가능하였고 지층 구분에 많이 이용하는 자연감마선검층 자료가 없는 경우에도 톰슨 이방성 변수를 이용하여 지층 구분이 가능함을 알 수 있었다.
For the formation identification, surface geological survey, drill core analysis, core description and well log analysis are widely used. Among them well log analysis is a popular method with drill core analysis, since it measures continuously physical properties at in-situ. In this study we calcula...
For the formation identification, surface geological survey, drill core analysis, core description and well log analysis are widely used. Among them well log analysis is a popular method with drill core analysis, since it measures continuously physical properties at in-situ. In this study we calculated Thomsen anisotropic parameters (${\varepsilon},\;{\delta},\;{\eta}$) after applying Backus averaging method to the P wave velocity, S wave velocity, and density logs. The well log data application of Blackfoot, Canada, shows the formation could be divided by 12 layers. This shows that Thomsen anisotropic parameters for identifying formation using anisotropic parameters is useful if there is no natural gamma log that is widely used for the formation identification.
For the formation identification, surface geological survey, drill core analysis, core description and well log analysis are widely used. Among them well log analysis is a popular method with drill core analysis, since it measures continuously physical properties at in-situ. In this study we calculated Thomsen anisotropic parameters (${\varepsilon},\;{\delta},\;{\eta}$) after applying Backus averaging method to the P wave velocity, S wave velocity, and density logs. The well log data application of Blackfoot, Canada, shows the formation could be divided by 12 layers. This shows that Thomsen anisotropic parameters for identifying formation using anisotropic parameters is useful if there is no natural gamma log that is widely used for the formation identification.
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문제 정의
본 연구는 물리검층 자료(Vp, Vs, 밀도)를 활용하여 이방성 특성을 보이는 퇴적층에 대한 지층구분의 적용성을 시도 하였다. 지구내부 암석의 물리적 특성은 위치에 따라 물성이 변하는 불균질 특성뿐만 아니라 방향에 따라서도 물리적 특성이 변하는 이방성 성질을 지니고 있다.
가설 설정
지구내부 암석의 물리적 특성은 위치에 따라 물성이 변하는 불균질 특성뿐만 아니라 방향에 따라서도 물리적 특성이 변하는 이방성 성질을 지니고 있다. 따라서 실제 다양한 이방성을 고려한 물리적 특성을 파악하기에는 현실적으로 어렵기 때문에 단순화한 이방성 모형을 가정 하여 해석한다. 대표적인 이방성 모형은 수직 횡적등방성 (Vertical Transversely Isotropy: VTI) 매질로 가정하고 지층구조를 단순화 한 경우이다(Thomsen, 1986).
제안 방법
등방성 얇은 지층이 수평으로 겹겹이 쌓인 퇴적층은 탄성파 전파 방향에 따라 물성이 달라지는 이방성 특성을 보인다. 본 연구에서는 바쿠스 평균을 이용하여 물리검층자료 (Vp, Vs, 밀도)에서 이방성 변수를 구하고 이를 지층구분에 활용하였다. 캐나다 블랙풋 물리검층 자료의 P파 속도, S파속도, 밀도 자료에서 라메상수와 전단응력을 구하고 바쿠스 평균법을 적용하여 강성행렬 계수를 구하여 톰슨 이방성 변수를 계산하였다.
본 연구에서는 음파검층과 밀도검층 자료에서 이방성 변수 (ε, δ, η)를 구하는 Liner and Fei(2006)의 알고리즘을 살펴보고 지층 구분에 적용하는 공정도를 확립하였다.
이방성을 고려하여 물성을 구할 경우 더욱 정확한 지층 물성정보를 구할 수 있다. 여기에서는 완전파형 음파검층과 밀도검층 자료를 이용하여 이방성 변수를 구하는 과정을 살펴보기로 한다.
지금까지 VTI 매질에서 P파와 S파 속도, 밀도를 이용하여 이방성 변수를 구하는 과정을 살펴보았으며 이를 바탕으로 지층을 구분하는 흐름도를 Fig. 1에 나타내었다. Fig.
대상 데이터
Fig. 1흐름도와 같이 물리검층 자료(P파와 S파 속도, 밀도)에서 이방성 변수를 구하고 계산된 이방성 특성을 이용 하여 지층을 구분하는 과정을 캐나다 블랙풋 물리검층 자료 (Margrave et al., 1998)에 적용하였다. 현장 물리검층 자료는 완전파형 음파검층과 밀도검층 자료이고 측정 구간은 135.
5 feet에 해당된다. 적용한 구간은 P파와 S파 속도, 밀도 검층 자료가 함께 기록된 1,218.2~1,707.7 m 구간이다. 블랙풋 지역 지질구조는 구조트랩, 층서트랩으로 구성되었으며 소량의 가스가 발견되었지만 주로 석유가 매장된 탄화수소 저류층으로 알려져 있다.
, 1998)에 적용하였다. 현장 물리검층 자료는 완전파형 음파검층과 밀도검층 자료이고 측정 구간은 135.9~1,715.5 m이며 측정 간격은 15.24 cm이다. 이와 같은 측정 간격은 전형적인 석유 물리검층 자료취득 간격으로 0.
데이터처리
본 연구에서는 바쿠스 평균을 이용하여 물리검층자료 (Vp, Vs, 밀도)에서 이방성 변수를 구하고 이를 지층구분에 활용하였다. 캐나다 블랙풋 물리검층 자료의 P파 속도, S파속도, 밀도 자료에서 라메상수와 전단응력을 구하고 바쿠스 평균법을 적용하여 강성행렬 계수를 구하여 톰슨 이방성 변수를 계산하였다. 이 지역의 이방성 변수 ε 값의 변화는 0.
이론/모형
5. Anisotropic parameters from Bakus averaging method. Blue line for ε, green line for δ and red line for η, respectively.
1. Flow chart for calculating anisotropic parameters using Bakus averaging method.
지층의 이방성 성질은 지층 고유의 이방성 특성을 포함 하고 있는 경우, 지층 내부의 미세균열 때문에 발생하는 경우, 등방성을 갖는 얇은 지층이 겹겹이 쌓여서 생기는 경우 등을 들 수 있다. 등방성을 갖는 얇은 지층이 여러 겹으로 구성된 퇴적층에서 발생하는 이방성 특성은 바쿠스(Bakus) 평균법(1962)을 적용하여 계산한다. 바쿠스 평균법은 상하 지층의 두께를 고려하여 평균물성을 구하는 방법으로 유효 매질이론(Effective Medium Theory: EMT)(Jacobsen et al.
성능/효과
이방성 변수의 변화를 고려하여 모두 12개 구간의 지층으로 구분이 가능하였으며 이는 퇴적환경이 차이에 기인한 것으로도 해석할 수 있다. 또한 물리검층 자료를 이용한 시추공은 시추암편 자료만 있어 본 논문에서 제시한 방법이 효과적으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 결과적으로 퇴적층 지층에서 지층 구분은 다양한 물리검층 자료가 없는 경우나 시추코어나 암편 자료가 없는 경우라도 음파검층과 밀도검층 자료에서 계산한 이방성 변수를 이용하면 지층 구분이 가능할 것으로 예상된다.
후속연구
또한 물리검층 자료를 이용한 시추공은 시추암편 자료만 있어 본 논문에서 제시한 방법이 효과적으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 결과적으로 퇴적층 지층에서 지층 구분은 다양한 물리검층 자료가 없는 경우나 시추코어나 암편 자료가 없는 경우라도 음파검층과 밀도검층 자료에서 계산한 이방성 변수를 이용하면 지층 구분이 가능할 것으로 예상된다.
물리검층 자료를 이용한 시추공은 트리콘비트로 굴착한유가스 개발 시추공으로 따라서 시추암편(drill cutting)을 이용하여 지층을 구분해야 하는 경우이다. 따라서 본 논문에서 제시한 물리검층 자료에서 이방성 특성을 연속적으로 추정하여 지층을 구분하는 접근법은 유용하게 이용될 것으로 판단된다.
이와 같은 결과는 시추코어로그(Core log)나 머드로그 (Mud log)가 없는 경우, 또는 지층구분에 많이 이용되는 자연감마선검층 자료가 없는 경우에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 논문에서 제시하는 Fig. 1과 같은 흐름도의 방법은 향후, 퇴적층에 대한 시추 코어로그나 머드로그, 그리고 자연감마선검층을 포함하는 다양한 물리검층 자료의 확보가 가능한 경우, 적용의 신뢰성에 대한 검증을 보다 정량적으로 파악 할 수 있을 것으로 예상된다.
이와 같은 결과는 시추코어로그(Core log)나 머드로그 (Mud log)가 없는 경우, 또는 지층구분에 많이 이용되는 자연감마선검층 자료가 없는 경우에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 논문에서 제시하는 Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지하 지층의 확인은 어떤 방법을 이용하는가?
지하 지층의 확인은 지표면 지질조사, 시추코어 분석, 시추코어 관찰, 물리검층 자료 분석 등의 다양한 방법을 이용한다. 이 가운데 물리검층 자료는 원위치에서 연속적으로 물성을 제공하므로 시추코어 분석 자료와 더불어 지층의 확인에 활용되고 있다.
물리 검층의 장점은?
시추코어 분석결과는 비록 정확한 물성을 확인할 수 있지만 분석한 지점에서의 정보만을 확인할 수 있다. 물리 검층은 시추공에서 연속적인 물성을 구할 수 있어 암상, 지층두께, 풍화정도, 대수층의 유무 등 다양한 지층정보를 효과적으로 확인할 수 있는 방법이다. 물리검층을 이용하는 방법은 다소 주관적인 판단이 포함될 수 있는 지표 지질조사나 코어관찰 보다 객관적인 측정값을 가지고 분석하므로 상당 부분 정확한 지층구분 기준이 될 수 있다.
지하 지층의 확인 또는 구분은 주로 지표 지질조사, 물리 탐사, 시추코어, 물리검층 자료를 통해서 이루어지는데 각각 어떤 과정을 수행하는가?
지하 지층의 확인 또는 구분은 주로 지표 지질조사, 물리 탐사, 시추코어, 물리검층 자료를 통해서 이루어진다. 지표 지질조사의 경우 지표만을 대상으로 수행하며 좀 더 정확한 조사를 위해서는 시추코어로부터 물성을 직접 측정하여 구한다. 시추코어 분석결과는 비록 정확한 물성을 확인할 수 있지만 분석한 지점에서의 정보만을 확인할 수 있다. 물리 검층은 시추공에서 연속적인 물성을 구할 수 있어 암상, 지층두께, 풍화정도, 대수층의 유무 등 다양한 지층정보를 효과적으로 확인할 수 있는 방법이다. 물리검층을 이용하는 방법은 다소 주관적인 판단이 포함될 수 있는 지표 지질조사나 코어관찰 보다 객관적인 측정값을 가지고 분석하므로 상당 부분 정확한 지층구분 기준이 될 수 있다.
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