몬테카를로 모사를 이용한 소구경용 밀도검층 자료의 시추공 환경보정

Abstract

물리검층은 지하 정보를 가장 정확하게 알아내는 방법으로서 석유탐사를 위한 지층평가나 지반조사, 지하수 검층, 환경조사 등에 쓰인다. 이 중 밀도검층은 감마선원을 이용하여 지층의 체적밀도를 구하는 방법으로서 공 안의 유체의 종류나 케이싱의 유무에 상관없이 쓰일 수 있다는 장점이 있다. 그러나 밀도검층의 가탐 심도는 낮고, 이에 따라 밀도검층 기기에 가까이 있는 공의 환경변화는 검출기 응답에 영향을 미치므로 정확한 지층의 체적밀도를 구하기 위해서 이에 대한 밀도검층보정이 필요하다. 밀도검층의 보정을 위해 여러 차례 실험이 수행된 바 있으나 이러한 실험은 다양한 환경을 재현하기 어렵고 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 시추공 환경에서의 밀도검층 응답을 계산하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 사용하였다. 본 연구에서 사용된 코드는 MCNP(Monte Carlo N_Particle) 코드이며, 이 코드의 검증을 위해 우리나라 지반조사에 널리 이용되는 Robertson Geologging 밀도검층 장비의 제원과 환경을 모사하여 기존에 수행되었던 실험 자료와 비교하였다. 코드의 신뢰성 확보 후, 공 환경 변화에 따른 검출기 응답을 살펴보기 위해서 공 크기와 매질의 밀도 변화에 따른 검출기 응답, 공내수의 밀도 변화에 따른 검출기 응답의 변화, 케이싱 유무에 대한 변화, 공벽으로부터의 검출기 이격거리에 대한 변화를 살펴보았다. 공경과 밀도의 변화에 따른 검출기의 응답을 그래프로 나타낸 결과 매질의 밀도가 증가함에 따라 감마선량이 감소하는 것을 보였고, 공경이 증가할수록 감마선량이 증가함을 보였다. 또한 이러한 그래프들을 이용하여 검출기에 들어온 감마선량을 매질의 밀도로 환산 가능함을 보였다. 공내수의 밀도 변화에 따른 검출기의 응답 그래프를 통하여 공 안의 유체 밀도가 증가함에 따라 검출기에 들어오는 감마선량이 감소하는 것을 살펴보았다. 또한 케이싱이 존재 시 검출기 응답을 케이싱이 없을 때와 비교함으로서 밀도가 작은 케이싱이라도 검출기 응답에 작기는 하지만 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. 마지막으로 이격거리에 대한 검출기응답 변화를 살펴본 결과 이격거리가 증가할수록 검출기 값이 증가하였고 이에 따라 밀도가 감소하는 경향을 보였다.

주요어: 밀도검층, 밀도검층보정, MCNP 코드, 공 환경 변화, 이격거리.