Effect of Borehole Fluid and Casing on the Borehole Electromagnetic Responses

공내수 및 케이싱이 시추공 전자탐사 반응에 미치는 영향

As a practical developing step of electromagnetic (EM) tomography technique, we quantitatively analyzed the effects of borehole fluid and casing on the borehole EM responses. The EM response turns out to have nothing to do with the property of the borehole fluid except in the close vicinity of the transmitter, which shows the wide perspective of the application of borehole EM. Single-hole responses in the presence of the steel casing throughly reflect those of the casing itself since its extremely high induction number or shallow skin depth. EM responses through steel casing do show the information of the host medium. In the near field region which corresponds to low frequency or the vicinity of the borehole, however, we can not separate the signal containing the information of the host from that of casing. Otherwise, the severe attenuation of energy in the casing at high frequencies renders the signal undetectable. The optimum frequency is, therefore, to be chosen to extract the information of the host considering both the property of the casing and the skin depth of the medium and the practical technique to determine the casing property through single-hole measurements is required.

지하 매질의 전기적 물성 분포를 영상화하기 위한 전자탐사 토모그래피 기술개발의 일환으로 시추공의 공내수 및 케이싱이 전자탐사 반응에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 먼저 시추공에 공내수가 존재할 때 공내수의 전기전도도를 달리하며 계산한 전자탐사 반응을 고찰한 결과, 단일 시추공 탐사의 경우 송신기에 인접한 곳을 제외하고는 전자탐사 반응은 공내수에 영향받지 않는다. 시추공간 전자탐사의 경우 역시 공내수의 영향을 무시할 수 있어, 전자탐사 토모그래피의 다양한 적용 가능성을 확인하였다. 시추공에 철재 케이싱이 설치되어 있을 때, 단일 시추공 전자탐사 반응은 전적으로 케이싱에 의한 반응이며 주변 매질에 의한 영향은 무시할 수 있는 수준이다. 한편 시추공간 탐사에서는 모암의 전기전도도에 따른 영향을 감지할 수 있으나, 시추공간의 거리가 모암의 표피심도에 비해 매우 가까우면, 근거리장 효과에 의해 모암의 영향이 미약하게 되며 반대로 시추공간의 거리가 멀 경우에는 케이싱에 의한 에너지의 극심한 감쇠로 인해 신호의 측정이 불가능해진다. 따라서 적정수준의 신호수준을 유지하며 모암의 반응을 얻기 위해서는 케이싱의 특성 및 모암의 표피심도를 동시에 고려하여 주파수 범위를 결정해야 하며, 특히 단일 시추공 자료를 이용하여 케이싱의 특성을 정확히 규명할 수 있는 현장탐사 기술의 도움이 요구된다.