규산성 퇴적암의 연속적인 기계적 프로파일링을 위한 유압식 회전 시추 공정의 디지털화

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3701(2023) 이 기사 인용

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유압식 회전 드릴링은 고체 지구 연구에 필수적인 정보와 핵심 샘플을 제공할 수 있습니다. 실제 현장 시추 데이터를 기록하고 수력학적 회전식 코어링 프로세스를 분석하는 것은 어렵지만 지구물리학과 지질학에서 대규모 시추 정보를 활용하는 데 유망합니다. 이 논문은 드릴링 공정 모니터링(DPM) 기술을 채택하고 108m 깊이의 드릴홀을 따라 규산질 퇴적암의 프로파일을 작성하기 위해 변위, 추력 압력, 상향 압력 및 회전 속도의 4가지 매개변수를 실시간 시리즈로 기록합니다. 107개 선형 구역의 디지털화 결과는 표면 퇴적물(성토, 황토, 자갈 토양), 이암, 미사질 이암, 사암 및 미세한 사암을 포함하여 굴착된 지질 물질의 공간적 분포를 나타냅니다. 0.018~1.905m/min의 일정한 드릴링 속도는 드릴링된 지질 물질의 현장 코어링 저항을 나타냅니다. 또한, 일정한 드릴링 속도는 단단한 암석에 대한 토양의 강도 품질을 식별할 수 있습니다. 모든 퇴적암과 7개 토양 및 암석의 개별 유형에 대해 6가지 기본 강도 품질 등급의 두께 분포를 제시합니다. 본 백서에서 결정된 현장 강도 프로파일은 드릴홀을 따라 지반물질의 현장 기계적 거동을 평가하고 평가하는 데 사용될 수 있으며 지하 구조와 지질 지층의 공간적 분포를 결정하기 위한 새로운 기계적 기반 평가를 제공할 수 있습니다. 서로 다른 깊이의 동일한 지층이 서로 다른 기계적 거동을 가질 수 있기 때문에 이는 중요합니다. 결과는 디지털 드릴링 데이터를 통한 지속적인 현장 기계적 프로파일링에 대한 새로운 정량적 측정을 제공합니다. 이 논문의 결과는 현장 지반 조사를 개선하고 업그레이드하기 위한 새롭고 효과적인 방법을 제공할 수 있으며, 연구원과 엔지니어에게 현재 시추 프로젝트의 실제 데이터를 디지털화하고 활용할 수 있는 새로운 도구와 귀중한 참고 자료를 제공할 수 있습니다.

드릴링, 특히 유압식 회전식 코어링 드릴링은 고체 지구에 대한 지구물리학적 및 지질학적 연구를 위한 코어 샘플 및 관련 정보를 제공하는 일반적이고 필수적이며 중요한 작업입니다1. 관련 시추 정보는 전 세계적으로 고체 지구 관측소의 디지털화가 증가함에 따라 점점 더 학제 간 연구의 초점이 되었습니다2. Flinchumet al. 화강암 융기부 아래의 지하 구조를 추론하기 위해 유압식 회전 코어링 공정에서 얻은 코어 샘플의 지진 굴절 데이터와 물리적 상태를 사용했습니다. Allenet al. 하나의 100.6m 드릴홀을 따라 코어 샘플의 실험실 테스트 결과를 통해 단층 코어와 손상 영역을 모두 중복 인쇄하는 30m 두께의 변경 영역이 있음을 밝혔습니다4. 드릴홀에서 추출한 코어 샘플에 대한 실험실 측정은 기계적 및 지구물리학적 특성5,6,7에 대한 다운홀 변화를 정량화하는 데 널리 사용됩니다.

그러나 많은 드릴홀에 대한 실험실 핵심 측정 및 일부 현장 테스트는 특히 지구물리학 연구가 종종 집중되는 일부 복잡한 지질 환경에서 엄청나게 비용이 많이 들고 물류적으로 어려울 수 있습니다3. 실제로 시추 자체는 지질 물질 특성에 대한 현장 측정으로 간주될 수도 있습니다8,9,10. 시추 공정의 부산물인 시추 속도(또는 침투율)와 같은 시추 매개변수에 대한 대규모 사실 데이터가 수집 및 활용되지 않았습니다. 여기에는 기계적, 지구물리학적 정보가 포함될 수 있습니다. 실제 데이터를 이용한 시추 과정의 디지털화는 어려운 일이지만 견고한 지구에서의 연구는 유망합니다.

몇몇 연구자들은 시추 정보 연구에 중점을 두었습니다. Rizzoet al. 드릴홀의 디지털 전기 신호를 사용하여 유압 전도도 분포를 식별했습니다. 현장 변형 정보는 4게이지 시추공 변형계(FGBS)12를 통해 모니터링 및 분석되었습니다. 시추 중 측정(MWD) 기술은 석유 및 광업 과학 및 공학13,14,15에서 침투 속도, 추력 압력 및 회전 속도의 시추 매개 변수를 측정하는 데 사용되었습니다. Yueet al. 드릴링 공정 모니터링(DPM) 기술을 발명하고 실제 데이터 측정 및 분석에서 실시간 계열 방법을 개발했습니다10,16.