소구경 시추공에서의 중성자검층 수치모델링 연구 (A study on slim-hole neutron logging based on numerical simulation)

이 연구에서는 국내에서 연구가 미약했었던 중성자검층 수치모델링을 이용하여 다양한 시추공 환경에서의 검출기 반응을 분석하였다. 이를 위해 중성자검층 환경을 MCNP 알고리듬으로 구현하여 시뮬레이션을 수행하였다. MCNP 알고리듬은 방사선 수송 시뮬레이션이 및 3차원 기하구조 표현이 가능하여 다양한 분야에서 전세계적으로 많이 이용되고있다. 먼저 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해, 기존 연구의 검출기반응 결과 그래프를 이용하여 비교 분석하였다. 중성자검층 반응 분석이 가능한 중성자 검층기의 일반적인 특징에 기초하여 수학적으로 중성자검층기 모형을 구성하여 반응을계산하였다. 먼저, 석회암, 사암, 돌로마이트 등과 같은 매질에서 공극률을 다양하게 변화시켜 가며 수치 계산함으로써,이 연구에서 고려하고 있는 중성자검층기의 교정곡선(calibration chart)을 도출하였다. 이에 기초하여, 실제 중성자검층 시고려해야 할 공내수 유무에 의한 반응 변화, 염수가 중성자검층에 미치는 영향 등을 분석함으로써 시추공 환경 변화에따라 보다 정확하게 공극률을 해석할 수 있는 기틀을 마련하고자 한다.

This study provides an analysis on results of neutron logging for various borehole environments through numerical simulation based on a Monte Carlo N-Particle (MCNP) code developed and maintained by Los Alamos National Laboratory. MCNP is suitable for the simulation of neutron logging since the algorithm can simulate transport of nuclear particles in three-dimensional geometry. Rather than simulating a specific tool of a particular service company between many commercial neutron tools, we have constructed a generic thermal neutron tool characterizing commercial tools. This study makes calibration chart of the neutron logging tool for materials (e.g., limestone, sandstone and dolomite) with various porosities. Further, we provides correction charts for the generic neutron logging tool to analyze responses of the tool under various borehole conditions by considering brine-filled borehole fluid and void water, and presence of borehole fluid.