KR102064557B1 - Platform for developing borehole elemental concentration logging sonde - Google Patents

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KR102064557B1
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신제현
황세호
김기현
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한국지질자원연구원
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Abstract

The present invention relates to a platform for developing a rock component logging probe. The rock component logging probe includes a housing module, a neutron source, a gamma ray detector, and a shielding material module as key components. According to the present invention, in the probe platform, a test can be carried out while the material, size, installation position, and the like of the key components are being changed in various manners. Accordingly, the platform can be very useful in self-developing and optimizing the rock component logging probe. Moreover, an important technical issue of rock components is to secure standard gamma ray spectra by rock and chemical components, and the platform easily enables a variety of experiments, thereby being able to work very advantageously for data securement and standardization.

Description

중성자 선원 종류 및 차폐재의 두께 조절이 가능한 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼{PLATFORM FOR DEVELOPING BOREHOLE ELEMENTAL CONCENTRATION LOGGING SONDE}Platform for rock formation with rock composition with adjustable neutron source type and shielding thickness {PLATFORM FOR DEVELOPING BOREHOLE ELEMENTAL CONCENTRATION LOGGING SONDE}

본 발명은 지하의 물리적, 화학적 성질을 탐지하기 위한 물리탐사 및 물리검층 기술에 관한 것으로서, 특히 암석의 화학적 성분을 탐지하기 위한 암석구성분검층용 존데에 관한 기술이다. The present invention relates to a physical exploration and physical logging technology for detecting the physical and chemical properties of the underground, and more particularly, to a technique for the rock sphere composition logging for detecting the chemical composition of the rock.

물리검층(geophysical well logging)은 조사 대상이 되는 지층에 굴착한 시추공에 검층기(존데, sonde)를 삽입하여 온도, 압력, 밀도, 공극률, 수포화도, 전기비저항 등 암석의 물리적 성질을 파악하여 지층의 상태를 탐지하는 기술을 말한다. 이렇게 암석의 다양한 성질을 탐지하기 위하여 물리검층은 밀도검층, 전기비저항검층, 음파검층, 중성자검층 등 다양한 검층법으로 세분화된다. Geophysical well logging inserts a logging device (sonde, sonde) into the borehole excavated in the ground to be investigated to determine the physical properties of the rock such as temperature, pressure, density, porosity, water saturation, and electrical resistivity. The technology of detecting the state of the. In order to detect various properties of the rock, physical logging is subdivided into various logging methods such as density logging, electrical resistivity logging, sonic logging, and neutron logging.

물리검층은 석유의 매장량, 생산성 등을 파악하기 위한 것으로부터 출발하였지만, 현재에는 지하수, 이산화탄소 처분, 광물자원 탐사, 엔지니어링 분야 등으로 그 적용범위가 계속 확대되고 있다. The physical logging started from understanding oil reserves, productivity, etc., but the scope of application is now expanding to groundwater, carbon dioxide disposal, mineral resource exploration, and engineering.

앞에서 설명한 것처럼 물리검층은 암석의 “물리적” 성질을 파악하는 기술이었지만, 최근에는 암석의 “화학적” 성질, 즉 암석의 화학적 성분을 파악하는 것으로 발전되고 있다. 이러한 검층법을 설명의 편의상 “암석구성성분검층”이라 한다. As mentioned earlier, physical logging was a technique for identifying the "physical" properties of rock, but has recently been developed to understand the "chemical" properties of the rock, that is, its chemical composition. This logging method is called "rock component logging" for convenience of explanation.

암석구성성분검층은 존데(검층기)에 장착된 중성자선원에서 방출된 1795중성자가 지층의 구성 성분과 충돌하면서 발생되는 감마선을 디텍팅하여 지층의 화학적 구성 성분을 검층하는 방법을 말한다. 지층의 물리적 성질이 아니라 화학적 성분을 검층하는 방법으로서, 물리검층 기술에서 가장 최신의 기술이며 적용범위 역시 매우 넓다. The rock component logging is a method of detecting the chemical components of the strata by detecting gamma rays generated when 1795 neutrons emitted from the neutron source mounted on the sonde (collager) collide with the components of the strata. It is a method of logging chemical components, not physical properties of strata, and it is the latest in physical logging technology, and its scope of application is very wide.

이러한 암석구성성분검층은 슐럼버져(Schlumberrger), 베이커 휴즈(Baker-Hughes), 할리버튼(Halliburton)과 같은 소수의 메이져 물리검층 회사에서만 독점적으로 활용하고 있다. 이러한 글로벌 물리검층 회사에서는 장비를 판매하지 않을 뿐만 아니라, 장비의 제원, 자료처리 알고리즘 등에 대해서 공개하지 않으며 단지 고가의 암석구성성분검층 서비스만 제공하고 있다. These rock component logs are used exclusively by a few major physical logging companies, such as Schlumberrger, Baker-Hughes and Halliburton. Not only do these global physical logging companies sell equipment, they do not disclose equipment specifications, data processing algorithms, etc., and provide only expensive rock component logging services.

즉, 암석구성성분검층과 관련하여 존데의 물리적 제원, 검층 메뉴얼, 검층자료의 해석 및 처리 알고리즘 등의 기술은 벤치마킹 대상이 없어 독자 개발에 많은 어려움이 따른다. In other words, with regard to rock component logging, the technology such as Sonde's physical specifications, logging manual, and the interpretation and processing algorithms of the logging data do not have benchmarking targets, which leads to a lot of difficulties in independent development.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 암석구성성분검층 존데를 개발하기 위하여, 다양한 실험이 가능한 존데 개발용 플랫폼을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, in order to develop a rock component logging layer sonde, an object of the present invention is to provide a platform for the development of sonde.

한편, 본 발명에 따른 존데 개발용 플랫폼은 그 자체로서 존데의 기능을 수행할 수 있는 바, 본 발명은 암석구성성분검층 존데를 제공하는데 또 다른 목적이 있다. On the other hand, the Sonde development platform according to the present invention can perform the function of the sonde as it is, the present invention has another object to provide a rock component logging layer Sonde.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other unspecified objects of the present invention will be further considered within the range that can be easily inferred from the following detailed description and effects.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼은, 지각에 형성된 시추공의 공벽에 밀착설치되는 하우징모듈; 상기 하우징모듈 선단에 착탈가능하게 결합되어, 중성자를 방출하는 중성자선원; 상기 중성자선원으로부터 방출된 고속중성자가 지층과 반응하여 생성된 감마선을 감지하기 위한 것으로서 상기 하우징모듈에 결합되는 감마선검출기; 상기 중성자선원에서 방출된 고속중성자가 직접 상기 감마선검출기로 향하는 것을 방지하도록 상기 하우징모듈에서 상기 중성자선원과 감마선검출기 사이에 설치되며, 두께를 가변할 수 있는 차폐재모듈; 및 상기 감마선검출기에서 감지한 감마선 신호를 외부의 콘트롤러로 송신하도록 상기 하우징모듈에 결합되는 통신모듈;을 구비하는 것에 특징이 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a platform for developing a rock component logging zone Sonde, including: a housing module installed in close contact with a ball wall of a borehole formed in a crust; A neutron beam source detachably coupled to the front end of the housing module to emit neutrons; A gamma ray detector coupled to the housing module as a high-speed neutron emitted from the neutron source to sense gamma rays generated by reacting with the strata; A shielding module installed between the neutron source and the gamma ray detector in the housing module to prevent the fast neutrons emitted from the neutron source from directing to the gamma ray detector and having a variable thickness; And a communication module coupled to the housing module to transmit a gamma ray signal sensed by the gamma ray detector to an external controller.

본 발명에서, 상기 차폐재모듈은 복수의 차폐재를 적층시켜 상기 하우징모듈에 고정한 것으로서, 적층되는 차폐재의 개수에 따라 차폐재모듈의 두께가 조절가능한 것이 바람직하다. In the present invention, the shielding module is a stack of a plurality of shielding material is fixed to the housing module, it is preferable that the thickness of the shielding module can be adjusted according to the number of the shielding material is laminated.

본 발명의 일 예에서, 상기 하우징모듈은 외부 하우징과, 상기 외부 하우징에 삽입되며, 상기 감마선검출기가 설치되는 내부 하우징을 포함하여 이루어진다. 특히, 상기 외부 하우징은 복수의 분절이 상호 결합된 형태로 이루어져, 상기 분절의 개수에 따라 길이조절이 가능하다. In one embodiment of the present invention, the housing module includes an outer housing, and an inner housing inserted into the outer housing and in which the gamma ray detector is installed. In particular, the outer housing is formed of a plurality of segments coupled to each other, the length can be adjusted according to the number of segments.

본 발명의 일 예에서, 상기 중성자선원은 Am-Be 소재의 화학선원 또는 일정한 신호에 의해서만 중성자를 발생시키는 중성자발생장치(PNG, Pulsed Neutron Generator) 중 어느 하나이다. In one embodiment of the present invention, the neutron source is any one of a neutron generator (PNG) for generating neutrons only by a chemical source of Am-Be material or a predetermined signal.

본 발명에 따른 암석구성성분검층 개발용 존데 플랫폼을 이용하면, 하우징모듈의 재질과 길이, 중성자선원의 종류, 감마선검출기의 종류 및 설치위치, 차폐재의 종류, 크기, 두께 등을 자유롭게 가변하면서 실험을 수행할 수 있다. Using the Sonde platform for rock component logging according to the present invention, experiments can be made while freely varying the material and length of the housing module, the type of neutron source, the type and location of the gamma ray detector, the type, size, and thickness of the shielding material. Can be done.

암석구성성분검층은 수 많은 실험을 통해 고속중성자와 반응하여 각각의 암석(지층)에서 방출되는 감마선에 대한 데이터를 확보하고, 이 데이터들을 표준 데이터로 확보하는 것이 가장 큰 기술적 이슈이다. 본 발명에 따른 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼은 다양한 환경과 조건에서 실험을 가능하게 하는 바, 존데 개발에 있어서 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다. The most important technical issue is that rock constituent samples have data about gamma rays emitted from each rock (stratum) in response to high-speed neutrons through numerous experiments. The rock component logging sonde development platform according to the present invention enables the experiment in various environments and conditions, it can be very useful in the development of sonde.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if the effects are not explicitly mentioned herein, it is added that the effects described in the following specification and the provisional effects expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 암석구성성분검층 존데가 공벽에 설치된 모습을 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3은 암석구성성분검층 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼의 개략적 분리사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼의 개략적 종단면도이다.
도 6 및 도 7은 중성자선원의 종류를 선정하기 위한 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 8 내지 도 10은 감마선검출기의 종류, 크기 및 위치를 선정하기 위한 실험결과를 나타낸 것이다.
도 11 및 도 12는 차폐재의 종류 및 두께에 따른 중성자와 감마선의 선속을 나타낸 것이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
Figure 1 shows the rock component sample layer Sonde is installed on the hollow wall.
2 and 3 are diagrams for explaining the principle of rock component logging.
Figure 4 is a schematic exploded perspective view of the rock constituent logging zone Sonde development platform according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of the rock component logging sonde development platform shown in FIG. 4.
6 and 7 show experimental results for selecting the type of neutron source.
8 to 10 show the experimental results for selecting the type, size and location of the gamma ray detector.
11 and 12 show the flux of neutrons and gamma rays according to the type and thickness of the shielding material.
The accompanying drawings show that they are illustrated as a reference for understanding the technical idea of the present invention, by which the scope of the present invention is not limited.

본 발명은 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼에 관한 것이다. 본 발명을 구체적으로 설명하기에 앞서 도 1을 참고하여 암석구성성분검층에 대하여 개략적으로 소개한다. The present invention relates to a platform for rock component component sonde development. Prior to describing the present invention in detail, the rock component sample layer will be briefly described with reference to FIG. 1.

도 1을 참고하면, 암석구성성분검층은 조사대상이 되는 지반(g)에 시추공(h)을 굴착한 후, 존데(9, sonde)를 케이블(8)을 통해 윈치(미도시)에 매달아서 시추공(h)에 삽입한다. 존데(9)가 조사대상이 되는 심도에 도달하면, 존데(9)를 시추공벽에 밀착시켜서 검층을 수행한다. Referring to FIG. 1, the rock component logging layer excavates a borehole (h) in the ground (g) to be irradiated, and then suspends (9, sonde) to the winch (not shown) through the cable (8). Insert into the borehole (h). When the sonde 9 reaches the depth to be investigated, the sonde 9 is brought into close contact with the borehole wall to perform the logging.

존데(9)의 하단에 배치된 중성자선원(1)에서는 높은 에너지의 고속중성자(fast neutron)가 방사된다. 도 2를 참고하면, 고속중성자는 지층과 반응하면서 빠른 속도로 에너지를 상실하고 열중성자 영역(thermal energy level)으로 감속된다. 이 때, 고속중성자가 방사된 후 에너지가 약 1MeV 이하로 떨어지기 전(마이크로초 이내) 까지는는 지층과 비탄성산란(inelastic scattering) 상호 작용을 한다. 즉 고속중성자는 지층 내 물질의 원자핵(nucleus)과 충돌하여 원자핵을 여기시키고, 여기된 원자핵이 원래 상태로 복원되면서 비탄성산란감마선을 방출하게 된다. 반면, 중성자가 에너지를 더 상실하여 0.025eV 수준으로 떨어져 열중성자(thermal neutron)가 되면, 열중성자는 도 2에 도시된 바와 같이 지층 내 물질의 원자핵에 흡수되어 버리는 중성자포획(neutron capture) 현상이 나타난다. 중성자가 원자핵에 포획되는 과정에서 원자핵은 여기되었다가 복원되는 과정에서 포획감마선(capture gamma ray)을 방출하게 된다. In the neutron source 1 disposed at the bottom of the sonde 9, high energy fast neutrons are emitted. Referring to FIG. 2, the fast neutrons lose energy at a high speed as they react with the strata and decelerate to a thermal energy level. At this time, the high-speed neutrons emit inelastic scattering interactions with the strata until the energy drops below about 1 MeV (within microseconds). In other words, the fast neutrons collide with the nucleus of the material in the layer to excite the nucleus, and emit the inelastic scattering gamma rays when the excited nucleus is restored to its original state. On the other hand, when neutrons lose more energy and fall to 0.025 eV to become thermal neutrons, the thermal neutrons are absorbed by the neutron capture phenomenon that is absorbed by the atomic nuclei of the material in the strata as shown in FIG. appear. In the process of neutron capture in the nucleus, the nucleus is excited and emits capture gamma ray as it is restored.

중성자와의 상호작용에 의하여 지층에서 방출된 비탄성산란감마선 및 포획감마선은 도 1의 화살표(a)와 같이 존데(9)의 검출기(2)에서 측정된다. Inelastic scattering gamma rays and capture gamma rays emitted from the strata due to interaction with neutrons are measured at the detector 2 of the sonde 9 as shown by arrow (a) of FIG.

검출기(2)에서는 측정된 감마선의 스펙트럼을 구현하고, 이 스펙트럼을 각 화학원소의 고유한 성질인 표준스펙트럼(elemental standard spectrum)과 비교하여 지층의 암석 구성 성분을 파악할 수 있다. The detector 2 implements a spectrum of the measured gamma rays and compares the spectrum with an elemental standard spectrum, which is a unique property of each chemical element, to identify rock components in the strata.

각 원소의 표준스펙트럼은 표준으로 정해진 것은 아니며 각각 별도의 실험을 통해서 획득한다. 예컨대, 실리콘의 표준스펙트럼은 순수 사암(SiO2)으로 이루어진 모형 지층 블록을 만든 후 중성자 방출 및 감마선 검출을 통해 실험적으로 획득할 수 있다. 마찬가지로, 칼슘의 표준스펙터럼은 순수 석회암(CaCO3)으로 이루어진 모형 지층 블록을 만들어서 실험을 통해 얻을 수 있다. 또한 수소, 탄소 및 산소의 표준스펙트럼은 물로 채워진 탱크에서 실험을 하거나 오일(CnHm)로 채워진 탱크에서 실험을 통해 얻을 수 있다. 즉 원소의 표준스펙트럼은 별도로 정해진 것이 아니라, 이미 구성성분을 알고 있는 암석블럭을 이용하여 실험을 수행하여 데이터화한다. 다양한 원소, 암석블럭에 대한 실험을 통해 도 3에 도시된 바와 같은 표준 데이터 베이스를 확보한다. 다만 이러한 표준스펙트럼 역시 중성자선원이나 검출기의 종류에 따라 다르게 나타나기 때문에, 원소 고유의 스펙트럼이라기 보다는 중성자선원이나 검출기 등 특정한 존데에서 얻어지는 스펙트럼이라고 보는 것이 보다 정확하다. 따라서 존데의 구성부품이나 성질에 따라 표준스펙트럼이 서로 다르게 나타나며, 제조사별로 이러한 표준스펙트럼을 별도로 데이터베이스화 하여 사용하게 된다. The standard spectrum of each element is not defined as a standard but is obtained through separate experiments. For example, the standard spectrum of silicon can be obtained experimentally through neutron emission and gamma ray detection after making a model stratified block of pure sandstone (SiO2). Similarly, standard spectra of calcium can be obtained by experimenting with model strata blocks made of pure limestone (CaCO3). Standard spectra of hydrogen, carbon and oxygen can also be obtained by experimenting in tanks filled with water or in tanks filled with oil (CnHm). In other words, the standard spectrum of the element is not determined separately, but the experiment is performed using a rock block which already knows the components to make data. Experiments with various elements and rock blocks ensure a standard database as shown in FIG. 3. However, since the standard spectrum also appears differently depending on the type of neutron source or detector, it is more accurate to view the spectrum as being obtained from a specific sonde such as a neutron source or detector rather than an element-specific spectrum. Therefore, standard spectra appear differently depending on the components and properties of Sonde, and these standard spectra are used separately by manufacturers.

그리고 실제 지층에서 암석구성성분검층을 통해 감마선 스펙트럼을 획득한 후, 표준 데이터와 비교분석하여 지층의 구성성분을 파악하는 것이 암석구성성분검층의 기본적 원리이다. The basic principle of rock component logging is to obtain the gamma ray spectrum from the rock component in the actual strata and then to compare the data with the standard data to determine the components of the strata.

앞에서도 언급하였지만, 암석구성성분검층은 물리검층에서 가장 최신의 기술로서 석유/자원 탐사/개발 서비스를 하는 소수의 글로벌 기업에서만 자체적으로 개발하여 사용하고 있다. 존데의 설계사항은 물론, 원소의 표준스펙트럼 데이터도 자체적으로만 확보하여 사용하고 있으며, 외부에 공개하지 않는다. 이에 후발주자는 암석구성성분검층 기술 개발에서 벤치마킹의 대상이 없고 순수하게 자체 개발에 의존해야만 한다. As mentioned earlier, rock component logging is the latest technology in physical logging and is developed and used by only a few global companies that provide oil / resource exploration / development services. Sonde's design, as well as the standard spectral data of the elements are obtained and used only by itself, and are not disclosed to the outside. Therefore, latecomers are not subject to benchmarking in the development of rock component logging technology and must rely solely on their own development.

본 발명은 존데를 자체 개발하는데 사용하는 플랫폼에 관한 것이다. 즉 존데를 구성하는 여러 구성요소들의 재질, 성능, 설치위치 등을 다양하게 변경해가면서 실험을 수행할 수 있도록 하여 최적의 존데를 설계할 수 있게 하는 일종의 플랫폼에 관한 것이다. The present invention relates to a platform used to develop Sonde itself. In other words, it relates to a kind of platform that enables the design of the optimal sonde by allowing the experiment to be carried out while variously changing the material, performance, installation location, etc. of the various components constituting the sonde.

한편, 존데 개발용 플랫폼은 그 자체로서 암석구성성분검층 존데로서 기능할 수 있는 바, 본 발명에 따른 플랫폼은 존데로 활용될 수 있다는 점을 첨언한다. Meanwhile, the Sonde development platform can function as a rock component logging sonde by itself, adding that the platform according to the present invention can be utilized as sonde.

이하, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 암석구성성분검층 존데 설계용 플랫폼(이하 '존데 플랫폼'이라 함)에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings, the rock constituent sample logging sonde design platform according to the present invention (hereinafter referred to as "Zonde platform") will be described in more detail.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.However, in the following description of the present invention, if it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured by those skilled in the art with respect to the known functions related to the present invention, detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 일 예에 따른 존데 플랫폼(100)의 개략적 분리사시도이고, 도 5는 개략적 종단면도이다. 4 is a schematic exploded perspective view of the Sonde platform 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a schematic longitudinal cross-sectional view.

도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 존데 개발용 플랫폼(100)은 하우징모듈(30), 중성자선원(40), 감마선검출기(50), 차폐재모듈(60) 및 통신모듈(70)을 구비한다. 4 and 5, the Sonde development platform 100 according to an embodiment of the present invention includes a housing module 30, a neutron source 40, a gamma ray detector 50, a shielding module 60, and a communication module. (70).

하우징모듈(10)은 존데 플랫폼(100)의 본체로서 시추공벽에 밀착설치되는 것인데, 외부하우징(20)과 내부하우징(30)을 구비한다. 외부하우징(20)은 원통형으로 길게 형성된다. 본 발명에서 외부하우징(20)은 복수의 분절(21)로 이루어져 조립되는 분절(21)의 개수에 따라 존데의 길이를 가변할 수 있다는 특징이 있다. 분절(21) 사이의 결합은 다양한 방법으로 가능한데, 예컨대 분절의 양단에는 나사산이 형성되어 있어 분절들은 상호 나사결합될 수 있다. 외부하우징(20)의 후단에는 캡(22)이 결합되어 외부하우징(20) 내부를 밀폐시킨다. 캡(22)에는 전원선, 통신선 등이 통과될 수 있는 관통공이 형성될 수 있다. 또한 윈치 케이블이 연결된다. 외부하우징(20)은 스테인레스로 제조될 수 있으며, 대략 1~5mm 두께로 조절될 수 있다. 후술할 감마선검출기(50)는 외부하우징(20) 내측에 장착되기 때문에, 외부하우징(20)의 두께는 감마선이 가장 적게 차폐될 수 있도록 해야 한다. 다만, 존데는 지하 심부에 배치되기 때문에 두께가 너무 얇으면 내압성 및 내온성이 떨어져서 바람직하지 않다. 본 발명에서는 실험을 통해 감마선 차폐의 최소화 및 내압성을 고려하여 1~5mm의 두께를 제안하게 되었으며, 특히 1mm의 두께를 가지는 것이 감마선 차폐 최소화에 가장 적합한 것을 확인하였다. The housing module 10 is to be installed in close contact with the borehole wall as a main body of the Sonde platform 100, and has an outer housing 20 and an inner housing 30. The outer housing 20 is formed long in a cylindrical shape. In the present invention, the outer housing 20 is characterized in that the length of the sonde according to the number of the segment 21 is composed of a plurality of segments 21 can be assembled. Coupling between segments 21 is possible in a variety of ways, for example, threads are formed at both ends of the segments so that the segments can be screwed together. The rear end of the outer housing 20 is the cap 22 is coupled to seal the inside of the outer housing 20. The cap 22 may have a through hole through which a power line, a communication line, or the like may pass. The winch cable is also connected. The outer housing 20 may be made of stainless steel and may be adjusted to a thickness of approximately 1 to 5 mm. Since the gamma ray detector 50 to be described later is mounted inside the outer housing 20, the thickness of the outer housing 20 should be such that the gamma ray is least shielded. However, since the sonde is disposed in the deep underground, too thin thickness is not preferable because the pressure resistance and temperature resistance is poor. In the present invention, the experiment proposed a thickness of 1 to 5 mm in consideration of minimization and pressure resistance of the gamma ray, and in particular, it was confirmed that having a thickness of 1 mm is most suitable for minimizing gamma ray shielding.

또한 본 발명에 따른 존데 플랫폼(100)에는 감마선검출기 이외에 중성자검출기도 장착할 수 있는 바, 중성자 차폐 최소화도 중요한데, 중성자 차폐 최소화에서도 1mm 두께가 가장 효과적이라고 확인하였다. 재질의 측면에서는 중성자의 경우 스테인레스 316L이 가장 효과적이며, 감마선은 스테인레스 401이 가장 효과적인 것으로 파악되었다. 본 발명의 주된 목적은 감마선 검출이므로 외부하우징(20)은 1mm 두께의 스테인레스 401로 제조하였다. In addition, the Zonde platform 100 according to the present invention can be equipped with a neutron detector in addition to the gamma ray detector, it is also important to minimize the neutron shielding, it was confirmed that 1mm thickness is most effective in minimizing the neutron shielding. In terms of material, stainless 316L is the most effective for neutrons and stainless 401 is the most effective for gamma rays. Since the main object of the present invention is gamma ray detection, the outer housing 20 was made of stainless 401 having a thickness of 1 mm.

내부하우징(30)은 외부하우징(20) 내측에 삽입 설치되며, 후술하는 각종 구성부품들이 장착되는 곳이다. 본 실시예에서 내부하우징(30)은 종단면이 반원형 또는 호형으로 형성된다. The inner housing 30 is inserted and installed inside the outer housing 20 and is where various components described below are mounted. In this embodiment, the inner housing 30 is formed in a semi-circular or arc-shaped longitudinal section.

내부하우징(30)의 중앙부에는 감마선검출기(50)가 장착된다. 감마선검출기(50)의 위치, 보다 명확하게 말하면 중성자선원(40)과의 이격 거리는 암석구성성분검층에서 매우 중요한 요소이다. 즉 지층의 구성성분이나 선원의 종류, 검출기의 종류 등에 따라 지층에서 방사된 감마선이 집중되는 위치가 달라질 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 존데 플랫폼(100)은 다양한 조건과 환경에서 감마선 검출기의 최적 위치를 실험할 수 있도록 감마선검출기(50)의 설치위치가 가변될 수 있게 하였다. 설치위치 가변구조는 다양하게 채택할 수 있는데, 본 실시예에서는 내부하우징(30)의 내주면 양측에 길이방향을 따라 가이드레일(31)을 설치하고, 감마선검출기(50)는 가이드레일(31)에 끼워져 슬라이딩될 수 있도록 하였다. 가이드레일(31)은 대략 1m 정도의 길이로, 중성자선원과 감마선검출기 사이의 거리가 20~120cm 정도에서 변화시킬 수 있도록 하였다. 위치가 정해지면 나사 등을 이용해 감마선검출기(50)를 고정시킬 수 있다. A gamma ray detector 50 is mounted at the center of the inner housing 30. The location of the gamma ray detector 50, more specifically the distance from the neutron source 40, is a very important factor in the rock component detection layer. That is because the position where the gamma rays emitted from the strata are concentrated depends on the components of the strata, the type of source, and the type of detector. The Sonde platform 100 according to the present invention allows the installation position of the gamma ray detector 50 to be varied so that the optimum position of the gamma ray detector can be tested under various conditions and environments. The mounting position variable structure can be adopted in various ways, in this embodiment, the guide rails 31 are installed on both sides of the inner circumferential surface of the inner housing 30 along the longitudinal direction, and the gamma ray detector 50 is mounted on the guide rails 31. It was fitted so that it could slide. The guide rail 31 has a length of about 1m, and the distance between the neutron source and the gamma ray detector can be changed at about 20 ~ 120cm. Once the position is determined, the gamma ray detector 50 may be fixed using a screw or the like.

내부하우징(30)의 선단부는 차폐재모듈(60)이 설치되는 곳이다. 상대적 위치로 본다면 중성자선원(40)과 감마선검출기(50) 사이이다. 이 부분에는 일정 간격으로 오목하게 절개홈부(32)가 형성되어 있다. 절개홈부(32)는 차폐재의 두께를 조절하기 위한 것으로서, 차폐재모듈을 설명할 때 다시 설명하기로 한다. The front end of the inner housing 30 is where the shielding module 60 is installed. A relative position is between the neutron source 40 and the gamma ray detector 50. This portion is formed with a recess groove 32 concavely at regular intervals. Cutting groove 32 is to adjust the thickness of the shield, it will be described again when explaining the shield module.

중성자선원(40)은 중성자를 지층으로 방사하는 것으로서 하우징모듈(10)의 선단에 장착된다. 본 실시예에서 중성자선원(40)의 후단에는 나사산이 형성되어 있어, 하우징모듈(10)의 선단에 형성된 나사산과 상호 나사결합될 수 있다. 물론 나사결합 이외에 다양한 착탈구조를 통해, 중성자선원(40)을 하우징모듈(10)에 탈부착시킬 수 있다. 다양한 지층 조건에 따라 최적의 중성자선원을 선택하기 위해서는 다양한 선원에 대한 실험이 필요하므로 중성자선원을 하우징모듈에 탈부착할 수 있도록 하였다. The neutron source 40 radiates the neutrons into the strata and is mounted at the tip of the housing module 10. In the present embodiment, a screw thread is formed at the rear end of the neutron source 40, and may be mutually screwed with the screw thread formed at the front end of the housing module 10. Of course, through the various removable structure in addition to the screw coupling, the neutron source 40 can be detachable to the housing module (10). In order to select the optimal neutron source according to various stratum conditions, experiments with various sources are required, so that the neutron source can be attached and detached to the housing module.

이렇게 다양한 중성자선원을 탈부착 가능하게 함으로써 본 발명에 따른 존데 플랫폼을 이용하여 화학선원과 PNG(Pulsed Neutron Generator) 선원을 장착하여 실험을 수행할 수 있었다. PNG 선원은 펄스를 인가하는 경우에만 중성자가 방사되도록 조절가능한 선원이며, 화학선원은 핵분열 등 자체 반응을 통해 지속적으로 중성자를 방출한다. 화학선원으로는 아메리슘-베릴륨Am-Be) 선원을 사용하였다. 참고로 PNG 선원의 경우 제어를 위한 전자부품, 전원 및 케이블이 요청되는데, 중성자를 직접 방출하는 선원부만 외부에 탈부착되고, 전원, 케이블 등은 하우징 모듈 내에 설치된다. Thus, by attaching and detaching various neutron sources, experiments were carried out using chemical source and PNG (Pulsed Neutron Generator) source using the Sonde platform according to the present invention. The PNG source is a source that can be adjusted to emit neutrons only when a pulse is applied, and the chemical source continuously emits neutrons through self-reaction such as fission. As a chemical source, an americium-beryllium Am-Be source was used. For reference, in the case of the PNG source, electronic components, a power source, and a cable are required for control. Only a source source that directly emits neutrons is detached from the outside, and a power source and a cable are installed in the housing module.

참고로 Am-Be 선원을 사용한 실험 결과와, PNG 선원을 사용한 실험 결과를 도 6 및 도 7에 도시하였다. 도 6 및 도 7을 참고하면, 실험은 사암(sandstone) 블록에서 진행하였고, 중성자선원과 감마선검출기 사이의 거리는 60cm로 설정하였다. 총감마선 선속량(1/cm2)은 D-T PNG 선원은 4.79E-05이고, Am-Be 선원이 3.45E-05로서 PNG 선원이 더 높았고, 포획감마선 선속량은 화학선원이 더 높았다. 실험결과 자체가 중요한 것은 아니며, 오히려 본 발명에 따른 존데 플랫폼(100)을 이용하면 다양한 중성자선원을 여러 조건에서 실험을 할 수 있어 조건별로 최적의 중성자선원을 선정할 수 있다는 것에 중요한 의미가 있다. For reference, the experimental results using the Am-Be source and the experimental results using the PNG source are shown in FIGS. 6 and 7. 6 and 7, the experiment was performed in a sandstone block, and the distance between the neutron source and the gamma ray detector was set to 60 cm. The total gamma ray flux (1 / cm 2 ) was 4.79E-05 for the DT PNG source, 3.45E-05 for the Am-Be source, which was higher for the PNG source, and higher for the chemical source. Experimental results themselves are not important, rather, using the Sonde platform 100 according to the present invention has a significant meaning that it is possible to experiment with various neutron sources under various conditions to select the optimal neutron source for each condition.

감마선검출기(50)는 중성자와의 상호 작용을 통해 지층에서 방사되는 감마선(포획감마선 및 비탄성산란감마선)을 검출하기 위한 것이다. 감마선검출기(50)의 양측에는 하우징모듈(10)의 가이드레일(31)에 끼워질 수 있는 슬릿(51)이 형성되어 있다. 감마선검출기(50)는 가이드레일(31)에 끼워져 슬라이딩되어 위치를 가변시킬 수 있으며, 위치가 정해지면 나사 등에 의하여 고정될 수 있다. The gamma ray detector 50 is for detecting gamma rays (capturing gamma rays and inelastic scattering gamma rays) emitted from the strata through interaction with neutrons. On both sides of the gamma ray detector 50, slits 51 which are fitted to the guide rails 31 of the housing module 10 are formed. The gamma ray detector 50 may be inserted into the guide rail 31 to be slid to change its position, and may be fixed by a screw or the like when the position is determined.

본 발명에서 중요한 점은 감마선검출기(50)가 하우징모듈(10)에 탈부착되어 교체가 가능하며, 또한 감마선검출기가 하우징모듈 내에서 위치이동 가능하다는 점이다. 본 실시예에서는 가이드레일 및 슬릿 구조를 통해 위치이동 하지만, 이외에도 다양한 위치이동 구조를 선택할 수 있다. 감마선검출기는 무기섬광체나 유기섬광체를 섬광물질로 사용하는 신틸레이터(scintillator) 또는 게르마늄을 사용하는 반도체 방식이 있다. 무기섬광체로는 NaI, LaBr3, BGO(bismuth germanate), GSO(gadolinium oxyorthosilicate) 등을 사용할 수 있다. 특히 본 발명을 이용하여 섬광물질을 변경하면서 다양하게 실험을 수행할 수 있었다. 참고로 실험결과는 도 8 내지 도 10에 소개하였다. 도 8 내지 도 10은 감마선검출기의 종류, 크기 및 위치를 선정하기 위한 실험결과를 나타낸 것이다. An important point in the present invention is that the gamma ray detector 50 is detachably attached to the housing module 10 so that the gamma ray detector 50 can be replaced and the gamma ray detector can be moved within the housing module. In this embodiment, the position shift through the guide rail and the slit structure, but can be selected in addition to the various position movement structure. The gamma ray detector may be a scintillator or a semiconductor method using germanium, which uses an inorganic or organic scintillator as a scintillator. As the inorganic scintillator, NaI, LaBr 3, bismuth germanate (BGO), gadolinium oxyorthosilicate (GSO), or the like can be used. In particular, using the present invention it was possible to perform a variety of experiments while changing the flash material. For reference, the experimental results are introduced in FIGS. 8 to 10. 8 to 10 show the experimental results for selecting the type, size and location of the gamma ray detector.

도 8을 참고하면, 위의 4종류의 감마선검출기를 중성자선원과 50cm 간격으로 놓고 사암 블록에서 실험하였으며, 검출기 종류별 감마선 스펙트럼을 확인하였다. 실험 결과 감마선 선속 스펙트럼과 가장 유사한 스펙트럼을 보인 검출기는 BGO를 섬광물질로 사용한 신틸레이터 검출기였다. Referring to FIG. 8, the above four types of gamma ray detectors were tested at a sandstone block with a neutron source at a distance of 50 cm, and gamma ray spectra of the detector types were confirmed. Experimental results showed that the detector with the most similar spectrum to the gamma ray flux spectrum was a scintillator detector using BGO as scintillation material.

도 9는 셰일, 사암, 석회암, 현무암, 화강암 환경에서 검출기의 위치를 달리하여 실리콘과 칼슘의 포획 감마선을 측정한 결과이다. 실리콘의 경우 감마선검출기가 중성자선원과 50cm 거리에 있을 때, 칼슘의 경우 40cm 간격에 있을 때 포획 감마선이 높게 측정되었다. 9 is a result of measuring the capture gamma rays of silicon and calcium by changing the position of the detector in the shale, sandstone, limestone, basalt, granite environment. In the case of silicon, the capture gamma ray was high when the gamma detector was 50cm away from the neutron source and the calcium was 40cm apart.

도 10을 참고하면, 도 8의 실험결과에서 가장 우수한 것으로 판단된 실린더형 BGO 검출기의 길이를 2~6inch 범위에서 변경(직경은 하우징모듈에 맞게 고정)하여 실험한 것이다. 중성자선원과의 거리는 40cm와 50cm로 나누어 실험하였다. 실리콘과 칼슘의 포획감마선 측정결과 감마선검출기의 길이는 6inch일 때 가장 우수한 것으로 확인하였다. Referring to FIG. 10, the experiment was performed by changing the length of the cylindrical BGO detector, which was determined to be the best in the experiment result of FIG. 8, in a range of 2 to 6 inches (diameter is fixed to the housing module). The distance from the neutron source was divided into 40cm and 50cm. As a result of capturing gamma-ray of silicon and calcium, it was confirmed that the gamma-ray detector was the best when the length was 6 inch.

본 발명에 따른 존데 플랫폼(100)을 이용하면 위에서 설명한 바와 같이 감마선검출기의 종류, 길이, 중성자선원과의 거리 등 조건을 다양하게 변경하면서 실험을 수행할 수 있다는 이점이 있다. 벤치마킹의 대상이 없는 상황에서 암석구성성분검층 존데를 개발하기 위해서는 다양한 실험이 필요한데, 실험을 할 때마다 실험용 존데를 새로 제작할 수 없다. 본 발명에 따른 존데 플랫폼을 사용하면 다양한 실험을 하나의 장비에 의하여 수행할 수 있다는 이점이 있으며, 그 결과 존데의 조건별 최적 설계가 가능해진다. Using the Sonde platform 100 according to the present invention has the advantage that the experiment can be performed while varying the conditions, such as the type, length, distance to the neutron source of the gamma ray detector as described above. In the absence of benchmarking, a variety of experiments are required to develop the rock component logging sonde, but it is not possible to produce a new experimental sonde each time. Using the Sonde platform according to the present invention has the advantage that can be performed by a variety of experiments by a single device, as a result of which the optimum design of the sonde conditions are possible.

차폐재모듈(60)은 하우징모듈(10)에 설치되며, 중성자선원(40)과 감마선검출기(50) 사이에 배치된다. 차폐재모듈은 중성자선원으로부터 방출된 중성자가 직접 감마선검출기(50)로 입사되는 것을 방지하기 위한 것이다. 암석구성성분검층 존데에서 차폐재는 어떤 종류를 쓸 것인지, 그리고 두께를 어떻게 설정할지가 매우 중요하다. The shielding module 60 is installed in the housing module 10 and is disposed between the neutron source 40 and the gamma ray detector 50. The shielding module is for preventing neutrons emitted from the neutron source from directly entering the gamma ray detector 50. In the rock component logging zone, what kind of shielding material is used and how to set the thickness is very important.

차폐재는 중성자 흡수재와 중성자 산란재로 나눌 수 있는데, 중성자 흡수재는 붕소, 천연보론, 붕소함유폴리에틸렌 등이 있고, 중성자 산란재로는 주로 텅스텐이 사용된다. 본 발명에서는 차폐재의 두께를 가변할 수 있는 구조를 채택하여 다양한 실험을 가능케 하였다. The shielding material can be divided into neutron absorbing material and neutron scattering material. The neutron absorbing material includes boron, natural boron, boron-containing polyethylene, etc., and tungsten is mainly used as the neutron scattering material. In the present invention, by adopting a structure that can vary the thickness of the shielding material to enable a variety of experiments.

본 예에서 차폐재는 복수의 차폐재디스크(61)를 적층하여 사용한다. 차폐재디스크(61)의 개수에 따라 차폐재의 두께가 달라진다. 도 5를 참고하면, 차페재모듈(60)은 3개의 차폐재디스크(61)를 일렬로 적층한 후, 그 양단 또는 후단에만 스토퍼(62)를 끼워 위치를 고정한다. 스토퍼(62) 역시 얇은 디스크 형태로 제조되어 내부하우징(30)의 절개홈부(32)에 끼워질 수 있다. 절개홈부(32)가 내부하우징(30)의 길이방향을 따라 복수로 형성되어 있는 바, 차폐디스크(61)의 개수에 따라 스토퍼(62)를 절개홈부(32)에 끼워 넣어 차폐재디스크(61)의 상하 이동을 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 절개홈부(32)와 스토퍼(62)를 이용하여 차폐재디스크(61)를 고정하였지만, 차폐재디스크(61)를 내부하우징에 고정하는 다양한 방식을 채용할 수 있다. 본 발명에서 중요한 점은 차폐재를 복수의 디스크 형태로 제조하여 차폐재 전체의 두께를 조절할 수 있다는 점에 있다. In this example, the shielding material is used by laminating a plurality of shielding disks 61. The thickness of the shielding material varies depending on the number of shielding disks 61. Referring to FIG. 5, the shielding module 60 stacks three shielding disks 61 in a row, and then fixes the position by inserting the stoppers 62 only at both ends or the rear ends thereof. The stopper 62 may also be manufactured in the form of a thin disk and fitted into the cutout groove 32 of the inner housing 30. A plurality of cutout grooves 32 are formed along the longitudinal direction of the inner housing 30, and the stopper 62 is inserted into the cutout grooves 32 according to the number of shielding disks 61 to shield the shielding disk 61. Can be prevented from moving up and down. In the present embodiment, the shielding disk 61 is fixed by using the cutout groove 32 and the stopper 62, but various methods of fixing the shielding disk 61 to the inner housing may be adopted. An important point in the present invention is that the shielding material can be manufactured in the form of a plurality of disks to control the thickness of the entire shielding material.

차폐재의 종류와 두께를 변경하면서 실시한 실험 결과를 도 11 및 도 12에 나타내었다. 도 11 및 도 12는 차폐재의 종류 및 두께에 따른 중성자와 감마선의 선속을 나타낸 것이다. 11 and 12 show the results of experiments performed while changing the type and thickness of the shielding material. 11 and 12 show the flux of neutrons and gamma rays according to the type and thickness of the shielding material.

도 11 및 도 12의 결과를 참고하면, 보론 등 중성자를 흡수하는 차폐재에 비하여 중성자를 산란시키는 텅스텐 차폐재가 중성자 차폐재보다 효과적이라는 결과를 얻었으며, 차폐재의 두께는 최소 20cm 이상이 되어야 한다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 발명에 따라 다양한 차폐재 및 그 두께에 따라 실험을 수행하여 최적 차폐 설계가 가능하다. Referring to the results of FIGS. 11 and 12, it was found that a tungsten shield that scatters neutrons is more effective than a neutron shield, compared to a shield that absorbs neutrons such as boron, and has a thickness of at least 20 cm. Could. According to the present invention, by performing experiments according to various shielding materials and their thicknesses, an optimal shielding design is possible.

마지막으로 존데 플랫폼(100)은 자료처리모듈(미도시)과 통신모듈(70)을 구비한다. 두 개의 모듈은 모두 하우징모듈(10)에 장착된다. 자료처리모듈은 감마선검출기(50)에서 측정된 신호를 증폭하는 등의 자료처리를 통해 확보한 데이터를 저장한다. 또는 자료처리모듈에서 데이터처리 없이 로데이터만을 기록할 수도 있다. 통신모듈(70)은 자료처리모듈에서 확보한 데이터를 유무선 통신망을 통해 외부의 콘트롤러로 송출한다. Finally, the Sonde platform 100 includes a data processing module (not shown) and a communication module 70. Both modules are mounted to the housing module 10. The data processing module stores data obtained through data processing such as amplifying a signal measured by the gamma ray detector 50. Alternatively, raw data may be recorded in the data processing module without data processing. The communication module 70 transmits the data obtained from the data processing module to an external controller through a wired or wireless communication network.

상기한 구성으로 이루어진 존데 플렛폼(100)을 이용하면 앞에서 설명한 바와 같이, 하우징모듈의 길이, 중성자선원의 종류 감마선검출기의 종류와 위치, 차폐재 모듈의 재질과 두께를 자유롭게 변화시키면서 다양한 조건으로 실험을 수행할 수 있다. 암석구성성분검층은 각각의 암석별로 중성자와 반응하여 발생되는 감마선에 대한 많은 양의 데이터를 수집하고, 이를 표준화하여 신뢰성을 높이는 것이 가장 중요한 기술적 이슈이다. 이에 암석구성성분검층 존데를 자체 개발하는데 있어서 본 발명에 따른 존데 플랫폼은 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. As described above, using the Johnde platform 100 having the above-described configuration, the experiment is carried out under various conditions while changing the length of the housing module, the type and location of the type of neutron source gamma ray detector, and the material and thickness of the shielding module. can do. The most important technical issue is that the rock component collection collects a large amount of data on gamma rays generated by reacting with neutrons for each rock and increases the reliability by standardizing them. Accordingly, the Sonde platform according to the present invention is expected to be very useful in developing the rock component logging layer Sonde.

한편, 본 발명에서는 감마선 검출기 이외에 중성자 검출기(미도시)도 구비할 수 있다. 즉 중성자선원에서 방출된 후, 지층을 통과하여 다시 되돌아오는 중성자를 검출하기 위해서이다. 중성자 검출기를 통해 물리검층기술 중의 하나인 중성자검층을 선택적으로 수행할 수도 있으며, 암석구성성분검층을 보조할 수도 있을 것이다. 중성자 검층기도 앞에서 언급한 감마선검출기와 마찬가지의 구조로 하우징모듈 내에서 위치이동 가능하게 장착되는 것이 바람직하다. In the present invention, a neutron detector (not shown) may be provided in addition to the gamma ray detector. This is to detect neutrons emitted from the neutron source and then returning through the strata. The neutron detector may selectively perform neutron logging, one of physical logging techniques, and may assist in rock component logging. The neutron detector is also preferably mounted to be movable in the housing module in the same structure as the aforementioned gamma ray detector.

이상에서 설명한 존데 개발용 플랫폼은 부품들을 다양하게 변경해가면서 실험하는 것을 목적으로 하지만, 그 자체로서 암석구성성분검층 존데로서 기능할 수 있다는 점을 첨언한다. The Sonde development platform described above aims to experiment with various changes to the parts, but adds that it can function as a rock component logging sonde by itself.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The protection scope of the present invention is not limited to the description and the expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is further noted that the scope of protection of the present invention may not be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention pertains.

100 …암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼
10 …하우징모듈, 20 …외부하우징
30 …내부하우징, 40 …중성자선원
50 …감마선검출기, 60 …차폐재모듈
70 …통신모듈
100... Rock component logging sonde development platform
10... Housing module, 20.. External housing
30…. Internal housing, 40... Neutron source
50…. Gamma ray detector, 60. Shielding Module
70... Communication module

Claims (6)

지층의 화학적 구성성분을 파악하기 위한 것으로서,
지각에 형성된 시추공의 공벽에 밀착설치되는 하우징모듈;
상기 하우징모듈 선단에 착탈가능하게 결합되어, 중성자를 방출하는 중성자선원;
상기 중성자선원으로부터 방출된 고속중성자가 지층과 반응하여 생성된 감마선을 감지하기 위한 것으로서, 상기 하우징모듈의 길이방향을 따라 이동가능하게 상기 하우징모듈에 결합되어 상기 중성자선원과의 거리가 조절가능한 감마선검출기;
상기 중성자선원에서 방출된 고속중성자가 직접 상기 감마선검출기로 향하는 것을 방지하도록 상기 하우징모듈에서 상기 중성자선원과 감마선검출기 사이에 설치되며, 두께를 가변할 수 있는 차폐재모듈; 및
상기 감마선검출기에서 감지한 감마선 신호를 외부의 콘트롤러로 송신하도록 상기 하우징모듈에 결합되는 통신모듈;을 구비하며,
상기 차폐재모듈은 복수의 차폐재를 적층시켜 상기 하우징모듈에 고정한 것으로서, 적층되는 차폐재의 개수에 따라 차폐재모듈의 두께가 조절가능하고,
외부 하우징은 복수의 분절이 상호 결합된 형태로 이루어져, 상기 분절의 개수에 따라 길이조절이 가능하며,
상기 하우징모듈의 내측에는 길이방향을 따라 가이드레일이 설치되고, 상기 감마선검출기는 상기 가이드레일에 장착되어 길이방향으로 이동가능하여, 상기 중성자선원과의 이격 거리를 조절 가능하며,
상기 감마선검출기는 지층과 반응하여 생성된 감마선을 측정하여, 감마선의 스펙트럼을 구현하고 상기 스펙트럼을 화학원소의 표준스펙트럼과 비교하여 지층의 화학적 구성 성분을 파악가능한 것을 특징으로 하는 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼.
To identify the chemical composition of the strata,
A housing module installed in close contact with the ball wall of the borehole formed in the crust;
A neutron beam source detachably coupled to the front end of the housing module to emit neutrons;
A high-speed neutron emitted from the neutron source for detecting a gamma ray generated by reacting with the strata, the gamma ray detector coupled to the housing module to be movable along the longitudinal direction of the housing module is adjustable to the neutron source ;
A shielding module installed between the neutron source and the gamma ray detector in the housing module so as to prevent the fast neutron emitted from the neutron source from directing to the gamma ray detector and having a variable thickness; And
And a communication module coupled to the housing module to transmit a gamma ray signal detected by the gamma ray detector to an external controller.
The shielding module is a stack of a plurality of shielding material is fixed to the housing module, the thickness of the shielding material module is adjustable according to the number of the shielding material is laminated,
The outer housing is formed of a plurality of segments coupled to each other, the length can be adjusted according to the number of segments,
A guide rail is installed along the longitudinal direction of the housing module, and the gamma ray detector is mounted on the guide rail and is movable in the longitudinal direction, thereby controlling the separation distance from the neutron source.
The gamma ray detector measures gamma rays generated by reacting with the strata, implements a spectrum of gamma rays, and compares the spectra with standard spectra of chemical elements to determine the chemical composition of the rock strata. Platform.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 하우징모듈은 외부 하우징과,
상기 외부 하우징에 삽입되며, 상기 감마선검출기가 설치되는 내부 하우징을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼.
The method of claim 1,
The housing module and the outer housing,
A rock component component zonde development platform, comprising: an inner housing inserted into the outer housing and having the gamma ray detector installed therein.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 하우징모듈은 스테인레스 재질인 것을 특징으로 하는 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼.
The method of claim 1,
The housing module is a platform for rock component component sonde development, characterized in that the stainless material.
제1항에 있어서,
상기 중성자선원은 Am-Be 소재의 화학선원 또는 일정한 신호에 의해서만 중성자를 발생시키는 중성자발생장치(PNG, Pulsed Neutron Generator) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 암석구성성분검층 존데 개발용 플랫폼.
The method of claim 1,
The neutron source is a rock component zonde development platform, characterized in that any one of the neutron generator (PNG, Pulsed Neutron Generator) to generate neutrons only by a chemical signal source or a predetermined signal of Am-Be material.
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