KR20120112961A - 수리시험 장치 - Google Patents
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Abstract
투수성 단열의 존재 여부 및 위치를 확인할 수 있는 수리시험 장치와 수리시험 방법이 개시된다. 수리시험 장치는, 시추공 내부에서 시험 구간을 한정하는 상부 패커와 하부 패커, 상기 상부 및 하부 패커를 연결하는 안내관, 상기 시험 구간 내부에서 전기전도도를 측정하는 전기전도도 검출부, 상기 시험 구간 내부로 순수를 주입하는 순수 순환부 및 상기 시험 구간 내부에서 지하수를 양수하여 상기 시추공 외부로 배출시키는 양수부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 수리시험 장치에 관한 것으로, 투수성 단열의 정확한 검층이 가능한 수리시험 장치에 관한 것이다.
지하 매질의 수리적 특성에 관한 정보는 지하수위와 유량을 동시에 측정함으로써 얻어진다. 수리측정 방법으로는 수위 또는 양수량을 고정하고 다른 양수량/수위를 측정하는 양수시험과, 수위와 유량이 동시에 변하도록 하는 순간수위변화시험이 있다.
양수시험(pump tests)은 피압 대수층 및 자유면 대수층에서 일정량을 양수하여 수위 강하를 유발하고, 이때 양수량과 하강되는 수위자료를 바탕으로 적절한 관정 유동 방정식을 이용하여 해당 대수층의 수리적인 특성(주로 투수량계수와 저유계수)을 파악하는 시험이다.
순간수위변화시험(slug tests)은 단일 시추공에 순간적인 수위변화를 유발시켜 그 회복 양상을 관측함으로써 수리상수 값을 추정하는 방법으로서, 수리상수를 추정하는 다른 방법과 달리 하나의 시추공에서 시행할 수 있기 때문에 경제적이며, 대수층이 수위강하를 일으키기 어려운 저투수성 매질로 이루어질 때 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있어 많이 행하여지고 있다.
이와 같은 수리시험을 수행하기 위하여, 시추공 내에 삽입하여 지하수를 채취하여 수리시험을 행하는 수리시험 장치가 사용되고 있다.
수리시험 장치는 시추공 내부에서 수리 영역을 한정하는 상부 패커와 하부 패커, 패커에 팽창유체를 공급하여 유압을 가하는 공급관, 패커를 연결하는 연결관 및 패커 사이의 시험 구간에 존재하는 지하수를 시추공 외부로 안내하는 안내관으로 구성된다.
현재 시추공에서 투수성 단열에 대한 유향 및 유속을 검층하기 위해서 직접 센서(probe)를 시추공 내로 삽입하여, 열원, 전자기 등을 이용하여 유향 및 유속을 측정한다. 이러한 기존의 검층 방식은 열원에 대한 온도의 직접적 변화, 유향에 대한 전자기의 변화를 감지하여 유향 및 유속을 측정한다. 그런데 센서가 온도 변화를 인지하지 못하거나 전자기 변화를 인지하지 못할 경우, 투수성 단열의 판단이 어렵다. 실제 상용으로 제작된 장비의 경우, 투수성 단열을 흐르는 지하수가 배경 지하수의 물리적 특성(온도 및 전기전도도)을 갖는 경우에는 이에 대한 차별적 감지능(resolution)이 떨어져서 투수성 단열의 정확한 검층이 불가능하다.
본 발명의 실시예들에 따르면 시추공 내 투수성 단열의 검층 및 유향을 계측하기 위한 수리시험 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 수리시험 장치는, 시추공 내부에서 시험 구간을 한정하는 상부 패커와 하부 패커, 상기 상부 및 하부 패커를 연결하는 안내관, 상기 시험 구간 내부에서 전기전도도를 측정하는 전기전도도 검출부, 상기 시험 구간 내부로 순수를 주입하는 순수 순환부 및 상기 시험 구간 내부에서 지하수를 양수하여 상기 시추공 외부로 배출시키는 양수부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 전기전도도 검출부는 상기 시험 구간 내부에 위치한 상기 안내관의 일측에는 상기 시험 구간의 전기전도도를 측정하는 하나 이상의 프로브가 구비되어 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 순수 순환부는, 상기 안내관 내부를 통해 순수를 주입하는 순수 주입관이 구비되고, 상기 시험 구간 내부에 위치한 상기 안내관의 일측에는 상기 순수 주입관을 통해 주입된 순수를 상기 시험 구간 내부로 제공하는 다수의 홀이 형성된다. 여기서, 상기 순수 순환부는 전기전도도가 10 micro S/cm 이하인 순수(pure water)를 주입하여 순환시킨다.
한편, 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 따른 시추공 내부에서 투수성 단열을 측정하는 수리시험 방법은, 상기 시추공 내부에서 시험 대상이 되는 시험 구간을 한정하도록 상부 패커와 하부 패커를 삽입하는 단계, 상기 시험 구간 내부로 순수를 주입하는 단계, 상기 시험 구간 내부에서 지하수를 양수하는 단계 및 상기 시험 구간 내부의 전기전도도를 측정하는 단계를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 순수를 주입하는 단계와 상기 지하수를 양수하는 단계는 동시에 이루어진다. 그리고 상기 시험 구간 내부가 순수로 충진되면 순수의 주입 및 양수를 중단하는 단계가 수행된다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 시추공 내에서 투수성 단열의 존재여부 및 위치를 확인할 수 있으며, 유량이 적은 투수성 단열에 대해서도 검층이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중패커 수리시험 장치의 일 예를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기전도도 전기전도도 검출부가 구비된 수리시험 장치의 일 예를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 순수 순환부가 구비된 수리시험 장치의 일 예를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기전도도 전기전도도 검출부가 구비된 수리시험 장치의 일 예를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 순수 순환부가 구비된 수리시험 장치의 일 예를 도시한 모식도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수리시험 장치(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중패커 수리시험 장치(10)의 일 예를 도시한 모식도이고, 도 2는 전기전도도 검출부(20)가 구비된 수리시험 장치(10)의 일 예를 도시한 모식도이고, 도 3은 순수 순환부(40)가 구비된 수리시험 장치(10)의 일 예를 도시한 모식도이다.
도면을 참조하면, 수리시험 장치(10)는 시추공(1) 내부에서 수리 영역의 상부와 하부를 한정하도록 한 쌍으로 구비되는 상부 패커(11)와 하부 패커(12), 그리고 상부 및 하부 패커(11, 12)를 연결하는 안내관(15)으로 구성된다.
또한, 수리시험 장치(10)는 상부 및 하부 패커(11, 12)에 팽창 유체를 공급하여 팽창시키거나 수축시키는 압력 조절관(13) 및 패커 압력 조절부(17)를 포함하여 구성된다.
상부 및 하부 패커(11, 12)는 유체에 의해 팽창 가능한 연성 재질로 형성되며, 압력 조절부(17)에서 소정의 유체가 주입되면 팽창되면서 시추공(1) 내벽에 밀착되어, 시추공(1) 내부에서 수리적으로 격리시킨다. 즉, 상기 상부 및 하부 패커(11, 12)를 경계로 하여 내부와 외부가 서로 수리적으로 격리되어 지하수의 용출을 방지하고, 상기 상부 및 하부 패커(11, 12) 사이의 공간이 지하수를 채취하고 시험하는 시험 구간이 된다.
여기서, 수리시험 장치(10)는 시추공(1) 내부에서 시험하고자 하는 소정 구간 상부 패커(11)와 하부 패커(12)를 삽입하여 팽창시킴으로써 시험 구간을 한정하고, 시험 구간 내부에 위치한 안내관(15)에는 전기전도도를 이용하여 이용하여 유향 및 유속을 측정하는 프로브(21)가 구비된다. 시추공(1) 내에서 투수성 단열에 대한 유향 및 유속을 검층하기 위한 전기전도도 검출부(20)는 안내관(15)에 구비된 다수의 프로브(21)와 데이터를 처리하기 위한 데이터 로깅 시스템(data logging system)(25)으로 이루어진다. 도 2에서 미설명 도면부호 23는 프로브(21)에서 측정된 신호를 데이터 로깅 시스템(25)로 전달하기 위한 데이터 와이어(23)이다.
그리고 수리시험 장치(10)는 시험 구간의 투수성 단열을 검출하기 위해서 순수를 주입하는 순수 순환부(40)와 시험 구간에서 지하수를 채취하는 양수부(withdrawal pump)(30)가 구비된다. 순수 순환부(40)는 순수를 주입하기 위한 순수 주입관(41)이 안내관(15) 내부에 주입되고, 순수 주입 펌프(43) 및 순수 공급원(45)이 구비된다.
그리고 양수부(30)는 시험 구간에 일 단부가 노출되어 시험 구간에서 지하수를 양수하여 시추공(1) 외부로 배출시키는 양수관(31)과 양수 펌프(35)를 포함하여 구성된다.
여기서, 안내관(15)에서 시험 구간 내부 일 위치에는 순수 주입관(41)을 통해 주입되는 순수를 시험 구간 내부로 제공하기 위한 다수의 홀(16)이 형성된다.
본 실시예에 따른 시추공(1) 내부에서 시험 구간에 순수를 주입하여 순환시킨 후 전기전도도를 측정함으로써 투수성 단열의 위치를 파악한다. 상세하게는, 수리시험 장치(10)는 시험 구간 내부에 전기전도도가 10 micro S/cm 이하인 순수(pure water)를 순환시키고, 투수성 단열에서 유출되는 지하수의 전기전도도를 측정하여 투수성 단열의 위치를 파악할 수 있다. 또한, 전기전도도의 변화 양상을 통해 지하수의 수직적 유동 방향을 확인할 수 있다.
수리시험 장치(10)에서 투수성 단열을 검출하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
우선, 수리시험 장치(10)는 전기전도도 검출부(20)를 통해 도 2에 도시한 바와 같이, 시추공(1) 내부에서 전기전도도의 배경치 또는 기준값을 측정하기 위해서 시험 구간의 지하수에 전기를 인가하여 그 전기전도도를 측정한다.
여기서, 수리시험 장치(10)는 순수 순환부(40)를 통해 시험 구간 내부에 순수를 주입한다. 그리고 동시에 양수부(30)를 통해 시험 구간에서 지하수를 배출시킴으로써, 시험 구간 내부에 순수를 충진시킨다. 시험 구간 내부에 순수가 균일하게 충진되면, 순수의 주입과 양수를 중단한다.
다음으로, 시험 구간에 설치된 프로브를 통해 전기전도도를 실시간으로 계측한다. 여기서, 시추공(1)의 시험 구간 내부에서 투수성 단열이 존재하는 구간은 투수성 단열을 통해 지하수가 시험 구간에 유입되어 전기전도도 값이 상승하게 되므로, 이와 같이 전기전도도의 계측을 통해 투수성 단열의 존재 여부 및 위치를 파악할 수 있다.
본 실시예들에 따르면, 시추공(1) 내부에서 투수성 단열을 확인할 수 있으며, 투수성 단열의 존재 여부 및 위치를 비교적 정확하게 파악할 수 있다. 또한, 유량이 적은 투수성 단열에 대해서도 이를 파악할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 시추공
10: 수리시험 장치
11, 12: 패커(packer)
13: 압력 조절관
15: 안내관
16: 홀
17: 패커 압력 조절부
20: 전기전도도 검출부
21: 프로브
23: 데이터 와이어
25: 데이터 로깅 시스템
30: 양수부(withdrawal pump)
31: 양수관
35: 양수 펌프
40: 순수 순환부
41: 순수 주입관
43: 순수 주입 펌프
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35: 양수 펌프
40: 순수 순환부
41: 순수 주입관
43: 순수 주입 펌프
45: 순수 공급원
Claims (7)
- 시추공 내부에서 시험 구간을 한정하는 상부 패커와 하부 패커;
상기 상부 및 하부 패커를 연결하는 안내관;
상기 시험 구간 내부에서 전기전도도를 측정하는 전기전도도 검출부;
상기 시험 구간 내부로 순수를 주입하는 순수 순환부; 및
상기 시험 구간 내부에서 지하수를 양수하여 상기 시추공 외부로 배출시키는 양수부;
를 포함하여 구성된 수리시험 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 전기전도도 검출부는 상기 시험 구간 내부에 위치한 상기 안내관의 일측에는 상기 시험 구간의 전기전도도를 측정하는 하나 이상의 프로브가 구비된 수리시험 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 순수 순환부는, 상기 안내관 내부를 통해 순수를 주입하는 순수 주입관이 구비되고,
상기 시험 구간 내부에 위치한 상기 안내관의 일측에는 상기 순수 주입관을 통해 주입된 순수를 상기 시험 구간 내부로 제공하는 다수의 홀이 형성된 수리시험 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 순수 순환부는 전기전도도가 10 micro S/cm 이하인 순수(pure water)를 주입하여 순환시키는 수리시험 장치.
- 시추공 내부에서 투수성 단열을 측정하는 수리시험 방법에 있어서,
상기 시추공 내부에서 시험 대상이 되는 시험 구간을 한정하도록 상부 패커와 하부 패커를 삽입하는 단계;
상기 시험 구간 내부로 순수를 주입하는 단계;
상기 시험 구간 내부에서 지하수를 양수하는 단계; 및
상기 시험 구간 내부의 전기전도도를 측정하는 단계;
를 포함하는 수리시험 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 순수를 주입하는 단계와 상기 지하수를 양수하는 단계는 동시에 이루어지는 수리시험 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 시험 구간 내부가 순수로 충진되면 순수의 주입 및 양수를 중단하는 단계를 더 포함하는 수리시험 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020110030582A KR20120112961A (ko) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | 수리시험 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110030582A KR20120112961A (ko) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | 수리시험 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020110030582A KR20120112961A (ko) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | 수리시험 장치 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20120112961A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101879380B1 (ko) * | 2017-04-24 | 2018-07-18 | 지오텍컨설탄트 주식회사 | 대심도용 수리시험 장치 및 방법 |
| KR102230804B1 (ko) | 2020-11-17 | 2021-03-22 | 주식회사 지오그린21 | 더블패커를 이용한 구간별 수리시험 시스템 및 그 방법 |
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2011
- 2011-04-04 KR KR1020110030582A patent/KR20120112961A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101879380B1 (ko) * | 2017-04-24 | 2018-07-18 | 지오텍컨설탄트 주식회사 | 대심도용 수리시험 장치 및 방법 |
| KR102230804B1 (ko) | 2020-11-17 | 2021-03-22 | 주식회사 지오그린21 | 더블패커를 이용한 구간별 수리시험 시스템 및 그 방법 |
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