Borehullslogging

De samme teknikkene som benyttes ved geofysiske målinger på bakken, kan også benyttes ved målinger i borehull. Anvendelsesområdene er også de samme, blant annet mineralleting, forundersøkelser for anlegg i fjell, miljøundersøkelser og grunnvannsundersøkelser.

Det finnes mange typer utstyr og leverandører. NGU har valgt å satse på utstyr fra Robertson Geologging Ltd. Dette utstyret består av en datalogger, Robertson Micrologger, en vinsj med kabel og flere sonder som kan logge en eller flere parametre. Data lagres kontinuerlig på PC som er koblet til dataloggeren.

NGU har 2 vinsjer:

  • RG 500 m, standard 4-core kabel, 525 m, kan logge 500 m. Motor 12 V DC. Vekt 150 kg.
  • RG 2000 m, standard 4-core kabel, kan logge 2000 m. Motor 220 V, 1500 W. Vekt 350 kg.

Der det er kjørbart med bil fram til borehull kan vinsjene stå i bil. Utenfor vei må utstyr fraktes med traktor, ATV eller helikopter.

RG 500
RG 500
RG 2000
RG 2000
Logging av temperatur på Leknes i Lofoten.
Logging av temperatur på Leknes i Lofoten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I sine prosjekter bruker NGU følgende sonder for logging av geofysiske parametere i borehull: 

  • Temperatur-ledningsevne-gamma, TCDS. Sonden er også omtalt som TCN-sonde. Denne sonden måler temperatur (oC), elektrisk ledningsevne i vann (µS/cm) og total naturlig gammastråling (API standard). Sondens diameter er 38 mm og kan brukes i gamle borehull med hulldiameter 46 mm. Loggehastighet er 3 m/min. Målenøyaktighet for temperatur er +/- 0.5 oC og +/- 2.5% ved 500 µS/cm for ledningsevne.
  • Vannkvalitetssonde, SWQS. (Slim Water Quality Sonde). Sonden har sensorer for temperatur (nøyaktighet 0.02 oC), elektrisk ledningsevne i vann, vanntrykk, 0.25 % (0-1500 dbar), pH og Eh. Den har også sensor for O2 og NO3, men disse er vanskelige å måle og data blir meget usikre. Sondens diameter er 50 mm, målehastighet er 3 m/min og minste hulldiameter er 56-60 mm.
  • Resistivitet, ELXG, electric log. Sonden måler resistivitet (ohmm)  i fjell. Den benytter pol-pol elektrodekonfigurasjon med elektrodeavstand 0.4 m (SN)  og 1.6 m (LN).  Målinger kan forgå bare i vannfylte hull. Ved prosessering korrigeres det for vannets ledningsevne og hulldiameter. Sondens diameter er 45 mm og kan brukes i hull på minimum 56 mm. Loggehastighet er 5 m/min. Sonden har også Gamma-sensor.
  • Selvpotensial, SP. Selvpotensial måles som en integrert del i resistivitetssonden.
  • Indusert polarisasjon, INSP, Induced Polarization Sonde. Sonden sender ut strømpulser på 110 mV (+/-) og spenning (IP-spenning) måles i tidsvinduer etter at strømmen er avslått. Forholdet mellom IP-spenning og spenning i strømtiden er IP-effekten og måles i %. Den kan brukes til å kartlegge elektronisk ledende mineraler (sulfider, grafitt) og leire. Er spesielt godt egnet for å kartlegge impregnasjonsmalmer. Sonden kan bare brukes i vann. Sonden er 44 mm og minste hulldiameter er 56 mm. Loggehastighet er 5 m/min.
  • Seismisk hastighet, TRSG, (Three Receiver Sonic Gamma). Sonden måler seismisk P- og S-bølgehastighet (m/s) i fjell. Målingene krever vannfylte hull og sonden må sentraliseres i hullet med sentraliseringsfjærer. Loggehastighet er 4 m/min og det må logges oppover. Sondens diameter er 45 mm. Minste hulldiameter med fjærer er 76 mm, men det kan logges i 56-60 mm hull uten fjærer eller fjærblad som teipes på sonden.
  • Avviksmåling, BDVS, (Borehole deviation verticality sonde). Med denne sonden måles borehullsforløpet, retningsvinkel (azimuth), og fallvinkel (målt fra vertikalen). Retningsvinkelen måles med 3-aksialt magnetometer, 0-360 grader (+/- 1.5 grader), og kan ikke brukes inne i stålcasing. Fallvinkelen måles med tre akselerometre, 0-180 grader (+/- 0.5 grader), og påvirkes ikke av magnetisk materiale. Sondens diameter er 48 mm og minste borehullsdiameter er 56 mm. Loggehastighet er 5 m/min. Sonden har også gammasensor. Metoden er tilsvarende som beskrevet under Optisk Televiewer
  • Gammaspektrometri, SGAM.  Sonden måler innholdet av Kalium (%), Uran (ppm) og Thorium (ppm). Total naturlig gammastråling måles også (API standard). Det kan gjøres en kontinuerlig logg med loggehastighet 1 m/min, eller det kan tas punktmålinger i 5 – 6 minutter for å kartlegge hele energispekteret. Innholdet av K, U og Th i dette punktet beregnes. Sondens diameter er 60 mm og minste borehullsdiameter er 70 mm. Sonden kan brukes både i luft og vann.
  • Magnetisk susceptibilitet, BMSG, (Bartington Magnetic Susceptibility Gamma). Sonden måler magnetiserbarheten av et materiale. Det er en ubenevnt størrelse som viser forholdet mellom indusert magnetfelt og påtrykt, ytre magnetfelt i et materiale. Størrelsen oppgis i SI enheter eller 10-5 SI. Sondens diameter er 43 mm og minste borehullsdiameter er 56 mm. Sonden har gammasensor og kan brukes både i luft og vann.  
Logging i det rasfarlige fjellpartiet Åknes. Loggeprosessen overvåkes på PC og en ser kontinuerlig data fra hullet.
Logging i det rasfarlige fjellpartiet Åknes. Loggeprosessen overvåkes på PC og en ser kontinuerlig data fra hullet.

I tillegg bruker NGU følgende sonder:

  • Optisk Televiewer, DOPTV, (Digital Optical Televiewer). Televieweren filmer borehullsveggen innvendig kontinuerlig for hver mm nedover borehullet. En lyskilde (dioder) belyser borehullsveggen. Bildet som vises er et utbrettet og orientert bilde av innvendig borehullsvegg og en kan se sprekker, bergartsgrenser og geologiske strukturer. Sprekkenes strøk, fall og åpning kan beregnes. Sprekkefrekvens, stereogram, rosediagram og borehullsavvik beregnes og plottes ut. Televieweren kan også brukes til å beregne foliasjon. Televieweren benyttes sammen med sentraliseringsfjærer for å sentralisere kameraet i borehullet. Minste borehullsdiameter er 76 mm. Det kan måles både i luft og vann, men en får de beste bildene i vann. Loggehastighet er 1 m/min, og oppløsningen er 360 eller 720 pixler, sirkelen rundt borehullsveggen. Mer utførlig beskrivelse finnes her. En sammenligning av tre forskjellige "televiewere" er vist i denne posteren.
  • Akustisk Televiewer, HRAT, (High Resolution Acoustic Televiewer). Akustisk televiewer benytter lyd i stedet for lys. En lydpuls sendes mot borehullsveggen. Gangtid og reflektert amplitude for lydpulsen registreres. Treffer lydpulsen er sprekk øker gangtiden og amplituden avtar. Ut fra dette lages et ”bilde” av borehullsveggen. Dette er, som for DOPTV, et utbrettet og orientert bilde hvor en kan se sprekker og geologiske strukturer. Sprekkefrekvens, stereogram, rosediagram og borehullsavvik beregnes og plottes ut.   Det er ikke så lett å se bergartsgrenser med denne televieweren, men sprekker vises godt, ofte bedre enn med DOPTV. Fra opptakene kan en også lage en Breakout- og ovaliseringslogg som sier noe om spenningsforholdene i borehullet. Retning til største hovedspenning kan beregnes. Det er en forutsetning at hullet er vannfylt, men vannet trenger ikke være klart.
  • Strømningsmåler, HRFM, (High Resolution impellar Flowmeter Sonde). Strømningsmåling: Beregner vertikal vannstrøm i borehull. Måler turtall (rotasjoner per minutt, rpm) på en propell som senkes eller heves i borehullet, dynamisk logging. Ved å måle opp og ned, kan en kartlegge hvor vann strømmer inn i et borehull ved å registrere endringer i rpm. Loggehastighet er 5 m/min. Kan kvantifiseres til l/time. Det kan også gjøres en statisk måling sammen med pumping for eksempel over og under en sprekk.
  • Vannprøvetaker, SLWS, (Slim Line Water Sampler). Med denne sonden kan en ta vannprøver i dype borehull, maksimum 2000 m dyp. Prøvevolum er 0.5 l og minste hulldiameter er 46 mm. Sonden fylles med vann når en senker den nedover i hullet. Ved ønsket dyp låses prøvetakeren og 0.5 l er fanget.
   Transport av utstyr ved Bjørnevatn (venstre) og Nussir, Repparfjord (høyre).
   Transport av utstyr ved Bjørnevatn (venstre) og Nussir, Repparfjord (høyre).

Eksempel på logg fra Arnestad skole, Asker.

Ved Arnestad skole er det gjort geofysisk logging i et 675 m dypt borehull. Hullet er boret i Oslofeltets kambrosilurbergarter (kalkskifre), alunskifer og ned i den underliggende granitten. En ser at alunskiferen har høy gammastråling og lav tilsynelatende motstand. Overgangen til granitten ved ca 485 m vises tydelig på alle logger. Beregnet porøsitet er gjort ved bruk av Archie’s lov og vil bli feil når motstanden er lav (alunskifer).

Arnestad skole, Asker. Logger som viser temperatur, ledningsevne i vann, total naturlig gamma, tilsynelatende motstand, seismisk hastighet og beregnet tilsynelatende porøsitet.
Arnestad skole, Asker. Logger som viser temperatur, ledningsevne i vann, total naturlig gamma, tilsynelatende motstand, seismisk hastighet og beregnet tilsynelatende porøsitet.