Geofysikaaliset reikämittaukset Loviisan Hästholmenilla 1997, kairanreikä KR4

Transkriptio

1 Työ r a p o r t t i 9 8- Geofysikaaliset reikämittaukset Loviisan Hästholmenilla 997, kairanreikä KR4 Arto Julkunen Leena Kallio Pertti Hassinen Helmikuu 998

2 Työ r a p o r t t i 9 8- Geofysikaaliset reikämittaukset Loviisan Hästholmenilla 997. kairanreikä KR4 Arto Julkunen Leena Kallio Astrock Oy Pertti Hassinen VTT Yhdyskuntatekniikka Helmikuu 998 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

3 Työraportti 98- Geofysikaaliset reikämittaukset Loviisan Hästholmenilla 997, kairanreikä KR4 Arto Julkunen Leena Kallio Astrock Oy Pertti Hassinen VTT Yhdyskuntatekniikka Helmikuu 998 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

4 GEOFYSIKAALISET REIKÄMITTAUKSET LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA 997, KAIRANREIKÄ KR4 ASTROCK Arto Julkunen Leena Kallio Pertti Hassinen ,,

5 TEKIJÄ ORGANISAATIO: TILAAJA: TILAUSNUMERO Astrock Oy PL Kasarmintie 996 Sodankylä Posiva Oy Annankatu 42 D HELSINKI 9792/97/HH TILAAJAN YHDYSHENKILÖ: /.::". ' Dl Heikki Hinkkanen Posiva Oy KONSULTIN YHDYSHENKILÖ: Dl Leena Kallio Astrock Oy TYÖRAPORTTI 98- GEOFYSIKAALISETREIKÄMITTAUKSET LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA 997, KAIRANREIKÄ KR4 _.---.;.:.. <' =::. -:=:::::"'- TEKIJÄT: Lee- Kallio Dl 'J;uk::_' - j/ l,..'/'u Pertti Hassinen Dl TARKASTAJA: \'*'J' ',- Xrto J ulkunn toimitusjohtaja

6 TIIVISTELMÄ GEOFYSIKAALISETREIKÄMITTAUKSET LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA 997, KAIRANREIKÄ KR4 Suomalaiset ydinvoimayhtiöt TVO ja IVO varautuvat uraanipolttoaineen loppusijoitukseen Suomen kallioperään. Tähän kallioperätutkimuksista huolehtii 996 alkaen Posiva Oy. kallioperätutkimukset on tehty vuosina viidellä alueella. käytetyn liittyvistä Alustavat Yksityiskohtaisilla tutkimuksilla pyritään lisäämään tietoa tutkimusalueiden kallioperästä ja tarkentamaan aiempien tutkimusvaiheiden tuloksia. Osana yksityiskohtaisia tutkimuksia Astrock Oy teki geofysikaalisia mittauksia Loviisan Hästholmenilla syksyllä 997. Tässä raportissa on Hästholmenin kairanreikän KR4 työ ja tulokset. Työ käsitti mittauksia sekä tulosten esittämisen ja raportoinnin. Reikämittauksia tehtiin seuraavilla menetelmillä: kalliopohjaveden ominaisvastus kalliopohjaveden lämpötila sähköinen ominaisvastus lyhytnormaali-järjestelmällä sähköinen maadoitusvastus yksipiste-järjestelmällä magneettinen suskeptiivisuus luonnon gammasäteily radiometrinen tiheysmittaus gamma-gamma-menetelmällä kaliiperi sonic-luotaus kahdella lähetin-vastaanotinvälillä. Avainsanat: Geofysiikka, reikäluotaus, ominaisvastus, ganmasäteily, kaliiperi, sonicluotaus, kalliopohjavesi, Astrock Oy

7 ABSTRACT GEOPHYSICAL BOREHOLE LOGGING IN HÄSTHOLMEN, LOVIISA, 997, BOREHOLE KR4 The Finnish power companies TVO and IVO prepare for final disposal of nuclear fuel into the Finnish bedrock. The site investigations are carried out by Posiva Oy since 996. Preliminary investigations took place during at five sites. The programme continues as detailed investigations in three sites, Romuvaara in Kuhmo, Kivetty in Äänekoski and Olkiluoto in Eurajoki which were selected for detailed investigations to be carried out during years Hästholmen (Loviisa was taken under investigations 997. The site will be selected in 2. The aim of the detailed investigation phases is to increase the knowledge of the bedrock on the areas and to complement the investigations made earlier. As a part of the detailed investigations Astrock Oy carried out geophysical borehole logging in Hästholmen (Loviisa in autumn 997. This report will describe the logging at Hästholmen site, borehole KR4, and the results. The commission included geophysical borehole logging. Logging \vere carried out using the following methods: fluid resistivity fluid temperature short normal-resistivity single point-resistance magnetic susceptibility natural gamma gamma-gamma-density caliper SOlllC. In addition to the logging the commtsston included data presentation and reporting. Keywords: Geophysics, borehole logging, resistivity, gamma radiation, caliper, sonic, ground water, Astrock Oy

8 7 GEOFYSIKAALISET REIKÄMITTAUKSET LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA 997, KAIRANREIKÄ KR4 TIIVISTELMÄ ABSTRACT.YLEISTÄ 8 2. MITTAUSMENETELMÄT JA LAITTEET 8 3. AINEISTON KÄSITTELY 4. ARVIO TULOSTEN TARKKUDESTA JA VIRHELÄHTEISTÄ 3 5. YHTEENVETO 4 LIITTEET 7. Mitatun reiän sijainti tutkimusalueena 2. HH-KR4, Mittaustulokset (Astrock Oy 3. HH-KR4, Mittaustulokset (VTT 4. Kuvaus Wellmac-mittalaitteesta 5. Kuvaus akustisesta mittalaitteesta

9 8. YLEISTÄ Suonalaisten ydinvoimayhtiöiden (TVO ja IVO ydinjätehuollossa varaudutaan käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoitukseen Suomessa. Olennaisen osan tähän liittyvistä tutkinuksista muodostavat sijoituspaikkatutkimukset, joita tehdään 98- ja 99-luvuilla. Tutkinuksista huolehtii 996 alkaen Posiva Oy. Kenttätutkimusvaihe ajoittui alustavissa paikkatutkimuksissa vuosille Tarkennettu paikkatutkimusvaihe ajoittuu vuosille Loppusijoituspaikka valitaan vuonna 2. Astrock Oy suoritti yhteistyössä VTT-YKJ:n kanssa Posiva Oy:n tilauksen no 9792/97 IHH mukaisesti geofysikaalisia reikämittauksia Loviisan Hästholmenissa. Työt tehtiin marraskuussa tammikuussa 998. Tässä raportissa käsitellään Loviisan Hästholmenin reiän KR4 kenttätyöt, aineiston käsittely ja tulokset. Toimeksiannon vastuuhenkilönä toimi Dl Arto Julkunen. Kenttätyöt ja tuloskäsittelyn tekivät Dl Arto Julkunen, Dl Leena Kallio, Astrock Oy sekä Dl Pertti Hassinen, VIT. 2. MITTAUSMENETELMÄT JA LAITTEET Hästholmenin kenttätyöt käsittivät geofysikaaliset reikämittaukset kairarueiässä KR4. Käytetyt nenetelmät ja reikäsyvyydet ilmenevät taulukosta. Rekisteröintipisteväli oli cm, paitsi sonic rekisteröitiin 5 cm:n pistevälillä ja kaliiperi cm:n pistevälillä. Kaikkiaan tehtiin seuraavia mittauksia: kalliopohjaveden ominaisvastus kalliopohjaveden lämpötila sähköinen ominaisvastus lyhytnormaali-järjestelmällä sähköinen maadoitusvastus yksipiste-järjestelmällä magneettinen suskeptiivisuus luonnon gammasäteily radiometrinen tiheysmittaus gamma -gamma-menetelmällä kairanreiän halkaisija (kaliiperi sonic- uota us kahdella lähetin-vastaanotin välillä. Taulukko. Mittausmenetelmät ja syvyysvälit (m. Menetelmä KR4 syvyys Kalliopohjaveden ominaisvastus Kalliopohjaveden lämpötila SN-ominaisvastus Maadoitusvastus Magneettinen suskeptiivisuus Luonnon gammasäteily Gamma-gamma-tiheys Kaliiperi Akustinen luotaus

10 9 Mittauksessa käytettiin noin 2 m mittaista kevlarvahvisteista polyuretaanipäällysteistä kaapelia, jonka vetolujuus on noin 25 kg. Mittauskaluston rakenne on loggauslaitteiston osalta seuraavanlainen (kuva.: tietokone toimii tiedonkeruuyksikkönä. Mittauksen aikana on mahdollista seurata kuvaruudulla mittauksesta syntyvää raakatulostetta. Tietokone on kytketty sarjaliitännällä liitäntäyksikköön (Welhnac/LI, jossa on virtalähde ja tietoliikenneyksikkö. LI on taas kytketty kaapelikelan välityksellä anturijärjestelmään. Ylimpänä on tietoliikenneosa, jonka alapuolelle kiinnitetään muita antureita. Yhdellä kertaa voidaan periaatteessa mitata 6 menetelmää, mutta joillakin menetelmillä (kuten resistiivisyys on fyysisiä rajoituksia, esim tiettyjen anturien on oltava alimpana, joiden vuoksi kaikki kuviteltavissa olevat anturiyhdistelmät eivät ole mahdollisia. Connedion to Power auppfy unlt orprobe ControUer probe Probe,, lntcrl electrona Prot>. 2 3 Kuva. Wellmac/LJ-mittauslaitteiston rakenne. Resistiivisyysmittauksessa käytetty anturi koostuu kahdesta osasta: mittariosa sekä elektrodiosa. Mittaus tapahtuu pulssiperiaatteella (kuva 2: yhtä mittausta kohden laite tekee aina vähintään kokonaisen jakson mittaisen mittauksen, positiivinen ja negatiivinen pulssi. Näin eliminoidaan luonnon potentiaalin sekä metallielektrodien aiheuttama mahdollinen vaikutus. Virta voi olla suurimmillaan 5 ma. ILAT+ Nl6+ N4+ i [spr+i Temp. SP LAT Nl6- No-4- SPR-:... Sec Kuva 2. Wellmac-Ll:n resistiivisyysmittauksen mittaussykli.

11 Varsinaisesti tällainen laite ei tarvitse kalibrointia, mutta mukana seuraavalla vastusyhdistelmällä voi seurata, onko laitteisto kunnossa. Gamma-anturi ja gamma-gamma-anturi käyttävät keskenään samanlaista detektoriosaa: Nal-kide (" x.5" ja valomonistinputki. Yhdistelmä on laajalti käytetty. Gatntna-gamma-nittauksessa käytettiin lähteenä Cs-3 7 :ää, jonka nimellisaktiivisuus on 3 mci. Gamna-anturi on kalibroitu Ruotsissa tehtaalla. Tiheysanturikalibroitiin Posiva Oy:n ja eräiden mineraalitutkimusreikien kairasydännäytteistä mitatulla aineistolla välille. (vesi g/cn 3. Kalibroinnissa käytettiin hyödyksi myös reiän KR3 yläosasta tehtyjä tiheysmäärityksiä. Suskeptiivisuusanturi on alunperin Suomessa suunniteltu varsin herkkä anturi. Anturin kalibrointi tehtiin mukana seuraavilla kalibrointipaloilla. Perustason hienosäätö tehtiin manuaalisesti tasolle noin 6* o 5 SI. Veden lämpötilan mittauksessa käytettiin Pt- -elementtiä Ja ominaisvastusmittauksen elektroniikkaosaa. Lämpötila kalibroitiin Sodankylän geofysikaalisen observatorion tarkkuuslämpömittarin (lukematarkkuus.5 C avulla välillä - 2 C. Veden ominaisvastus mitattiin samalla anturikokonaisuudella lämpötilan kanssa. Lasikuituputken sisällä olevan veden ominaisvastuksen mittaus tehtiin Wenner-konfiguraation tapaisesti järjestetyillä rengaselektrodeilla. Kalibrointi tehtiin vertaamalla VTT:n Crison CDTM-523-johtavuusmittarin näyttämään. Lisäksi tehtiin lisäpiste sekoittamalla väkevämpää suolaliuosta Gohtavuusanturin enimmäisnäyttämä oli vain 2 ms/sm. ' Reiän halkaisijan mittaus tehtiin anturilla, jonka kolme mittavartta oli kytketty yhteen. Mittavarsista käytettiin vain yhtä. Anturin resoluutio on noin.5 mm ja riippuu varsien asennosta. Varsien päissä olevien metallipalojen kuluminen aiheuttaa kalibroinnin muuttumista enimmillään.3 mm/ OOOm. Anturi kalibroitiin jokaisen mittauksen välillä kalibrointirenkailla (ennen ja jälkeen mittauksen. Akustinen anturi on ELGin valmistama KAS Laitteessa on kaksi lähetintä ja yksi vastaanotin. Rekisteröinti tehdään kahdella eri lähetin-vastaanotinetäisyydellä ( ja.5 m, kuva 4. Akustisen lähteen keskitaajuus on 2 khz. Rekisteröinnit on tallennettu erillisellä, PC-tietokoneeseen liitetyllä yksiköllä. Rekisteröintien resoluutio on 2 bittiä ja näytteenoton tarkkuus. ms. Anturin tarkemmat ominaisuudet ja mitat on esitetty liitteessä 5.

12 J II katpeliliitin ylä.elektron iikka Y"" l<:alähc:.ti n vastaanoti-n t:ä.hilähetin _l LI alaelektroniikka Kuva 4. Sonic-anturin rakenne. Mittausnopeus säädettiin jokaisessa mittauksessa riittävän hitaaksi korkealaatuisen lopputuloksen saavuttamiseksi. Tämä nopeus valittiin laatutestien ja aikaisemman kokemuksen pohjalta. Viitteessä /3/ on tarkasteltu mittausnopeuden vaikutusta gamma- ja gamma-gamma-mittauksessa cm:n pistevälillä. Mittausnopeus arvo sekwmissa todettiin sopivaksi kompromissiksi mittauslaadun ja -nopeuden välillä. 3. AINEISTON KÄSITTELY Mittaustulokset tarkastettiin alustavasti tukikohdassa päivittäin ja ne tailennettiin tietolevykkeille. Myöhemmin tehty tuloskäsittely käsitti tarpeellisten kalibrointien ja korjausten tekemisen, tulosten puhtaaksipiirron ja tallennuksen tilaajan käyttämään luovutusformaattiin. Mittaustulokset on luovutettu tiedostoina tilaajan käyttöön. Tulokset on esitetty menetelmien -6 osalta liitteessä 2 profiilikuvien koosteina. Hästholmenin, kuten aiemmin myös Olkiluodon ydinvoimalan, tutkimuskohteen erikoispiirteenä oli voimakas häiriö jota ei pystytty kokonaan poistamaan notchsuodattimella. Häiriö aiheutti paikoin laskostumisen kautta vaikeasti eliminoitavan häiriöilmiön. Vaikutus oli havaittavissa eniten veden ominaisvastuksen mittauksessa suurilla johtavuusarvoilla (pienet jännitteet sekä jossakin määrin SPR-mittauksessa. Häiriön vaikutusta pyrittiin vähentämään mittaamalla ylitiheällä pistevälillä ( 4 pistettä/! cn. Aiemman kokemuksen perusteella häiriö on voimakkaasti paikkariippuvainen, eikä ole ollut kaikissa rei' issä käytännössä häiritsevä. Kuvassa 5 on esimerkki vastaavasta häiriöstä Olkiluodosta (SP-mittaus mitattuna kiinteäitä syvyydeltä yhden sekunnin välein.

13 2 2 2 > E (l_ 5 (j oo 5o 5oo Tim e (s Kuva 5. Näyte Olkiluodon SP-ilmiöstä ajan funktiona kairanreiässä KR9 syvyydellä 47 m. Loviisan kohteessa esiintyi vastaavia, hieman heikompia häiriöitä SPR- ja veden ominaisvastuksen mittauksissa.. Tilaajan esityksestä suskeptiivisuusmittauksen kenttämittauksessa ja tuloskäsittelyssä noudatettiin muita menetelmiä lievempää laatutavoitetta. Suskeptiivisuusmittauksen käyttötarkoitus (lentomittausten tulkinta ei edellytä välttämättä kallioperän hienorakennetulkinnan vaatimaa käsittelyä. Suskeptiivisuusmittauksen lämpökäynti korjattiin tietokoneavusteisesti, mutta lopputulos tarkastettiin käsin. Kuvassa 6 on esitetty suskeptiivisuusmittauksen toistettavuutta kuvaava ote mittausdatasta. Samalla kuvasta voi arvioida kivilajin karkearakeisuuden vaikutusta mittauksiin. (J. -.. <> (. C/ :::J (J Depth [m] Kuva 6: Kaksi tozszstaan riippumatonta suskeptiivisuusmittausta reiässä HH-KR4 toimeksiannossa käytelyllä anturilla tehtynä. Kuvan perusteella voi arvioida, että kalliolaadun karkearakeisuudella on selkeä vaikutus ja aineistossa esiintyvä kohinan kaltainen vaihtelu on valtaosin aiheutunut kallioperän vaihtelusta. Veden ominaisvastusmittauksen tulokset redusoitiin vastaamaan lämpötilaa +25 astetta. Lyhytnormaalimittauksen tuloksille tehtiin reikäveden ominaisvastukseen ja

14 3 reikägeometriaan perustuva korjaus. Korjauksessa käytettiin VTI:n käyttöönottamaa korjauskaavaa /4/. Kaliiperimittaus kalibroitiin joka kerta ennen ja jälkeen mittauksen. Gamma-gamma-mittauksesta poistettiin ennen kalibrointia luonnongamman osuus. Muille mittauksille ei tehty nittaustulosten arvoihin vaikuttavia korjauksia. Akustisen mittauksen tuloskäsittelyssä on tulostettu profiileina P- ja S-aaltonopeudet eri lähetinetäisyyksille sekä vainennukset eri aaltomuodoille. Lisäksi kokoaaltomuoto on esitetty aaltoesityksenä (liite 3. P- ja S-aallon poirnintatapa oli puoliautomaattinen. P-aalto on poimittu ensimmäisestä nousevasta käyrän osasta. S-aalto on vastaavasti poimittu ensimmäisestä maksimista, missä S-aalto erottuu. Molemmissa tapauksissa on aloitettu käsin poiminnalla ja jatkettu automaattirutiinilla, joka siirtyy käsinpoimintaan, kun poimittu aika poikkeaa liikaa edellisestä. Data on ennen tulkintaa suodatettu 5 khz alipäästösuodattimella. Suodatuksella ei ollut vaikutusta itse mittaussignaaliin. Poimintatarkkuus on periaatteessa +/-25m/s m lähetin-vastaanotin välillä. Saapumisaikojen erotuksesta (dt lasketun nopeuden tarkkuus on huonompi, noin +/- m/s. Kallion rikkanaisissa kohdissa tarkkuus huononee, koska aaltojen tarkan saapumisajan havaitseminen vaikeutuu. P- ja S-aaltojen amplitudien vaimeneminen on laskettu integroimalla ensimmäisen aallon saapumishetkestä alkaen 2 aallonpituutta ja muuntamalla suhde suhteeksi db/m. Putkiaaltojen vaimeneminen on laskettu integroimalla valitun ikkunan yli ( m lähetin-vastaanotinväli t=7-5 J.!S ja.5 m väli t=8-6 J.!S ja muuntarualla energioiden suhde yksikköön db /m. Putkiaallon vaimenemista voidaan pitää tulkinnan kannalta parhaana edellisistä vaihtoehdoista /5/. Amplitdin arvon nuuntaminen yksikköön db/m on laskettu seuraavasti: amp=4*log(a2/al 3. Reikäsyvyys tarkistettiin ja korjattiin seuraavasti: tutkittiin geologisen aineiston avulla, mikä on ominaisvastusanturin syvyyskorjausvakio. Muut mittaukset sidottiin ominaisvastusmittaukseen käyttäen hyväksi gammasidontaa. Lopputuloksena mittaussyvyysarvot ovat keskenään noin +/- 5 cm:n tarkkuudella oikein. Syvyyskorjausvakiot olivat enintään.2 % (kaliiperi, mutta yleensä huomattavasti alle promillen. Akustiselle luotaukselle on tehty kenttämittausvaiheessa kaapelin syvyysmerkkeihin perustuva matkakorjaus. Mittausaineiston käsittelyvaiheessa oli käytettävissä tiheysaineisto, johon tulosten syvyysarvot sidottiin. Näin ollen akustisen luotauksen syvyystarkkuus on lähes yhtä hyvä kuin muidenkin menetelmien. 4. ARVIO TULOSTEN TARKKUUDESTA JA VIRHELÄHTEISTÄ Tulosten tarkkuus voidaan jakaa kahteen osaan: rnatkan mittaustarkkuus sekä itse fysikaalisen pararnetrin mittaustarkkuus.

15 4 Reikäsyvyyden mittaustarkkuus rnppuu matkapisteen, paikannuksen ja mittauskaluston erotuskyvystä ja tarkkuudesta. Matkapisteen erotuskyky eli pienin matkapyörän sykäys on yksi cm. Paikannustarkkuus on reiän alussa suunnilleen sama kuin erotuskyky, mutta lopussa se riippuu matkamittauksen kalibroinnista ja korjauksesta. Absoluuttinen tarkkuus arvioidaan olevan alle 4 cm, mikäli matkareferenssinä olevat geologiset matkatiedot ovat olleet tarkkoja. Eri mittaukset on sidottu toisiinsa kunkin menetelmän kanssa yhdessä tehdyn gamnamittauksen avulla +/- 5 cm:n tarkkuudella menetelmien -6 osalta. Akustisen mittauksen syvyystietoa ei ole sidottu tässä vaiheessa muihin menetelmiin tai kairausnäytteen syvyyteen muuten, kuin käyttämällä samaa kelaa ja kaapelia ja matkamerkkejä. Mittauksen syvyystarkkuus on reiän yläosassa noin cm ja reikien ( m pohjallakin noin.5 m. Fysikaalisten parametrien arvioidut lopulliset tarkkuudet on koottu taulukkoon 2. Taulukko 2. Mittausparametrien kalibroidutja muunnetut suureet, lukematarkkuudet Ja arvio. opu u sesta a b so uuttsesta tar kk uu d esta. Menetelmä Suure Lukema- lopullinen tarkkuus tarkkuus Kalliopohjaveden ominaisvastus Ohm-m 5 Ohm-m Kalliopohjaveden lämpötila oc.. SN-ominaisvastus Ohm-m 5 Ohm-m Maadoitusvastus Ohm 2 Ohm-m Magneettinen suskeptiivisuus E-5 Sl.5 5 Luonnon gammasäteily J.!Rih c/s 5 Gamma-gamma-tiheys g/cm. c/s. g/cm. Kaliiperi mm.5.5 P-aallon nopeus, dt m/s +/-. s +/- m/s P-aallon nopeus, t ja t2 m/s +/-.s +/- 25 m/s P-aallon vaimeneminen db/m 2 bittiä 5- db/m S-aallon nopeus, dt m/s +/-.s +/- m/s S-aallon nopeus, t ja t2 m/s +/-.s +/- 25 m/s S-aallon vaimeneminen db/m 2 bittiä 5- db/m Putkiaallon vaimeneminen db/m 2 bittiä 5- db/m Kenttätyövaiheessa tehtiin laadun varmistamiseksi tarkistusmittauksia. Rapakivigraniitissa pienialaiset vaihtelut tulevat selvästi esiin reikämittauksissa ja aiheuttavat 'geologista kohinaa'. Kaliiperimittauksen kalibrointi tehtiin ennen ja jälkeen mittauksen. Tuloksen kalibroinnissa käytettiin molempia kalibrointiarvoja hyväksi. 5. YHTEENVETO Toimeksianto sujui pääosin suunnitelmien mukaisesti ja laajuisena. Kuitenkin aluksi kaapelivuodoksi luultu, ilmeisesti kuitenkin paikallinen sähköhäiriö, aiheutti uusintamittauksia kaapelinvaihtoineen. Samanlaisia häiriöitä havaittiin kuitenkin myös toista kaapelia käyttäen. Työ tehtiin menetelmien -7 osalta Veden ominaisvastus uusittiin Akustista mittausta tehtäessä mittalaite irtosi reikään laskettaessa liittimestä ja putosi kairanreikään. Laite on reiän

16 5 pohjalla syvyyden 995 m alapuolella. Mittaus aloitettiin uudelleen (paine litisti kaapelipäätteen 85 m syvyydessä ja tehtiin valmiiksi tammikuun lopussa. Aineiston laatu on hyvä ja vastaa asetettuja vaatimuksia. Mittausten laatua varmistettiin mm. osittaisilla mittausten toistolla sekä alustavalla tulosten tarkastelulla jo mittausten aikana. Mittausten kuluessa aineistoa esikäsiteltiin ja tulostettiin luonnoksiksi jo tukikohdassa kenttätyön kestäessä. Siten mm. kairanreiän kunnon ja kallio-olosuhteiden arvioita varten VOitim luovuttaa tilaajan pyytämää luonnosaineistoa muiden mittausurakoitsijoiden käyttöön jo ennen tulosten raportointia. Myös tulkitsijoiden käyttöön luovutettiin aineistoa tarpeen mukaan ennen aineiston lopullista luovutusta.

17 6 Viitteet: Okko,., Hassinen, P., Front K. 994, VIT test borehole for bedrock investigations, VTT Research Notes 538, ESPOO, 3 s. /2/ Poikanen, Ari, 983 Suitability of certain borehole geophysical methods for structural and hydrogeological studies of finnish bedrock in connection with disposal of nuclear waste, Voimayhtiöiden Y dijätetoimikunta, Report Y JT Julkunen, Arto, Mittaus VTT:n testireiässä heinäkuussa 994. Työraportti VTT:lle, Astrock Oy, Vaittinen, T., 988. Kallioreikätutkimusten tulosten käsittely, ja tulkintaohjelma LOG. Espoo, Valtion teknillinen tutkimuskeskus, Tiedotteita 922, 9s. 5 Okko,. Hassinen, P Akustinen luotaus kallion rakennetutkimuksissa, VTT Julkaisuja 762, 69 s. 6 Julkunen, A., Kallio, L., Hassinen, P Geofysikaaliset reikämittaukset Kuhmon Romuvaarassa 996, Kairanreikä KR. Posiva Oy, Työraportti PATU Astrock Oy, Sodankylä.

18 7 LIITTEET. Mitattujen reikien sijainti tutkimusalueelia 2. HH-KR4, Mittaustulokset (Astrock Oy 3. HH-KR4, Mittaustulokset (VTT 4. Kuvaus Wellmac-mittalaitteesta 5. Kuvaus akustisesta mittalaitteesta

19 \ Smedsholmarna Hästholmsfjärden Kojholmarna Hudöfjärden en MERKINTÖJEN SELITYKSET ts: Kairanreikä (KR

20 9 HH-KR4 Liite 2/ Natural Gamma [J.!R/h] 2 Density [g/cm3] Fluid Resistivity [ohm-m T emperature [C] Short Normal Resistivity [ohm-m Single Point Resistance [ohm] 3 4 Caliper [mm] Susceptibility [ -s Sl] , f r = J :::: -= ASTROCK > t ::; 4 a_ Q ii "l _;;; :;;;;...; j..! :,... :---,r -. -oj... ;: c;._ \ Client: Posiva Oy Contractor: Astrock Oy Site: Hästholmen Borehole: HH-KR4 2 :!.-... f- - f----- f r l 2 Oiameter: 56 mm Oepth:,99 Scale: : ;- 22, LK _... \J w (X \J \J tv \J \J (J \J Cx> g q Ul Ul \J 3 g CZ? 3 g CZ? (J (J Ul -..J 3 g

21 2 HH-KR4 Liite 2/t Natural Gamma [Rih] Density [g/cm3] Fluid R esistivity [ohm-m] T emperature [C] Short Normal Resistivity [ohm-m] _n r ' Single Point Resistance [ohm] 3 4 r t-- Caliper [mm] Susceptibility [ -s Sl] c +-'.. Q t 'lt;-t $::---- l j l i:.. I...C: l t t ASTROCK r "' l ,: l... \J w... i:x> ij }- :;r:... -=...; \J i:x> Q g _.. ( g ( / D h \ \J <;3 g \ j ---t-----! --r <;3 g (J (J ( --.J g Client: Posiva Oy Contractor: Astrock Oy Site: Hästholmen Borehole: HH-KR4 Diameter: 56 mm Depth:,99 Scale: : LK

22 - r---j 2 HH-KR4 Liite 2/ Natural Gamma [-trih] =r==- Density [g/cm 3 ] Fluid Resistivity [ohm-m] 5 Temperature [C] 5 Short Normal Resistivity [ohm-m] J' Single Point Resistance (ohm] o 4 -l-- Caliper [mm] Susceptibility [ -5 Sl] r t / < -- < ""' :-- r ASTROCK s:::::. ä_ Q 5 r---t----t----t r--r----- J J { < \ j { <... f-. \ r- r t r ;5 IF= Client: Posiva Oy Contractor: Astrock Oy 58 r----t------f Site: Hästholmen Borehole: HH-KR4 6r----r j " f \ \ 6 Diameter: 56 mm Depth:,99 Scale: : 62r--T t--- t , LK ' w '. (X "'-> (:p Q _. g _. g U "'-> Cj3 g <J2 <;3 l g <J2 > > U <;3 g

23 22 HH-KR4 Liite 2/ Natural Gamma [J.IR/h] 2 Oensity [g/cm3 Fluid Resistivity [ohm-m] T emperature [C] Short Normal Resistivity [ohm-m] Q4... F....,..:>" - r t ""'l - : -:... ""] t Single Point Resistance [ohm] 3 4 l J 7 \ T l :----? l J Caliper [mm] Susceptibility [ -s Sl] c;::_ i7 ASTROCK 72..c 74 ä. Q 76 - ;,_"-" - - -= {".. - "'. t-----t Client: Posiva Oy Contractor: Astrock Oy 78 = ' 78 Site: Hästholmen Borehole: HH-KR4 Diameter: 56 mm Depth:, Scale: : 82 K / LK \J -- W-"\JI\JNNN g<x> a rv rn <x>c? g... (J q (J \J <r3 g <r3 g (J (J (J -...,J... 'i3 g

24 23 HH-KR4 Liite 2/5 Natural Gamma [JlR/h] 2 Density [g/cm Fluid Resistivity [ohm-m] Temperature [C] Short Normal Resistivity [ohm-m] Single Point Resistance [ohm] Caliper [mm] 65 7 Susceptibility [ -s Sl t ! "i... t---- / \ c::- := ASTROCK s:::. 94 ö_ IJ < >.? l? : 96 ' Client: Posiva Oy Contractor: Astrock Oy , t- -:....(.._ Site: Hästholmen Borehole: HH-KR4 Diameter: 56 mm Depth:,99 2 l \ j [_ + 2 Scale: : LK... N W->.NNNNN g<x> a ;.v rn <» g (J q (J <;3 g <;3 g (J (J (J ---. t... <;3 g

25 24 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 LIITE 3a.(l/5 P-wave velocity (t,km/s P-wave velocity (t2,km/s P-wave velocity (dtl,km/s E a... w SCALE : 3D-ROCK VTT

26 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 25 LllTE 3a.(2/5 E 2-wave velocity (t,km/s P-wave velocity (t2,km/s s n.. w 35 """' t J \ ; { 't..:l. J... t P-wave velocity (dtl,km/s "'.'..._ t i: :r j i..; L lo,ia =,i-!... -===-.,:... ;.,_ -i! 7 > ; : i:: -=; 4 i J... ;: - SCALE : 3D-ROCK VTT

27 L Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 26 LIITE 3a.(3/5 P-wave velocity (t,km/s P-wave velocity (t2,km/s P-wave velocity (dtl,km/s E t a_ w SCALE : 3D-ROCK VTT

28 27 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 LIITE 3a.( 4/5 P-wave velocity (t,km/s P-wave velocity (t2,km/s P-wave velocity (dv,km/s E t w SCALE : 3D-ROCK VTT

29 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 28 LIITE 3a.(5/5} P-wave velocity (t,km/s P-wave velocity (t2,km/s 2 4 P-wave velocity (du,km/s t -...; - t SCALE : 3D-ROCK VTT

30 Loviisa, Hästholmen Borehole KA4 29 LIITE 3b.(l/5 S-wave velocity (t, km/s S-wave velocity (t2, km/s S-wave velocity (dtl, km/s il h --:: = n l 5 p -.2 -=t 5 "!il ""'!lr J -= --..., j- ; ':2: t E Q_ w..:-'..!=:::;- ( J [c::!=!... \._ 5 2 r-=l...::=:;::: -. -"'I = -- ] R D c::: ::... - t ::;:: -(..;... i SCALE : 3D-ROCK VTT

31 3 Loviisa, Hästhölmen Borehole KR4 LIITE 3b.(2/5 S-wave velocity (t, km/s S-wave velocity (t2, km/s ;;;; 5 J -..-'!!!!!! S-wave velocity (du, km/s :::iii:: r \ } \ < t C! i:-. E 2=- 3 Cl.. w > 4 < <> - (? o 35.l... ij ti 4 j 4 SCALE : 3D-ROCK VTT

32 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 3 LIITE 3b.(3/5 S-wave velocity (t, km/s S-wave velocity (t2, km/s f--->.t; -= 5 Pf=- u J i S-wave velocity (du, km/s ,....l' i "'! k """""'=... t E - 5 a._ w 55 - ' < b -:::?' 2.. ]... k- < -. t5 -- p..;;;; g ] =::::!Ii R- f - : -c: ::d :. JL. - --s ;::;;:;;:: s -. 6 l ( ( -==r t {,. J SCALE : 3D-ROCK VTT

33 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 32 LIITE 3b.( 4/5 S-wave velocity (t, km/s S-wave velocity (t2, km/s S-wave velocity (du, km/s i, l ; ' E 65-7 CL w 75,, < 7 j s 4> -...,._? i - ( -. j = lt- "'! c l -{ t J R =-.,.,. b "'-"'l "'l...: "' r J j.. r 8. SCALE : 3D-ROCK VTI

34 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 33 LIITE 3b.(5/5 S-wave velocity (t, km/s S-wave velocity (t2, km/s S-wave velocity (du, km/s t-,.. l... j Jl-- 85.o4 ",j E - 9 Q_ UJ > (}...:: c:! s - [ --..,... ' l \...! i,.. ( SCALE : 3D-ROCK VTT

35 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 34 LIITE 3c.(l/5 P-wave attenuation, db/m S-wave attenuation, db/m T ube wave attenuation, db/m -8-4 E t CL w a SCALE : 3D-ROCK VTT

36 35 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 LIITE 3c.(2/5 P-wave attenuation, db/m ::--- S-wave attenuation, db/m -8-3 Tube wave attenuation, db/m -8-4 E Q_ w SCALE : 3D-ROCK VTT

37 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 36 LIITE 3c.(3/5 P-wave attenuation, db/m S-wave attenuation, db/m Tube wave attenuation, db/m -8-4 E CL w SCALE : 3D-ROCK VTT

38 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 37 LllTE 3c.( 4/5 P-wave attenuation, db/m S-wave attenuation, db/m Tube wave attenuation, db/m -8-4 E r w 75 SCALE : 3D-ROCK VTT

39 Loviisa, Hästholmen Borehole KR4 38 LIITE 3c.(5/5 P-wave attenuation, db/m S-wave attenuation, db/m Tube wave attenuation, db/m -8-4 E a._ w SCALE : 3D-ROCK VTT

40 4 Liite 4/ WELLMAC Logging System General The vcrsatile, lightwcight WELLMAC logging system is dcsigncd primarily for slimholc logging. Easily portablc, thc WELLMAC providcs exraordinary ncxibility. Probc suites containing up to seven probes can bc asscmblcd as desire<l minimizing thc numbcr of runs nccdcd and rcducing ficld opcration times. Computing power has bccn put into thc borehole by incorporating processors into cvcry probc, and access provided via an efficiently dcsigned serial communication link Since each probc in thc WELLMAC system is a standalonc unit probes can be combined virtually without restriction. System upgrading is very simple: Just add lhc new probe to the suitc. Thcre are no surfacc modules to worry about. The system can operateon mains power, a vehicle battery, or on theoptionai battery pack.. Low power consumption allows the portable battery pack to provide sample capacity for a full day's work. Measured data can be stored on hard or floppy disks in the surface unit for subsequent processing and plottinglprinting. An optionai RAM disk is available for tropical humidity and where faster processing is required. Moreover, data can be printed out in real-time on site on a printer connected to the surface unit. The watertight surface unit is designed especially for use in inclement weather. The WELLMAC system is extraordinarily easy to learn and operate, even for personnel unfamiliar with borehole logging. WELLMAC/Li As a light-weight alternative to the surface unit, MALÅ GeoScience presented the WELLMAC/Li logging interface unit. Together \vith a normal PC-compatible lap-top, the system is oot as rugged, but it is smaller, lighter and a more flexible system than the normal WELLMAC surface unit. WELLMACILI is the complete logging interface between your laptop computer and the WELLMAC digital probes. WELLMAC /LI operates with 2V DC for maximum flexibility. Sealed in a climate proof case, tbe unit provides you with all-weather operation with almost the same benefits and features of the standard WELLMAC surface unit. The WELLMACILI unit supplies all the power needed downhole. The modem probe located uppermost in the probc suite supplies all sequcntial probes with neccssary power. Software Since all tables created concerning data acquisition and processing comprises ASCil filcs, they can be modified as needed with your own word processor or text cditor. Ali data files include an introductory block of borchole information that identifies the borehole, charactcrizcs it briefiy, and describcs thc typcs of mcasurement and processing uscd. As measuremcnt procccds, data can bc displaycd cither numcrically or as continuously updatcd log curves (waterfall display. You can toggle bctwecn the numcrical and graphical display quickly and casily. Moreover, any industry-standard, dot-matrix printer can bc conncctcd to the surface unit to plot curvcs and process data in real timc right on sitc. Gcncrally spcaking, plots are formatted according to API standards.

41 4 Liite 4/2 Drum, winch, cable and cable-head Several hand-crankcd and motordriven winchcs arc availablc for use with thc WELLMAC systcm or as stand-alonc units_ The cablc on thc hand-crankcd winch is rcinforccd with Kcvlar fibrcs that givc it thc strcngth nccdcd to support probc suitcs containing up to scvcn probcs_ The 5-conductor polyurcthanc-shcatcd cablc is 5 mm in diametcr and has a brcaking strcngth of 22kg For the rnotordrivcn winch thcre is also a 3/6' diametcr, stccl-armorcd cable availablc_ Breaking strength is 5kg, and it is about thrcc timcs hcavicr than polyurethane-shcathed cablc_ Two types of cablehcads are available, one for polyurethanc-shcathcd cable and onc for stccl-annored cablc. Custom dcsigned cableheads for user-spccificd cables are also available on requcst The cablchcad goes down thc hole and connects to the controller probc via a flush-thread joint (same type of joint as that used between thc probcs_ WELLMAC winches are available for 5 or looom cable. Winches for up to 2m are availablc by spccial order. Depth Nleasuring Whee/ The measuring wheel, which also serves as a pulley, has a l-meter circumfcrence and can be mounted on either a tripod or the borehole casing. Its' odometer has a 7-digit readout mounted next to the wheel, and the wheel is equipped with a cable guide and rubber-lined cable groove. A tripcxl a casing adapter, and an electrically heated wheel for cold climates are available as accessories. If a hand-cranked drum is used, a separate measuring wheel must be ordered. Motor driven winches have a built-in measuring device.., Probes Probes available for the WELLMAC system are: Natural Gamma Density Neutron-neutron (porosity 3-arm Caliper Resistivity (SN, LN, Lat.,SPR SP Fluid Res.ffemp. lp (Dipol-dipol+res. Temperature Flowmetcr Susceptibility Induction ph Water Sampler _.. and more to comc_ Ali WELLMAC sy stcm probes are made of stainjess stccl and conncctcd via flush-thrcad joints. The cntirc probc suitc, including the controller probc and cablehcad at thc top and tcrminator plug at the bottom, havc smooth. projcction- frcc surfaccs that minimizc risk of jamming (important whcn uscd in corc drillcd holcs. Each probc has its own onboard microproccssor \\'hcrc dala can bc storcd until it s tirnc to scnd it up to thc surfacc unit Exccpt for thc progrdms thcy contain, thc microproccssors in the probcs arc idcntical, thus casing both scrvicing and fault tracing_ Many othcr intcrnal modulcs arc interchangcablc among thc diffcrcnt probcs_

42 42 Liite 4/3 Up to seven probes can be asscrnbled to form a probc suite, and thcy can bc joincd in almost any desircd cornbination and scqucncc (rcsistivity or tcrnpcraturc probcs rnust be at thc bottom of thc suitc. Since this rcduccs thc numbcr of logging runs nccdcd, ficld opcration costs arc lowcrcd substantially. The WELLMAC solvcs thc watcr-pcnctration problcm that plagucs many convcntional probc suitcs. The borcholc systcm has uniquc watcrtight bulkhcads mountcd at thc cnds of cach probc to include tbc controllcr probc. Furthcrmorc, cach probc has a liquid alarm that notifics the opcrator to switch off thc powcr and raisc the suitc in the unlikcly cvcnt of leakagc. Controller Probe Using a separate, down-the-bole controllcr probc for communication and powcr convcrsion climinates the need to duplicate such circuitry in cach probe. Result: A compact, lighnveight systcm that consumes less power and allows more probe modules to bc added as work procecds. The controller probc is located between the cablebead on thc signal cable and thc uppermost probe in the suite. Its' modem serves all ofthe probes, and a matching modem is moonted in the surface unit. The modems support high-speed, full-duplex communication using the frequency shift technique. Natural Gamma probe The Natural Gamma probe lle4sures the natural gamma radiation (hence the name in the borehole. "xl.5" Iong Nal-crystals are used as detectors. Total naturaj gamma raditation from potassium, uranium and thorium is measured. The variation in the concentration of these elements normally correspond to lithological changes in the rock. A larger crystal, a week radioactive source suitable for testing and a spare part kit are availabel as options. Density probe The density probe is able to determine the density of the rock by exposing it to a radioactive source and then measuring the reflected radioation. The probe is used for lithological determinations and examination of the variation of porosity and fractures. The density probe module is delivered with a Cs-3 7 source radioactivity source, a lead container for lransport and storage, and tools. Other parts availabte include calibration blocks, a weak radioactive source for testing and a spare part kit Susceptibility probe The susceptibility probe is uscd to dcterminc the magnetic susceptiblity (magnetizability of the bedrock surrounding the boreholc. Evcry typc of rock has its own charactcristic magnetic content. Therefore, the susccptiblity probc is an cxcellent tool for lithological determination. Temperature probe The temperature probc mcasures thc temperature at equidistant stations in the borcholc. Accuratc tcmpcraturc reveals watcrbcaring fracturcs. Caliper probe The caliper probc mcasurcs the diamctcr variations of thc borcholc. The Calipcr arrns can bc closcd and opcncd from thc surfacc unit. The data obtaincd is primarily uscd for calibration of othcr logs, to computc borcholc volumc, to dctcct fracturcs and cavc-ins.

43 43 Liite s / SONIC SONDE KAS-2-43 KAS-2-43 on taipuisa akustinen luotain jossa on kaksi aalto lähdettä. TEKNISET OMINAISUUDET kaapeliliitin Yleistä Halkaisija Pituus Toimintalämpöti Ia Paineen kesto Virran tarve 43 mm 3 3 mm - 9 oc 2 Mpa 8 ma 3 V yläelektroniikka Lähetin Tyyppi Pietzo-keraaminen Määrä 2 Keskitaajuus 2kHz Signaalientoisto /s Lähetinten väli 5mm -- kaukolähetin Vastaanotin Tyyppi Pietzo-keraaminen Määrä Etäisyydet lähettimistä ja 5 mm lähilähetin Kaapeli min. 3 johdinta max 25 m vastaanotin -- alaelektroniikka