MRS - Magasinkendskab inden der bores

Program Princippet i MRS-metoden Anvendelsesmuligheder for MRS Planlægning, feltarbejde og databehandling Vurdering af datakvalitet og eksempler på gode og dårlige MRS data Eksempler på sammenligning med boringer og prøvepumpninger Eksempler på MRS projekter

Definition af MRS og hvad metoden kan MRS står for Magnetisk Resonans Sondering Metoden kortlægger: Vandindhold relateret til dybdeniveauer Permeabilitet relateret til dybdeniveauer Transmissivitet relateret til dybdeniveauer Maksimal indtrængningsdybde ca. 120 m

HVORDAN ADSKILLER MRS SIG? Metode Hvad måles? Hvad kan det tolkes til? Elektriske og elektromagnetiske metoder Elektrisk spænding Elektrisk resistivitet Seismik Reflekterede trykbølger Lagflader MRS Magnetisk resonans signal Vandindhold og permeabilitet

MRS-metoden

MRS PRINCIP OG TEORI PROTONERS MAGNETISKE MOMENT N w o B o q M o S B 1 ( w o )

MRS-metoden S S N Kunstigt magnetfelt fra loopet N Jordens naturlige magnetfelt Elektriske pulse skaber kunstigt magnetfelt der ændrer protonernes orientering Loop Protonernes henfald til oprindelig orientering måles Tx/Rx Hydrogenprotoner i grundvandsmagasin

MRS-metoden J. J. Durán et al, 2007

Dybde [m] Dybde [m] Dybde [m] Dybde [m] Eksempel på en MRS-måling Vandindhold [%] Permeabilitet [m/s] Transmissivitet [m 2 /s] Resistivitet [ohmm] 0 0 5 10 15 20 0,0E+00 5,0E-04 1,0E-03 1,5E-03 2,0E-03 0 0,00E+00 1,00E-02 2,00E-02 3,00E-02 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 0 10 20 20 20 20 30 40 40 40 40 50 60 60 60 60 70 80 80 80 80 90 100 100 100 100 110 120 120 120 120 130 140 150 160

MRS-metoden Pulsmomentet er relateret til måledybden (m)

MRS-metoden Pulsmomentet er relateret til måledybden (m) Signalets amplitude er proportional med vandindholdet (%) 1. Magnitude of the electromagnetic signal from a single proton (E 1 ) 2. Number of protons in 1m 3 (N p ) 3. Signal from 1m 3 of bulk water = N p * E 1 Water content = (Measured signal / Signal from 1m 3 ) * 100%

MRS-metoden Pulsmomentet er relateret til måledybden (m) Signalets amplitude er proportional med vandindholdet (%) Signalets henfaldskonstant er relateret til permeabiliteten (m/s)

Anvendelseseksempler Tjek om der er vand før der bores Optimeret udpegning af borelokalitet mellem flere mulige Transmissivitet giver indikation på forventet ydelse før der bores Supplerende hydrologisk input til grundvandsmodeller Afklare interaktion mellem overfladevand og grundvand Bestemme sekundære magasiner ifbm. forureningsundersøgelser Geoteknik: input til planlægning af f.ek.s dræn og grundvandssænkning samt bestemmelse af sætningsgivende aflejringer Optimeret planlægning af energilagring Kortlægning af geologiske problemstillinger som resistivitetsmetoderne ikke kan opløse

Anvendelseseksempler MRS Traditionel metode Høj Grundvandsmagasin Lav Høj Lav Glimmeraflejring/ mergel/kalkholdig moræneler Fed ler Vandindhold og permeabilitet Modstand Lithologi

Principeksempel MRS Lav Traditionel metode Lav Moræneaflejring Høj Høj Grundvandsmagasin Lav Høj Vandindhold og permeabilitet Lav Modstand Lithologi Fed ler eller aflejringer med saltvand

MRS planlægning Måleområde Ledningsinfo Støjundersøgelse

MRS støjundersøgelse

MRS planlægning Måleområde Ledningsinfo Støjundersøgelse Sammenhold støjniveau med fokusdybde og forventede signalniveau

MRS planlægning Måleområde Ledningsinfo Støjundersøgelse Sammenhold støjniveau med fokusdybde og forventede signalniveau Kan der måles indenfor det ønskede område? Kan der måles til den ønskede dybde?

MRS planlægning Måleområde Ledningsinfo Støjundersøgelse Sammenhold støjniveau med fokusdybde og forventede signalniveau Kan der måles indenfor det ønskede område? Kan der måles til den ønskede dybde? Beslutning om lokaliteter og konfigurationer

MRS indledende arbejde Opmål den geomagnetiske feltstyrke

MRS indledende arbejde Opmål den geomagnetiske feltstyrke Loop valg baseret på støjniveau, forventede signal og fokus dybde Type Orientering Støjloops

MRS data indsamling Prætests and tilpasning af indsamlingsparametre Erfaren operator 6-12 timer Resistivitetsinfo

Dybde [m] Dybde [m] Dybde [m] Dybde [m] Eksempel på en MRS-måling Vandindhold [%] Permeabilitet [m/s] Transmissivitet [m 2 /s] Resistivitet [ohmm] 0 0 5 10 15 20 0,0E+00 5,0E-04 1,0E-03 1,5E-03 2,0E-03 0 0,00E+00 1,00E-02 2,00E-02 3,00E-02 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 0 10 20 20 20 20 30 40 40 40 40 50 60 60 60 60 70 80 80 80 80 90 100 100 100 100 110 120 120 120 120 130 140 150 160

MRS tolkningsresultat

MRS tolkningsresultat This data set has been processed using SAMOVAR-11.3 software measuring scheme: free induction decay, delay(p1,p2)= 342.4 ms inversion scheme: smooth inversion optimization: complex signal inversion with the amplitude optimization Site: MRS_NF10, 75 m 8-square Loop: 4-75.0 Date: 5/24/2010 Time: 12:00:00 AM NUMIS data set: C:\Mette\0 Div MRS\2010 MRS\Fyn\Tolkning\MRS\MRS_NF10\NumisData.inp linear filter: C:\Mette\0 Div MRS\2010 MRS\Fyn\Tolkning\MRS\Matrix\MRS_NF10_shallow_500ms.mrm loop: eight square, side = 75.0 m geomagnetic field: inclination= 70N degr, magnitude= 49903.76 nt filtering window = 199.4 ms bandpass = 10.00 Hz static phase shift = 0 degr. average S/N = 15.93; EN/IN = 1.06 estimated vertical resolution: 13 layers estimated max. depth of investigation = 110.5 m inversion RMS : FID1 = 7.50 nv²; FID2 = 101.13 nv²; smoothing factor: SF1 = 0.5 ( 0.4-11.9); SF2 = 7.5 ( 5.4-10.8) permeability constant Cp = 7.00e-09

MRS2013 Hedensted V

MRS2013 Hedensted V This data set has been processed using SAMOVAR-11.3 software measuring scheme: free induction decay, delay(p1,p2)= 340.3 ms inversion scheme: smooth inversion optimization: complex signal inversion with the amplitude optimization Reprocessed with spike filter (necessary), Notch filter wide, static phase shift 170 Significant frequency offset (2124,5 Hz input, 2137,3 Hz after spike filtering) Excluding data point 0 Site: HedeV11, 75m eight square Loop: 4-75.0 Date: 9/25/2013 Time: 12:00:00 AM NUMIS data set: D:\MRN\Inversions_MRN\HedeV11\Sounding0002_f\NumisData.inp linear filter: D:\MRN\Inversions_MRN\Matrix\HedeV11.mrm loop: eight square, side = 75.0 m geomagnetic field: inclination= 70N degr, magnitude= 49870.89 nt filtering window = 199.6 ms bandpass = 10.00 Hz static phase shift = 170 degr. average S/N = 2.64; EN/IN = 34.62 estimated vertical resolution: < 4 layers estimated max. depth of investigation = 40.5 m inversion RMS : FID1 = 3718.74 nv²; FID2 = 6474.37 nv²; smoothing factor: SF1 = 26.1 ( 15.2-41.4); SF2 = 30.5 ( 19.6-52.3) permeability constant Cp = 7.00e-09

MRS kvalitetsparametre Signal/støj-forhold >2 Visuel adskillelse af signal og støj Ekstern/intern støj-forhold <2 Datapunkternes forløb og modeltilpasning Stabil frekvens og maks. 1 Hz fra inputfrekvensen Stabil fase Estimerede usikkerhed, max dybde og RMS Desuden: Sammenstilling med boringer og prøvepumpningsresultater

MRS VERIFICERES AF BORING, SYDSAMSØ

MRS AFKRÆFTER VAND, SYDSAMSØ

Sammenholdt med prøvepumpning

Udpegning af borested, Odense

Udpegning af borested, Sydsamsø

MRS AFGRÆNSER MAGASIN I MODEL

SilkN11 MRS I HYDROSTRATIGRAFISK MODEL SILKEBORG SYD Moraine clay Mica clay Melt water sand Quartz/mica sand Moraine clay Mica clay Quartz/mica sand Mica clay Resistivity [ohmm] Hydraulic Conductivity [10-6 m/s] Water content [%]

MRS I HYDROSTRATIGRAFISK MODEL SILKEBORG SYD 44

UDPEGNING AF BORESTED, BRØNDERSLEV 45

Simulering af indvinding efter MRS Hjørring

Maribo 7,46e-3 m2/s 7,68e-3 m2/s 5,77e-3 m2/s 7,21e-3 m2/s 6,27e-3 m2/s 6,19e-3 m2/s

MRS AFKLARER INTERAKTION MELLEM OVERFLADEVAND OG GRUNDVAND 48

Opsummering MRS-metoden er testet og er anvendelig i Danmark MRS giver parametre som ingen andre overfladebasserede metoder giver God overensstemmelse med prøvepumpning MRS-målinger vurderes at have stor værdi til optimering af borelokaliteter

Tak for opmærksomheden!