JPH0339595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波誘導検層システム、さらに詳細
に言えば高周波誘導検層装置を用いて誘電率の異
なる２つのゾーンの間にある界面の位置を例えそ
れらの抵抗率が同じであつても決定できる方法に
関する。例えば１つが淡水ゾーンでもう１つが炭
化水素ゾーンの場合などである。本発明はまた、
炭化水素を含むゾーンがその上と下とでそれぞれ
誘電率の異なるゾーンに接している時、例えこれ
ら３つのゾーンの抵抗率が同じであつても、その
炭化水素ゾーンの厚みを決定するのにも有用であ
る。

本明細書中に送発明の背景として紹介されてい
る米国特許第4278941号において、送信機とこの
発信機の一方の側に間隔をおいて配置された少な
くとも２つの受信機とを用いる高周波誘導検層方
法と装置が記載されている。ここでは２つの受信
機に誘導される電圧信号を測定して２つの受信機
間の減衰と移相が決定される。この位相と減衰か
ら形成物の誘電率と抵抗率が得られるのである。
前記特許はまた、装置が界面を通過する際の位相
差の変化についても記載している。前記特許に示
されている通り、形成物の誘電率と抵抗率の両方
が分かつていないと界面の位置を正確に決定する
ことは困難である。

米国特許第4185238号並びに第4209747号は２つ
の離れた位置に受信コイルを２つずつ用いた高周
波誘導検層装置について記載している。１対の受
信コイルを用いて送信機に近い方の減衰を決定す
ると共に、もう一方の対では送信機から遠い方の
位置での位相を決定するのに用いられる。前記特
許はボーリング孔が誘導電流に及ぼす効果につい
て、また位相差に対比させて振幅の差を測定する
場合形成物の異なる各部分に受信コイルがどのよ
うに応答するかについて記載している。信号の振
幅はボーリング孔を取り囲む形成物の遠くにあ
る、または離れた部分からより大きい影響を受
け、また位相の方は形成物の近くにある、または
隣接する部分からより大きい影響を受ける。従つ
て振幅と位相の両方の差を正確に測定し得る検層
装置を提供することを目的に、前記特許は近い受
信コイルセツトで振幅差を測定する一方、遠い受
信コイルセツトで位相差を測定することを示唆し
ている。以上から、前記２つの特許は形成物誘電
率のより正確な測定法は提供しているが、いろい
ろな形成物の界面の厚みについては正確な定義が
成されていないことが分かる。これら２つの特許
は受信コイルが全部送信機の一方の側に配置され
る点で米国特許第4278941号と同じである。

本発明の目的は誘電率や抵抗率を知る必要な
く、また界面の位置を予示するための１モグラム
その他の解読手段を用いる必要もなしに２つの形
成層間の界面の位置に関する正確な情報を与える
検層技術を提供することにある。

本発明による方法は、ボーリング孔の縦軸に沿
う第１位置においてボーリング孔を取り囲む形成
物に高周波電流を誘導する段階と、ボーリング孔
の縦軸に沿つて前記第１位置の相対する側に実質
的に等距離に配置された第２位置と第３位置にお
いて誘導された結果生じる電圧を測定する段階
と、前記第２位置と第３位置において、誘導され
た高周波電流と測定された電圧との間の位相差を
測定する段階と、前記高周波電流が形成物中に誘
導された深さに関連して前記位相差をプロツトす
る段階とから成つている。

本発明によれば、ボーリング孔を取り囲む地層
において誘電率の異なる２つの形成層の間にある
界面の位置を決定する高周波誘導検層システムが
提供される。このシステムはボーリング孔内に沈
められるように構成された装置本体から成り、こ
の本体はボーリング孔を取り囲む形成物中に高周
波電流を誘導するための送信機と、前記電流の結
果として形成物中に誘導された電圧を測定するた
めの１対の受信機とを備えており、前記受信機は
送信機の相対する両側にこれから実質的に等距離
に配置されている。さらにこのシステムは、送信
機により誘導された高周波電流と受信機により検
出された電圧信号との間の位相差を決定するため
の手段と、ボーリング孔内の装置本体の深さを決
定するための手段と、前記深さに関連して前記位
相差をプロツトするための手段とから成つてい
る。

２つの受信機の中間地点近くに送信機が位置す
るというこのシステムの相対的配置によつて、誘
電率の異なる２つの形成層の間にある界面を送信
機が通過する際、２つの受信機の移相と電圧信号
比の両方において正と負のレスポンスが提供され
る。装置本体がボーリング孔内で下げられるか上
げられるかして界面を通過した場合、その時受信
機の出す正と負のレスポンスにおけるピークとピ
ークの間の中間地点が界面の位置を示す。装置本
体がボーリング孔内をさらに移動されて次の界面
を通過した場合、隣接する２対の正と負のピーク
の間の距離が２つの界面間にある形成層の厚みと
なる。２つの受信機で発生される信号間の位相差
または受信機で発生される電圧信号の振幅の対数
比のどちらかが、ボーリング孔を取り囲むいろい
ろな地表下形成層の間にある界面について正確な
指示を得るためにボーリング孔内の装置本体の深
さと関連して記録される。

以下添付図面に関連してのより詳細な説明か
ら、本発明がより良く理解されると思う。

第１図を参照すると左側(A)に先行技術の検層装
置が線図的に示されており、この装置は送信機
T′と送信機の一方の側に間隔をおいて配置され
た２つの受信機R₁′とR₂′を有している。また抵抗
率が同じ、例えば200オームメータである３つの
別個の形成ゾーンが，，で示されており、
形成物とは同じ誘電率をもつが形成物の誘
電率は異なるものである。例えば〓₀が真空の誘電
率であると仮定すると、〓₁／〓₀は〓₃／〓₀と等しく25
であるが形成物に対する〓₂／〓₀比は５であると
する。これらの数値は淡水と炭化水素を含有する
砂において見られる数値に相当するものである。
第１図右側Ｂに示されているのが本発明において
使用される装置の相対的配置図であり、その中で
送信機Ｔは２つの受信機R₁とR₂の間で、各々か
ら等しく距離Ｚだけ間隔をおいて配置されてい
る。距離Ｚは検出対象となる最も薄いゾーンの
厚さの２倍に等しいものをその最大限とする。ゾ
ーンの厚さが間隔の半分より小さくなると、その
ゾーンの位置を正確に判定できなくなる。

第１図Ａに示す装置の配置から分かるように、
先行技術装置を用いた場合、受信機R₁′とR₂′が界
面に近付く際、２つのゾーンで誘電率が変わるこ
とによりまず１つの受信機が、続いてもう１つの
受信機がその影響を受ける。こうして振幅比だけ
でなく位相差も、後述するように非常にゆつくり
と変化する。これと対照的に本発明の装置（第１
図Ｂ）では、界面に近付くと共にまず受信機R₁
が影響を受けるが受信機R₂は影響を受けない、
そのため位相差と振幅比は急激な変化を呈する。
もちろん２つの信号間の差は、送信機が界面に位
置する時最大値に達する。この配置において、受
信機R₁は最大限まで影響を受けるが受信機R₂は
わずかに影響を受けるだけである。従つて位相差
と振幅比両方の対数レスポンスが最大値をとるこ
とになる。装置が上方に移動するに伴なつて対数
値は減少して行き、送信機が第２ゾーンのちよう
ど中間に来た時零軸に交わる。その後対数値はそ
の最初の極性と反対の極性をとり、送信機がゾー
ンの頂部に来た時最大値に達する。

上記のような対数レスポンスの変化が第２図に
おいてさらに精密に示されている。第２図中、振
幅の対数比の数値が垂直軸上にプロツトされる一
方、距離は水平軸上にプロツトされておりその零
位はゾーンとゾーンの間の界面を示す。図か
ら分かるように、振幅比の曲線１０は装置が界面
に近付くに伴ないしだいに負の方向に増大して行
き、送信機がちようど界面上に来た零位において
最大値に達する。振幅比の数値はその後減少して
ゾーンとゾーンの間の中間地点で零軸に交わ
り、次に正の値をとつて、形成物の厚さを示すマ
イナス１において最大値をとる。この例では形成
物の厚さは１ｍであり、受信機は送信機の両側１
ｍのところに配置されているものと仮定されてい
る。第２図の点曲線１１は受信機の信号の位相差
を示す。図から分かるように、位相差の数値は送
信機が界面上に来る前に最大値に達し、また正の
最大値をとるのは送信機がゾーンとの界面を
通過した後である。従つて位相差はゾーンの厚
さの限界と界面の位置を示すが、正確な位置と厚
さの測定値を得るためには修正を施さねばならな
い。

第３図を参照すると、先行技術装置を用いて同
一の形成物について検層した場合の振幅信号２
０′と位相差信号２１′との対数レスポンスが示さ
れている。容易に分かるように、どちらのレスポ
ンスにも本発明の装置の配置に関して第２図に示
したような振幅の変化は得られない。さらに位相
差と振幅比の両方が、装置がゾーンとゾーン
の界面に達する前に負の最大値をとる。実際、送
信機T′が界面位置に来た時点では信号はほとん
ど定数値に戻つているのである。この様に先行技
術装置から得られるデータは界面の存在を示すに
は有用であつても、その正確な位置やゾーンの厚
さについては装置データを直接プロツトするだけ
では得られない。この情報を得るためにはまず各
形成物の誘電率を決定し、次にデータをプロツト
し直して界面の正確な位置といろいろなゾーンの
厚さを得るようにしなければならない。これと対
照的に本発明では、付加的な作業や計算を行なう
必要なしに直接的にこの情報が提供される。

ボーリング孔を取り囲む層に高周波電流を誘導
するための送信機と、この電流の結果として層の
中に誘導された電圧を測定するための受信機とは
自明であり、それについて詳細な説明を要さない
と考えられる。電流の周波数は層のもつ電気的特
性によつて幅広く変化し得るが、できれば送信機
が約１〜1000ｍHzの範囲で高周波電磁エネルギー
を層に伝えることが望ましい。周波数が約100ｍ
Hz以下である場合、受信機として受信コイルを使
用することができる。周波数が100ｍHz以上の場
合、受信機は当業者に周知の、所謂空胴背面スロ
ツト付アンテナ（cavity back slotted antenna）
から構成されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術装置の相対的配置(A)と本発明
の装置の相対的配置(B)とを示す線図、第２図は本
発明の２つの受信機における電圧の位相差と振幅
差対数比の両方の対数レスポンスを示す説明図、
第３図は先行技術装置の受信機における電圧の位
相差と振幅差対数比との対数レスポンスを示す説
明図である。 Ｔ，T′……送信機、R₁，R₁′，R₂，R₂′……受
信機、，，……形成層、１０……振幅比曲
線、１１……位相差曲線、２０′……振幅信号、
２１′……位相差信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボーリング孔を取り囲む地層において異なる
   誘電率を有する２つの形成層の間にある界面の位
   置を決定するための方法であつて、ボーリング孔
   の縦軸に沿う第１位置において高周波電流を形成
   物の中に誘導する段階と、ボーリング孔の縦軸に
   沿う第２位置と第３位置において誘導された結果
   生じる電圧を測定する段階と、誘導された高周波
   電流と前記第２位置と第３位置で測定した電圧と
   の間の位相差を決定する段階と、前記高周波電流
   が形成物中に誘導された深さに関連して前記位相
   差をプロツトする段階とから成り、前記第２位置
   と第３位置は前記第１位置の相対する側にそれぞ
   れ実質的に等距離の位置に配置されている方法。 ２ 前記第１位置において誘導される電流の周波
   数が１ｍHz乃至1000ｍHzである特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。 ３ 第２位置と第３位置において測定された電圧
   の振幅の相対的対数比を決定する段階と、この相
   対的対数比を深さに関連してプロツトする段階と
   をさらに含む特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ４ 前記形成層の１つの厚みがプロツトされた位
   相差における正と負のピークの隣接する対の間の
   距離で決定される特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ５ 第２位置と第３位置とが第１位置から所定の
   距離に配置されており、前記距離は前記１つの形
   成層の厚さの約２倍より小さい特許請求の範囲第
   ４項に記載の方法。 ６ ボーリング孔を取り囲む地層において異なる
   誘電率を有する２つの形成層の間にある界面の位
   置を決定するための高周波誘導検層システムであ
   つて、当該システムはボーリング孔中に沈められ
   るように構成された装置本体から成り、前記本体
   はボーリング孔を取り囲む形成物の中に高周波電
   流を誘導する送信機と前記電流の結果形成物中に
   誘導された電圧を測定する１対の受信機とを備え
   ており、前記受信機は前記送信機の相対する両側
   にこれから実質的に等距離に配置されており、当
   該システムはさらに送信機により誘導された高周
   波電流と受信機により測定された電圧信号との間
   の位相差を決定するための手段と、前記位相差を
   前記深さに関連してプロツトするための手段とか
   ら成るシステム。