海底下の炭化水素貯留層の誘電分極マッピング方法および装置

专利摘要:
誘電分極効果を検知してその特性を評価することにより海底下の中の炭化水素ターゲットをマッピングする電磁気探査方法において、ａ）水中（８）及び海底下に存在する媒体（８３）に電磁場を励起するための電磁エネルギーを放出する電磁送信機として構成され、また電場の鉛直成分を測定するための受信機としても使用される少なくとも１の電線（２、３、３’）を、水中（８）へと鉛直方向に配置する工程と、ｂ）前記電場の鉛直成分と媒体からの応答信号の空間分布としての探査データを、水中（８）における見かけ比抵抗対時間の形式で提供する工程と、ｃ）誘電分極効果を検知し、その強度及び緩和時間を測定するために、電場の鉛直成分および応答信号の時空解析を行う工程と、ｄ）海底炭化水素貯留層を調査するために、誘電分極効果の指標投影（characteristicsperspective）によって描写された変則帯をマッピングする工程と、を備えることを特徴とする。
公开号:JP2011508205A
申请号:JP2010539340
申请日:2008-12-15
公开日:2011-03-10
发明作者:キュアスタッド、ジョステン、カレ；バルスコブ、パヴェル；フェインベルグ、エデュアルド、ビー．
申请人:アドヴァンスト ハイドロカーボン マッピング エーエスＡｄｖａｎｃｅｄ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ Ａｓ；
IPC主号:G01V3-165

专利说明:

[0001] 本発明は、海底下の炭化水素貯留層に関係する変則帯(anomaly zones)を、高速ダイレクトマッピングする方法に関する。この方法は、海底貯留層を移動する送信／受信鉛直ラインで測定した電磁場で観測される誘電分極効果に基づくもので、（より具体的には、TMモード(transverse
magnetic mode)の電磁場発信源からの伝播信号を、海中に置かれた少なくも一つの受信機で計測しTM応答信号を記録するマッピングであり、間欠的な電流パルスを発生する、海面下に置かれた、基本的に垂直方向指向性の送信機を用いるマッピングであり、前記パルスが発生する電磁場を、前記電磁場発信源内の電流が切られている間に、海中に置かれ基本的に垂直方向指向性の受信機が計測するマッピングのための方法に関する。前記電磁場送信源のアンテナと前記受信機のアンテナとの距離は目標探査対象の深さより小さくなるように構成される。）]
[0002] 現在、深海エリアで炭化水素を有する貯留層を検知し解析する方法が２つある。]
[0003] 第１の方法は、海水層の下に存在する水平成層を形成する導電部を測深する方法である。この導電部は堆積層に相当する。この堆積層の一定の深さには、炭化水素を含有し、抵抗を有する薄層貯留層が埋まっている。強力な送信機によって海水層及びその下の堆積層に交流電流を発生させ、海底面上部の様々な位置に配置された１又は複数の電気及び／又は磁気レコーダーによって、堆積層からの電磁応答信号を記録する。この応答信号もしくはその反転・変換信号のイメージを、地震データ、検層データや他のデータと共に利用することによって、石油及びガス探査や貯留層の評価及び開拓を行う。]
[0004] このような方法は多数の特許文献等に記載されており、例えばSrnkaのＵＳ４６１７５１８（特許文献３）及びＵＳ６５２２１４６（特許文献２７）、TasciのＵＳ５５６３５１３（特許文献６）、Eidesmo et al.のＵＳ２００３／００５２６８５（特許文献８）、ＵＳ２００３／００４８１０５（特許文献９）、ＵＳ６６２８１１９（特許文献１０）、MacGregor et al.のＵＳ２００６／１３２１３７（特許文献１２）、Wright et al.のＥＰ１４２５６１２（特許文献２６）、MacGregorとSinhaのＷＯ０３／０４８８１２（特許文献２３）、MacGregor et al.のＷＯ２００４０４９００８（特許文献２４）、ＧＢ２３９５５６３（特許文献２８）、ＡＵ２００３２８５５（特許文献２９）及び文献リストに記載された多数の他の公開公報に記載されている。]
[0005] このような方法が利用できるのは、貯留層を含有する構造の電磁応答信号を歪曲し得る、いわゆる誘電分極効果が存在しない場合である。更に、この方法は地震探査法に比べて解像度が低いので、相対的に有効性も低くなる。]
[0006] 第２の方法は、制御電源から堆積層に流される電流の影響を受けて派生した二次電場を解析する方法である。このような電場は、電気化学的性質を備えた、岩のような固形物質と間質液との接触部分に出現するいわゆる二重層におけるプロセスで引き起こされるものであり、誘電分極（ＩＰ）効果と呼ばれる。]
[0007] この誘電分極（ＩＰ）の性質は固形岩の電気抵抗率に応じて変化する。炭化水素が抵抗を有する層に挟まれている場合、ＩＰプロセスが電子運動の性質を示す。ＩＰ効果の強度は、電解質濃度と細孔構造によって変化するため、炭化水素の探査に用いることができる。]
[0008] ＩＰ効果は時間領域もしくは周波数領域で測定する。]
[0009] 時間領域で測定する場合は、オンとオフ期間（巾）を有する矩形状の電流パルスを、送信機から連続的に送り、パルスのオフ期間にできる電場を記録装置で測定する。ＩＰ効果がないときに存在する時間領域応答信号の特異的変化によって、ＩＰ効果の影響が判別出来る。（The IP effect manifests itself as a specific change in the time
domain response which is present in the absence of IP effect.）]
[0010] 周波数領域で測定する場合は、送信機から様々な周波数の交流電流を送り、記録装置で応答信号を測定する。周波数の上昇に対する電圧低下や、励磁電流に対する電圧位相でのマイナスシフトによって、ＩＰ効果が認められる。]
[0011] Kruglova et
al.(1976年)とKirichek(1976年)によれば、炭化水素が上に移動すると、貯留層エリアに存在する岩の表面がその影響を受けて変異し、岩の鉱物学的化学構造及び物理的特性に変化が起こる。]
[0012] 他にもＩＰ効果を生み出すメカニズムが、Piason(1969)やOehler(1982)によって開示されている。彼らは、浅水域における多孔質の母岩の割れ目や粒子間の隙間に、黄鉄鉱が散布又はセメント構造で広がって堆積することによりＩＰ効果が生み出されると説明している。]
[0013] ＩＰ効果の説明として、例えばSchumacher(1969)により他のモデルが提示されている。しかしながら、どのモデルでもＩＰ効果をもたらす過程で大量の岩が含まれるので、貯留層内とその付近だけでなく、貯留層上部の様々な位置で変化が起きてしまう。]
[0014] ＩＰ効果の観測による現在の炭化水素探査方法及び引用した米国特許（Kaufman,1978、Oehler,1982、Srnka,1986、Vinegar,1988、Stanley,1995、Wynn,2001、Conti,2005）及びロシア特許（Alpin,1968、Belash,1983、Kashik,1996、Nabrat,1997、Rykhlinksy,2004、Lisitsin,2006）に記載の方法は、電気化学的に変異した堆積物、即ち黄鉄鉱が堆積して上方向に広がった変質帯を検知することに基づく方法である。]
[0015] Moiseev(2002)によれば、炭化水素堆積層に存在する黄鉄鉱ハロは、堆積層自体の深さを除いて、３００−７００ｍの深さに位置することがある。Moiseevはまた、フィールド調査において改良された分極率の曲線と炭化水素貯留層の投影図との間に強い関係性が認められたと記している。この関係性が認められたということは、炭化水素が垂直移動することを意味するので、このような環境でも炭化水素探査が可能であることを示している。]
[0016] 現在のところ、海底下の炭化水素探査にＩＰ効果を利用した例は殆どない。しかし、地上での炭化水素貯留層の探査では、ＩＰ効果に基づいて掘削した１００の掘削孔のうち７０が成功していることが示されている。（Moiseev,2002）]
[0017] 実験データにおけるＩＰ効果のパターンは、通常、岩の電気抵抗ρを示す様々な種類のモデルによって、周波数依存のパラメーターとして記載される。比抵抗率の周波数依存性は、炭化水素の存在を示すパラメーターに対する分解能が高くなるので、炭化水素マッピングにとって非常に重要である。]
[0018] Diasによれば（1968、1972、2000年）、比抵抗率の周波数依存性を記述した現存するモデルを徹底的に検討し解析することにより、ＩＰ効果が下の数式で適切に計算できることが分かっている。

上式において、μ＝ｔωτ+（ｔωτ２）1/2、τ＝ｒＣ、τ１＝（Ｒ＋ＲＳ）Ｃ、τ２＝（αＣ）２、η＝（ρ０−ρ∞）／ρ０である。
ここで、τ、τ１、τ２は様々な緩和モードに対応する緩和時間、
ρは複素比抵抗率、
ρ０及びρ∞はそれぞれ、直流電流によるρの実数値と、最高周波数によるρの実数値、
ηはＩＰ効果の強度を特性化した帯電性、
を示す。]
[0019] これら５つのパラメーター（ρ０、η、τ、τ１、τ２）は、複素比抵抗率の周波数依存性を完全に記述するものであり、貯留層物性解釈に使用できる（Dias, 2000年、Nelson
et al., 1982年、Mahan et al.1986年）。ＩＰ効果を現象論的に記述するパラメーターｒ、Ｒ、ＲＳ、Ｃ、αは、抵抗値（ｒ、Ｒ、ＲＳ）、キャパシタ（Ｃ）、およびアナログ回路換算係数（α）とする（Dias,2000年）。緩和時間τ、τ１、τ２は、粒子（ＩＰ源）の分離と密接に関係している。]
[0020] 公知で一般的なCole-Coleモデルは、パラメーターが４つでDiasの式より精度が低い。]
[0021] ＩＰ効果の特色であるρの複素特性によって、炭化水素ターゲットに対する電磁場の感度が大きく向上し、また、ＩＰ効果を炭化水素の指標として使用する方法を、炭化水素マッピングにとって魅力あるものに変えた。]
[0022] 本発明の先駆者であると考えられているKashik et al.（特許文献１３（ＲＵ２０６９３７５Ｃ１、１９９６年））は、合計３つの鉛直ラインを用いており、１本を送信機、２本を受信機として使用している。全３本のラインは全て浮氷塊に出来た別々の孔に配置される。送信機によってパルス状の電流が発生し、受信機で鉛直方向磁場成分を測定する。２本の受信ライン間の水平方向距離は、探鉱の深さの１〜２倍程度である。隣接する２本のラインで測定された電場振幅の差が、解釈パラメーターとして使用される。この発明の不都合な点は、浮氷塊の動きが制御できないために、発展性及び生産力が大きく欠ける点である。また、海中の色々な位置で鉛直方向電場成分を測定することができないので、ノイズがあまり抑制されず解釈の幅が狭まる。]
発明が解決しようとする課題

[0023] 本発明の目的は従来技術の欠点の少なくとも１つを解消することである。]
課題を解決するための手段

[0024] この目的は以下の説明及び請求項に詳細に記載した特徴によって達成される。]
[0025] 本発明によれば、シンプル且つ迅速に誘電分極（ＩＰ）を測定するための高速探査法を提供することができる。]
[0026] また、本発明によれば、ＩＰ効果による解析からエリアを構築し外形を割り出す方法を提供することができるので、炭化水素貯留層を検知する可能性が向上する。]
[0027] 更に、本発明は調査中のエリアに潜在的に存在する炭化水素の岩石特性を貯留層の物性的に解釈する時に利用できる、いくつかのパラメーターを計算可能にする方法を提供する。]
[0028] 本発明はさらに、探査中の記録データを処理する方法を提供し、ＩＰ効果を生じさせている岩の貯留層物性を特徴付けるパラメーターを決定する。これらのパラメーターは、海底上に貯留層端部を平面投影してマッピングするために使用され、ＣＳＥＭ法、地震法、ロギング法、その他の地質学、地球物理学的方法と併せて解釈が行われる。]
[0029] 第１の態様において、本発明は特に、（誘電分極効果を検知してその特性を評価することにより海底下の中の炭化水素ターゲットをマッピングする電磁気探査方法に関し、
ａ）水中及び海底下に存在する媒体に電磁場を励起するための電磁エネルギーを放出する電磁送信機として構成され、また電場の鉛直成分を測定するための受信機としても使用される少なくとも１の電線を、水中へと鉛直方向に配置する工程と、
ｂ）前記電場の鉛直成分と媒体からの応答信号の空間分布としての探査データを、水中における見かけ比抵抗対時間の形式で提供する工程と、
ｃ）誘電分極効果を検知し、その強度及び緩和時間を測定するために、電場の鉛直成分および応答信号の時空解析を行う工程と、
ｄ）海底炭化水素貯留層を調査するために、誘電分極効果の指標投影（characteristics perspective）によって描写された変則帯をマッピングする工程と、を備えることを特徴とする。]
[0030] 鉛直方向に配置される多導線ケーブルの１の導線が、電磁エネルギーが供給された時に、水中及び海底下に存在する媒体に電磁場を励起する電磁送信機として使用され、
前記ケーブルのその他の導線は長さが様々で、それぞれが終端に電極を備えて、媒体（堆積層）からの応答信号を測定するための受信機として使用されることが好ましい。]
[0031] また、鉛直方向に配置される複数の多導線ケーブルは、それぞれが電磁エネルギーを供給するための１の導線を備え、水中及び海底の下に存在する媒体（堆積層）に電磁場を励起する電磁送信機として使用され、
前記ケーブルにおけるその他の導線は長さを鉛直方向に異ならせ（例えば同一間隔）で、それぞれが終端に電極を備えて、媒体からの応答信号を測定する受信機として使用されることが好ましい。]
[0032] 好ましくは、１又は複数の受信機は、測定中は固定されていることとする。]
[0033] １又は複数の受信機は、船によって移動可能に牽引されることが好ましい。]
[0034] 好ましくは、少なくとも１の送信機は、間欠的な、終端が急峻（シャープ）で極性が異なる（三角波、鋸歯、矩形波状の交番状）電流パルスとして、時間領域で電磁エネルギーを放出し、
応答信号が送信電流でマスクされていない場合、少なくとも１の受信機が、連続する電流パルスのオフ期間に時間領域の応答信号を測定する。]
[0035] 電流パルスのオンとオフの長さは、電磁場の侵入度が貯留層の深さの２〜３倍を超えるように定められることが好ましく、更に好ましくは０．１秒〜３０秒の範囲に定められる。]
[0036] 第２の態様において、本発明は海底下の炭化水素ターゲットの電磁探査装置に関し、
終端が急峻で極性が異なる電流パルスを発生させるための１以上の発電機（パルス電源発生器）が潜水装置に接続され、
該潜水装置には、水中及び海底下に存在する媒体に電磁エネルギーを放出して電場の鉛直成分を受信するように構成された、少なくとも１の電線が設けられ、
前記電線の少なくとも１つが鉛直方向に配置される多導線ケーブルであり、少なくとも１の導線が、発電機（パルス電源発生器）から電磁エネルギーが供給されると水中及び海底下に存在する媒体（堆積層）に電磁場を発生させ、前記ケーブルの他の導線は長さが異なり、それぞれが終端に電極を備えて、媒体からの応答信号を記録するために磁場の鉛直成分を受信するよう構成されていることを特徴とする。]
[0037] 第３の態様において、本発明は、請求項８記載の探査装置（終端が急峻で極性が異なる電流パルスを発生させるための１以上の発電機（パルス電源発生器）が潜水装置に接続され、
該潜水装置には、水中（８）及び海底下に存在する媒体（８３）に電磁エネルギーを放出して電場の鉛直成分を受信するように構成された、少なくとも１の電線（２、３、３’）が設けられ、
前記電線（３、３’）の少なくとも１つが鉛直方向に配置される多導線ケーブル（３、３’）であり、少なくとも１の導線が、発電機（パルス電源発生器）から電磁エネルギーが供給されると水中（８）及び海底下に存在する媒体（堆積層８３）に電磁場を発生させ、前記ケーブル（３、３’）の他の導線は長さが様々で、それぞれが終端に電極（５）を備え、媒体からの応答信号を記録するために磁場の鉛直成分を受信するよう構成されている）を備えることを特徴とする水上艦に関する。]
[0038] 第４の態様において、本発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁探査方法を実施するための読取り可能なデータを搭載したコンピューターに関する。]
図面の簡単な説明

[0039] 図１ａ〜ｃは、潜在的に炭化水素を含有するエリアの高速ＩＰマッピングに使用可能な実施例を示す。
ＩＰ効果がある場合とない場合の、異なるセクションにおける数値モデリングの結果を、見かけ比抵抗対時間の曲線で示したものである。
ＩＰ効果がある場合とない場合の、異なるセクションにおける数値モデリングの結果を、見かけ比抵抗対時間の曲線で示したものである。
炭化水素探査のためのストラテジーの一例を示す。]
実施例

[0040] 本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照にして以下に説明するが限定する趣旨ではない。]
[0041] 第１実施例において、船に搭載した１の送信機は、鉛直方向に配置され、終端に電極を有する細長いシングルコア導電ケーブルで構成され、水中に沈められている。船がゆっくりと移動すると、送信機（ケーブル）から終端が急峻である間欠的な（三角波、鋸歯、矩形波状の）電流パルスが放出される一方、この電極を備えた送信ケーブルは、連続する電流パルスのオフ期間に媒体からの応答信号を測定する。これはＮＯ３２３８８９（特表2009-515163）に更に詳細に説明（例えば前記発明では第一に、送信機が創成する基本電磁場を励起し、受信機で計測するため、TMモードのみを用いる。このことは、基本的に垂直方向に海面下で長く垂設された、電磁場源アンテナあるいは送信アンテナをもって実現される。例えば具体的には、垂直方向の中で互いに上下位置を異ならせて配置された、二つの送信電極５があり、一方は陽極として働く送信アンテナであり、他方は陰極として働く。ここで、電磁場源アンテナあるいは送信アンテナのことを以降、送信ケーブルとも呼ぶが、前記ケーブルは電源に結線されていて,入力された矩形波パルスをもって各探査層の電磁場を励起する。また、上記のことは、基本的に垂直方向に海面下で長く垂設された、受信アンテナをもって実現される。例えば具体的には、垂直方向の中で互いに上下位置を異ならせて配置された、二つの受信電極であり、両者は、電場の垂直方向成分電位差計用のものである。ここで、受信アンテナのことを以降、受信ケーブルとも呼ぶ。送信機発振の場の強さは電流パルス(アンペア)の大きさ及び二つの送信電極配置間距離で与えられる。水平方向には変化のない、一様な区域の場合、上記のような発振源は、ＴＭモードにあっては単に、電磁場(ＥＭ場)を励起するのみである。(探査)区域のなかで、高比抵抗の薄層には鈍感なＴＭモードは前記層に全く反応せず(absent)、適切な信号レベルを維持する。
第二に、送信ケーブルには矩形波状のパルス電流が供給される。ここで、実際の信号(曲線82)は曲線81で描かれた理想的な形状からは逸脱したものとなる点に注意する。これは、実際のシステムの工学的な限界のためである。(出力)応答信号は送信機の電流が遮断(switch-off)されたあと時間軸領域を追って、受信ケーブル(信号)を用いて表示される。このタイプの計測のやり方(arrangement)は、送信電流が消されている間、つまり、基本のEM場(電磁場)にマスクされない好ましい信号のみがあるときに、暗騒音電流を減衰させながら、各層に誘起されるEM場の計測値のみを取出す。
第三に、送信機と受信機の距離R(オフセット)は探査深さより短く選定される。すなわち、この際、0≦R≦(tρα(t)/μ0)1/2なる条件を課す。前記距離は“電磁誘導領域(induction
zone)”として知られているもので、こう距離をとることで、方法の特性を大幅に改善する。検出信号が十分強く、ノイズに対する検出信号の比を好ましいものとする十分短い距離での伝達関数を計測が可能となるためである。）があり、この文献はこの引用によって本明細書に含まれることとする。]
[0042] 第１実施例は、図１ａに示されている。図１ａにおいて、水面８２に浮遊している船１が、終端に電極４を備えた（terminated by electrodes 4）鉛直方向に細長いケーブル２を牽引しており、ケーブル２は海底８１に向かって水中８に沈められている。発電機（パルス電源発生器）（不図示）が船１に設置されており、この発電機（パルス電源発生器）によってケーブル２の中に終端が急峻である間欠的な電流パルスが発生する。電極４を備えたケーブル２は、海底下に存在する媒体８３、即ちマッピングのターゲットである地底構造からの応答信号を、パルスのオフ期間に記録するよう構成されている。位置観測システム６は、探査中の船１の位置測定に使用される。] 図１ａ
[0043] 第２実施例では、発電機（パルス電源発生器）が船に設置されており、この発電機（パルス電源発生器）は、海中に鉛直方向に沈めて配置された、電極を有する細長いマルチコア導電ケーブルに接続されている。船が水平方向にゆっくり移動すると、送信機はケーブルの導線の１つに、終端が急峻である間欠的な電流パルスを発生させる。一方、その他の導線は長さが様々で、それぞれが終端に電極を有するものであるが、これらの導線が、海底からの距離が異なる位置で、連続する電流パルスのオフ期間における媒体からの応答信号を測定する。このように構成することにより、海底付近における局所的な異質物が存在してもその影響が抑制され、また応答信号の測定とその解析精度が向上する。]
[0044] 第２実施例は、図１ｂに示されている。船１が、水中８に沈められた鉛直方向に細長い多導線ケーブル３を牽引している。ケーブル３のなかで、終端に電極４が設けられた１の導線（不図示）に、間欠電流の電源である発電機（パルス電源発生器）（不図示）が接続されている。そして、終端に無極性電極５を有する他のケーブル導線（不図示）によって、水中８の様々な位置で媒体からの応答信号を測定する記録システムが形成される。位置観測システム６は、探査時の船１の位置を測定する。] 図１ｂ
[0045] 第３実施例においては、終端に電極を有する鉛直方向に細長いマルチコア導電ケーブルの形をした複数の送信機が、船１と船１の後ろに付随するブイに設置され水中に沈められている。この送信ケーブルは、第２実施例の説明で記載したケーブルの構成に対応している。船は水平方向にゆっくりと移動し、各送信機は、１つのケーブルのコアから、終端が急峻である間欠的な電流パルスを放出する。ケーブルのその他のコアは長さが様々で、その終端に電極が設けられている。これらのコアによって、連続する電流パルスのオフ期間における媒体からの応答信号を、海底からの距離が異なる場所で測定する。このように構成することで複数の応答信号を集積することができ、ＩＰ効果によって複雑化した深水域に存在するＩＰターゲットを分離させる局所的な異質物が海底付近に存在しても、その影響を抑制できて、応答信号の測定とその解析精度が向上する。]
[0046] 第３実施例は図１ｃに示されている。図１ｃにおいて、水中８に沈められた鉛直方向に配置される細長い第１の多導線ケーブル３を、船１が牽引している。更に、船１は、ブイ７に吊るして水中８に沈められた、１以上の鉛直方向に細長い多導電ケーブル３’を、牽引ロープ９を介して牽引している。終端に電極４が設けられた多導線ケーブル３、３’の各導線（不図示）は、一方が間欠的電流源である発電機（パルス電源発生器）（不図示）に接続されている。他方の終端には無極性電極５が設けられており、海底及び船１から様々な距離で媒体からの応答信号を測定する。位置観測システム６によって探査中の船１及びブイ７の位置を測定する。] 図１ｃ
[0047] 図２ａ及び２ｂは、ＩＰ効果の発生源が浅水域のターゲットであるか深水域のターゲットであるかを区別できることを示す。このセクションのパラメーターは以下の通りである。
図２ａ：ｈ１＝３００ｍ、
ｐ１＝０．３Ωｍ（海水）、
ｈ２＝１０００ｍ、
ｐ２＝１Ωｍ（堆積層）、
ｈ３＝５０ｍ、
ｐ３＝４０Ωｍ（炭化水素層）、
ｐ４＝１Ωｍ。
曲線１、２、３はＩＰ効果がない時のモデルに関し、曲線４、５、６はＩＰ効果がある時（充電率ｍ＝０．１）のモデルに関する。] 図２ａ
[0048] 図２ｂ：ｈ１＝３００ｍ、
ｐ１＝０．３Ωｍ（海水）、
ｈ２＝３００ｍ、
ｐ２＝１Ωｍ（堆積層）、
ｈ３＝５０ｍ、
ｐ３＝４０Ωｍ（炭化水素層）、
ｐ４＝１Ωｍ。
曲線１、２、３はＩＰ効果がない時のモデルに関し、曲線４、５、６はＩＰ効果がある時（充電率ｍ＝０．１）のモデルに関する。] 図２ｂ
[0049] 送信ライン２の長さは３００ｍで、受信ラインは送信ライン２、３、３’と一致させて設けられており、長さは１ｍに等しい。海底から受信ケーブルまでの距離はそれぞれ、０ｍ（曲線１、４）、１００ｍ（曲線２、５）、３００ｍ（曲線３、６）とする。]
[0050] 垂直線７はＩＰ効果開始を示す。（図２ａではｔ＝０．６ｓ、図２ｂではｔ＝０．１１ｓ）] 図２ａ 図２ｂ
[0051] 図３では矢印が探査の開始と終了を示す。符号１〜４はＩＰ効果の強度異常曲線である。] 図３
[0052] 本発明の第１実施例によると、鉛直方向に一致する送信機と受信機の一式（vertical coinciding set-up of the transmitter and receiver）を構成するために使用するケーブルは一本だけである（図１ａ）。このように構成すると、比抵抗を有する炭化水素ターゲットに対する検出感度が、電磁場において最大になる。電場の鉛直成分は比抵抗を有するターゲット（貯留層）に対して最高の検出感度を有する。更に、送信及び受信ラインが一致して設けられることで、測定したＩＰフィールドにおける振幅が最大となる。] 図１ａ
[0053] 本発明の他の構成では、１本の送信ラインと一致するよう（同軸上）に設けた多導線ケーブル３の中に、長さが異なる導線状の複数の受信ラインを設ける。受信ラインが海底８１から遠く離れるほど、浅水域に存在する応答媒体に対する感度が弱まる。別々の位置で測定した鉛直方向の電場を空間分析することで、応答信号によるＩＰ効果の発生源が海底近傍の媒体か、より深くの媒体かを区別することができる。こうして、応答信号を発する媒体の深さを予測することができる。]
[0054] ＩＰ効果の開始に対する遅延時間ｔ０（図２ａ、２ｂにおける垂直ライン７）を使用することによって、ＩＰ効果を作り出す応答信号の発生源である媒体の深さを簡単に予測することができる。

均一的な媒体における電磁場の侵入度ｈは、以下の式で表される。

図２ａ、２ｂにおけるモデルの深さは、それぞれ約１０００ｍ、４００ｍで、実際の数値に近い。遅延時間を測定するには他にも様々な方法がある。例えばＩＰ効果を有する領域から応答信号を計測する方法や、ＩＰ効果がない時に特性化される独立したセクションパラメーターを使用して応答信号を解釈する方法である。] 図２ａ
[0055] 本発明の更に別の実施例は、水平方向に間隔を空けて（船により索引されるブイ７に夫々吊り架された）、複数の鉛直方向送信機と、海底からの距離が異なるように設けたマルチコア（多芯同軸状の）受信ライン３、３’で構成されている（図1ｃ）。このような構成によって、浅水域に存在して局所的なＩＰ異常を発生させる異質物の影響を抑えることができる。また、この空間的に分散した測定システムによって、ＩＰ効果を生み出すターゲットの深さに関する情報が得られることもある。]
[0056] 高性能探査を行うためには、船１で牽引される送信機及び受信機３、３’を複数用いることが好ましい。船１は時々（断続的に）停止する、及び／又は船の起動−停止を繰り返して操縦して作動することとする。]
[0057] Kashik et al.（ＲＵ２０６９３７５Ｃ１、１９９６年）と本発明を比較すると、送信機と受信機とを一致させたせて設けたライン３、３’を使用し、船１の移動中に深さや場所が異なる位置で同時に、磁場の鉛直成分を時空測定することによって、見込みのあるエリアをマッピングしたり炭化水素の存在するエリアを探査できるという新しい可能性が広がることが分かる。]
[0058] 本発明の他の利点は、式（１）に挿入される解釈パラメーターρ０、η、τ、τ１、τ２を決定方法である。これらのパラメーターは２つのステップによって決定される。
１）測定した鉛直電場をみかけ比抵抗ρｅに変換
２）次の汎関数の最小値から解釈パラメーターを計算]
[0059] ＵＳ４１１４０８６（発行日：１９７８年１２月 出願人Kaufman）
ＵＳ４３６０３５９（発行日：１９８２年１１月 出願人Oehler）
ＵＳ４６１７５１８（発行日：１９８６年１０月 出願人Srnka）
ＵＳ４７４３８５４（発行日：１９８８年５月 出願人Vinegar）
ＵＳ５４４４３７４（発行日：１９９５年８月 出願人Stanley et al.）
ＵＳ５５６３５１３（発行日：１９９６年１０月 出願人Tasci）
ＵＳ６２３６２１２（発行日：２００１年５月 出願人Wynn）
ＵＳ２００３／００５２６８５Ａ１（発行日：２００３年３月 出願人Ellingsrud et al.）
ＵＳ２００３／００４８１０５Ａ１（発行日：２００３年３月 出願人Ellingsrud et al.）
ＵＳ６６２８１１９Ｂ１（発行日：２００３年１０月 出願人Eidesmo et al.）
ＵＳ６８４２００６（発行日：２００５年１月 出願人Conti et al.）
ＵＳ２００６／１３２１３７（発行日：２００６年６月 出願人MacGregor et al.）
ＳＵ１１２２９９８Ａ（発行日：１９８３年６月 出願人Belash）
ＳＵ２６６０９１Ａ（発行日：１９６８年１１月 出願人Alpin）
ＲＵ２０６９３７５Ｃ１（発行日：１９９６年１１月 出願人Kashik et al.）
ＲＵ２０９４８２９Ｃ１（発行日：１９９７年１０月 出願人Nabrat et al.）
ＲＵ２２３６０２８Ｃ１（発行日：２００４年９月 出願人Rykhlinsky et al.）
ＲＵ２２５３８８１Ｃ１（発行日：２００６年９月 出願人Lisitsin et al.）
ＷＯ０１／５７５５５ Ａ１（発行日：２００１年９月 出願人Ellingsrud et al.）
ＷＯ０２／１４９０６ Ａ１（発行日：２００２年２月 出願人Ellingsrud et al.）
ＷＯ０３／０２５８０３ Ａ１（発行日：２００３年３月 出願人Srnka et al.）
ＷＯ０３／０３４０９６ Ａ１（発行日：２００３年４月 出願人Sinha et al.）
ＷＯ０３／０４８８１２ Ａ１（発行日：２００３年６月 出願人MacGregor et al.）
ＷＯ２００４／０４９００８ Ａ１（発行日：２００４年４月 出願人MacGregor et al.）
ＷＯ２００６／０７３３１５ （発行日：２００６年１月 出願人Johnstad et al.）
ＥＰ１４２５６１２Ｂ１（発行日：２００６年２月 出願人Wright et al.）
ＵＳ６５２２１４６
ＧＢ２３９５５６３
ＡＵ２００３２８５５]
先行技術

[0060] ColeK.S., Cole R.H., 1941. Dispersion and absorption in the dielectrics. J. Chem.Phys. N9, pp. 341-351.
Dias, C.A., 1968. A non-grounded method for measuring electrical induced polarizationand resistivity: Ph.D. thesis, Univ. California, Berkely.
Dias, C.A., 1972, Analytical model for a polarizable medium at radio and lowerfrequencies: J. Geophys. Res., 77, pp. 4945-4956.
Dias, C.A., 2000. Developments in a model to describe low-frequency electricalpolarization of rocks. Geophysics, v. 65, N2, pp. 437-451.
DavydychevaS., Rykhlinsky N., Legeido P., 2006. Electrical prospecting method forhydrocarbon search using the induced-polarization effect. Geophysics, v. 71,N4, pp. G179-G189 (in Russian).
EidesmoT., Ellingsrud S., MacGregor L.M., Constable S., Sinha M.C., Johansen S.E.,Kong N., Westerdahl H., 2002. Sea Bed Logging (SBL), a new method for remoteand direct identification of hydrocarbon filled layers in deepwater areas.First Break, 20, March, pp. 144-152.
EllingsrudS., Sinha M.C., Constable S., MacGregor L.M., Eidesmo T., Johansen S.E., 2002.Remote sensing of hydrocarbon layers by Sea Bed Logging (SBL): Results from acruise offshore Angola. The Leading Edge, 21, pp. 972-982.
KirichekM.A., Korolkov Yu.S., Kruglova Z.D., 1976. Electrical surveying at directprospecting for oil and gas deposits. In: Materials of VIII All-union researchconference, Tumen-Moscow, pp. 5-7 (in Russian).
KruglovaZ.D., Anufriev A.A., Yakovlev A.P., 1976. Onnature of induced polarization ofoil deposits in PreCaspian depression. Prospecting Geophysics, issue 71, pp.78-82 (in Russian).
LegeidoP.Yu., Mandelbaum M.M., Rykhlinsky N.I., 1997. Self-descriptiveness ofdifferential electrical prospecting methodsat study of polarized media.Geophysics, Irkutsk, N3, pp. 49-56 (in Russian).
LegeidoP.Yu., Mandelbaum M.M., Rykhlinsky N.I., 1999. Differential-normalized methodof electrical prospecting. Geophysics, Irkutsk, Special issue, pp. 40-44 (inRussian).
MacGregorL., Sinha M., 2000. Use of marine controlled-source electromagnetic soundingfor sub-basalt exploration. Geophysical prospecting, v. 48, pp. 1091-1106.
MacGregorL., Sinha M., Constable S., 2001. Electrical resistivity of the Valu Fa Ridge,Lau Basin, from marine controlled-source electromagnetic sounding. Geoph. J.Intern., v. 146, pp. 217-236.
MacGregorL., Tompkins M., Weaver R., Barker N., 2004. Marine active sourceEMsoundingfor hydrocarbon detection. 66th EAGE Conference & Exhibition, Paris,France, 6-10 June 2004.
MahanM.K., Redman J.D., Strangway D.W., 1986. Complex resistivity of syntheticsulphide bearing rocks. Geophys. Prospecting, v. 34, pp. 743-768.
MarineMTin China with Phoenix equipment, 2004. Published by Phoenix Geophysics Ltd.,issue 34, pp. 1-2, December 2004.
MoiseevV.S., 2002. The method of induced polarization for oil prospective search."Nauka", Novosibirsk, p. 136 (in Russian).
NabighianM.N., Macnae J.C., 2005. Electrical and EM methods, 1980-2005. The LeadingEdge; 2005; v. 24, pp. S42-S45.
NebratA.G., Sochelnikov V.V., 1998. Electrical prospecting for polarized media bytransient field method. Geophysics, N6, pp. 27-30 (in Russian).
NelsonP.H., Hansen W.H. and Sweeney M.J., 1982. Induced polarization response ofzeolitic conglomerate and carbonaceous siltstone, Geophysics, v. 47, pp. 71-88.
PeltonW.H., Ward S.H., Hallof P.G., Sill W.R., Nelson P.H., 1978. Mineraldiscrimination and removal of inductive coupling with multi-frequency IP.Geophysics, 43, pp. 588-609.
Pirson,S.J., 1969, Geological, geophysical, and geochemical modification of sedimentsin the environments of oil fields, in W.B. Heroy, ed., Unconventional methods in exploration for petroleumand natural gas, symposium 1: Dallas, Texas, Southern Methodist UniversityPress, pp. 159-186.
Pirson,S.J., 1976, Predictions of hydrocarbons in place by magneto-electrotelluricexploration: Oil and Gas Journal, May 31, pp.82-86.
ThompsonA.H., Sumner J.R., Hornbostel S.C., 2007. Electromagnetic-to-seismicconversion: A new direct hydrocarbon indicator. The Leading Edge, April, pp.428-435.
Schumacher,D., 1996, Hydrocarbon-induced alteration of soils and sediments, In: D.Schumacher and M.A. Abrams, eds., Hydrocarbon migration and its near surfaceexpression: AAPG Memoir 66, pp. 71-89.
ThompsonA.H., Hornbostel S., Burns J., Murray T., Raschke R., Wride J., McCammon P.,Sumner J., Haake G., Bixby M., Ross W., White B.S., Zhou M., Peczak P., 2007.Field tests of electroseismichydrocarbon detection. Geophysics, v. 72, N1, pp. N1-N9.
Tong M.,Li L., Wang W., Jiang Y., 2006. A time-domain induced-polarization method forestimating permeability in a shaly sand reservoir. Geophysical Prospecting, v.54, issue 5, pp. 623-631.
YakubovskyYu.V. Electrical Prospecting, M. Nedra, 1980, pp. 264-271 (in Russian).
UlrichC., Slater L.D., 2004. Induced polarization measurements on unsaturated,unconsolidated sands.Geophysics, v. 69, N3, pp. 702-771.
Wynn J.,Laurent K., 1998. A high resolution electrical geophysical approach to mappingmarine sediments in the Atlantic coastal shelf and the Gulf of Mexico. SEG,Expanded Abstracts.]

权利要求:

請求項1
誘電分極効果を検知してその特性を評価することにより海底下の中の炭化水素ターゲットをマッピングする電磁気探査方法において、ａ）水中（８）及び海底下に存在する媒体（８３）に電磁場を励起するための電磁エネルギーを放出する電磁送信機として構成され、また電場の鉛直成分を測定するための受信機としても使用される少なくとも１の電線（２、３、３’）を、水中（８）へと鉛直方向に配置する工程と、ｂ）前記電場の鉛直成分と媒体からの応答信号の空間分布としての探査データを、水中（８）における見かけ比抵抗対時間の形式で提供する工程と、ｃ）誘電分極効果を検知し、その強度及び緩和時間を測定するために、電場の鉛直成分および応答信号の時空解析を行う工程と、ｄ）海底炭化水素貯留層を調査するために、誘電分極効果の指標投影（characteristics perspective）によって描写された変則帯をマッピングする工程と、を備えることを特徴とする電磁気探査方法。
請求項2
鉛直方向に配置される多導線ケーブル（３、３’）の１の導線は、電磁エネルギーが供給された時に、水中（８）及び海底下に存在する媒体（８３）に電磁場を励起する電磁送信機として使用され、前記ケーブル（３、３’）のその他の導線は長さが様々で、それぞれが終端に電極（５）を備えて、媒体からの応答信号を測定するための受信機として使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
請求項3
鉛直方向に配置される複数の多導線ケーブル（３、３’）は、それぞれが電磁エネルギーを供給するための１の導線を備えたケーブルであり、水中（８）及び海底下に存在する媒体（８３）に電磁場を励起する電磁送信機として使用され、前記ケーブル（３、３’）におけるその他の導線は長さが様々で、それぞれが終端に電極（５）を備えて、媒体からの応答信号を測定する受信機として使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
請求項4
１又は複数の受信機は、測定中は固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
請求項5
１又は複数の受信機は、船（１）によって牽引されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
請求項6
少なくとも１の送信機は、間欠的な、終端が急峻で極性が異なる電流パルスとして、時間領域で電磁エネルギーを放出し、応答信号が送信電流でマスクされていない場合、少なくとも１の受信機が、連続する電流パルスのオフ期間に、時間領域の応答信号を測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
請求項7
電流パルスのオンとオフの長さは、電磁場の侵入度が貯留層の深さの２〜３倍を超えるように定められ、好ましくは０．１秒〜３０秒の範囲に定められていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
請求項8
終端が急峻で極性が異なる電流パルスを発生させるための１以上の発電機（パルス電源発生器）が潜水装置に接続され、該潜水装置には、水中（８）及び海底下に存在する媒体（８３）に電磁エネルギーを放出して電場の鉛直成分を受信するように構成された、少なくとも１の電線（２、３、３’）が設けられ、前記電線（３、３’）の少なくとも１つが鉛直方向に配置される多導線ケーブル（３、３’）であり、少なくとも１の導線が、発電機（パルス電源発生器）から電磁エネルギーが供給されると水中（８）及び海底下に存在する媒体（８３）に電磁場を発生させ、前記ケーブル（３、３’）の他の導線はは長さが様々で、それぞれが終端に電極（５）を備え、媒体からの応答信号を記録するために磁場の鉛直成分を受信するよう構成されていることを特徴とする海底下の炭化水素ターゲットの電磁探査装置。
請求項9
請求項８記載の探査装置を備えることを特徴とする水上艦。
請求項10
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁探査方法を実施するための読取り可能なデータを搭載したコンピューター。