JP2007506103A - ダウンホールで使用する原子時計 - Google Patents

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Abstract

地震波データを取得するシステム及び方法が記載されている。このシステムは地震波信号の発生を可能にする制御装置(18)を含み、この制御装置は、発生した前記地震波信号の記録をタイムスタンプするのに使用される第1の時計を有する。地震波受信機(158)は、発生した前記地震波信号を検出するために、掘削穴に配置される。原子時計(205)は、検出された前記地震波信号の記録をタイムスタンプする地震波受信機に、又はそれと共に、配置される。前記原子時計は、ダウンホールに配置される前に、第1の時計と同期される。
【選択図】図3

Description

この発明は、物理探査の技術分野に関し、より詳細には、坑内(ダウンホール)のデータと地表で得られたデータとを同期させるシステム及び装置に関する。
地震波受信機は、掘削穴周辺における地震エネルギに対する地中の反応を決定するために、一般に掘削穴に配置される。この受信機によって、掘削穴周辺における地中のある特性、例えば地質構造、及び、地面の物質特性における自然に発生しうる変化位置を決定することが可能になる。
掘削孔用地震波受信機を使用する理由の1つは、掘削穴によって貫通した地中の種々の深度と、地殻表面で発生した地震エネルギの明確な移動回数とが一致することにある。相対的に未調査領域においては、地質探査は一般に地殻表面で全体的に行われる。地表地震探査により、地面内の特定の深度まで地震エネルギが移動する時間を決定可能であるから、音響インピーダンス不整合を有する地面内の帯域から反射されるこの探査の場合、地表で発生した地震エネルギの一部に依存する。リフレクタとして知られるインピーダンス不整合は、一般に、地面の物質組成又は物質特性が変化する境界で起こる。
リフレクタは、地面内における予定される探査対象物物を特定することに対して、特に興味深いものである。各リフレクタは、地表地震探査において決定された地震往来時間に関連付けられる。特定のリフレクタまでの深度を計算するために、地面を通過する地震エネルギの速度を決定することが必要である。地面を通過する地震エネルギの速度は、地面の組成及び物質特性に強く関与している。地面の物質特性は、掘削穴によって掘削された深度範囲内で異なる地層中で、広く変化することがある。
不可能ではないにしても、単に表面地震探査から地層における地震速度を明確かつ正確に決定することは困難であり、したがって、掘削穴が比較的未調査の領域内で掘削される場合には、掘削孔用地震波受信機は、地層内における地震エネルギの速度を決定するための計測をするのに使用される。
掘削が完了した後よりはむしろ、掘削穴が掘削されている間に、地層における速度を決定することは、場合によっては、特に価値がある可能性がある。例えば、いつくかの掘削穴は探査対象物まで直接掘削される。その理由は、対象物が地殻表面における掘削穴の位置から水平に広がっていることにある。リフレクタまでの地震往来時間のみに基づいて、対象物が選択される場合には、地殻表面から対象物までの地層における速度が分からなければ、対象物までの深度を正確に決定できないことがある。このような知識が欠如していると、計画した掘削穴軌道が対象物から完全に外れる可能性がある。
掘削穴用地震波受信機の直上に位置する地殻表面に配置された地震エネルギ源と共に、掘削中における掘削穴用地震波受信機を断続的に使用することによって、掘削穴に配置された地震波受信機の深度まで地震エネルギが移動する時間を測定することが可能になる。種々の深度までの地震移動時間の測定によって、深度における地表地震探査移動時間を検定することが可能になり、その結果、掘削穴が対象物を貫通する確率が高くなる。
地表地震探査で観察されるあるリフレクタは、掘削穴を掘削することに特に関係がある。例えば、リフレクタは、ある地層に含有する流体圧力の変化度において重大な変化の存在と関連していることがある。リフレクタの正確な深度を知ることによって、予想した変化度よりも大きく、かつ異なる変化度を有する流体圧力を含む地層を意図せずに貫通してしまうことから生じることがある掘削上の問題を回避することができる可能性がある。掘削穴深度までの地震往来時間を検定するための掘削孔用地震波受信機を使用することによって、リフレクタの深度をより正確に決定することが可能になり、尋常ではない流体圧力を有する地層への意図しない貫通を回避することができる可能性がある。
従来技術として、掘削穴の近傍領域において、地震反射区域を発生させる掘削孔用地震波受信機を使用することも、知られている。地震エネルギ源からの地震エネルギはまた、掘削穴内の受信機よりも深く往来し、まさに地表地震区域と同様に音響インピーダンス不整合を有するより一層深い帯域によって反射される可能性がある。反射エネルギは、受信機で検出したエネルギを記録する好適な工程によって、同定することができる。同定された反射エネルギは、掘削孔地震探査と地表地震探査とを比較する形で、表示される。
地表において、検索及び処理用のダウンホール地震波信号を検出し、記憶するためのシステム及び工具は、従来技術として、知られている。本件出願の譲渡人に譲渡され、言及することによりこの明細書に組み込まれた、ミント(Minto)による米国特許第5555220号には、地震探査データを採取するスリックライン上に設けられたドリルストリングの下部に配置された地震波受信機が記載されている。地震データは受信され、記憶されて、この受信機は地表に取り出される。地上制御装置内に装着された時計は、配置された受信機内の時計と同期される。原始データは地表時計によりタイムスタンプされる。受信データはダウンホール時計によりタイムスタンプされる。得られた地震波断面の正確性は、時計の正確な同期に依存する。特に、ダウンホール時計は、ダウンホール環境に見られる温度の大幅な変化によって引き起こされるドリフトに影響されやすい。2つの時計は、一般に、1〜2ミリ秒、又は、許容可能な断面精度をよりよく達成するための同期が要求される。
このような他のシステムは、本件出願の譲渡人に譲渡され、言及することによりこの明細書に組み込まれた、ジャクソン(Jackson)による米国特許出願第10/108402号に記載されている。ジャクソンによると、ドリルストリングに係止した底部まで受信機を落下及び/又は上下運動させることによって、ドリルストリング内に地震波受信機を配置する方法が記載されている。地震波信号は、受信され、ダウンホール時計でタイムスタンプされ、そして、掘削孔に吊り下げたドリルが移動する間に、予め決められた複数の位置にある受信機の記憶装置に記憶される。この信号は、地表で読み出され、地表時計でタイムスタンプされた地表原始データと組み合わされる。この場合も同様に、得られた断面の正確性は地表時計とダウンホール時計との同期に依存する。
一般に、前述の工具における配置時間は12〜24時間である。この事実は、配置時間を通して1×10−8よりも大きな時計安定性を要求することになる。ダウンホール時計は、一般に、温度と寿命とによってドリフトする傾向にある圧電結晶発振器を使用している。このような時計はまた、配置中における衝撃と振動とにより引き起こされる誤差の影響を受けやすい。従来技術として知られる最もよい技術を使用しても、ダウンホール時計は1×10−7の安定性を超えることはほとんどない。ダウンホール時計は、地表時計との同期からドリフトし、出力された地震断面データの許容しにくいデグラデーションを引き起こす。
地震探査測定は、掘削時検層(LWD)システムの別名でも知られる掘削時情報検知システム(メジャーメント ホワイル ドリリング:MWD)で行われてもよい。この適用においては、配置時間は、数百時間にも及ぶことがあり、時計ドリフトの問題を悪化させる。いくつかの再同期化技術が提案されているが、これらの技術は、必ずしも、操作上、許容することができ、及び/又は成功するとは限らない。
操作上誘発される誤差、及び、ダウンホール地震探査システムに含まれるダウンホールシステム内に使用されるドリフトに耐えることのできるダウンホール時計が求められている。
発明の要約
この発明は、地表時計との同期を維持する、ダウンホール地震探査受信機用原子時計を有する地震探査取得システム(地震探査取得機構)を意図する。
この発明の1態様において、地震探査取得システムは地震波信号を地表で引き起こす制御装置を含み、この制御装置は、発生した地震波信号の記録をタイムスタンプする時計を有する。少なくとも1つの地震波受信機は地震波信号を受信するために掘削穴内に配置される。原子時計は、検出された地震波信号の記録をタイムスタンプするために地震波受信機内に配置される。原子時計は、配置される前に、第1の時計と同期される。
この発明の別の態様において、ダウンホール工具に使用される原子時計は、ルビジウム(Rb)蒸気を有する共鳴室を含んでいる。光源は、共鳴室内のルビジウム蒸気を照射する。光検出器は、共鳴室に結合され、共鳴室からの光を受光するように構成されている。第1の熱制御装置は、光源に結合され、第1の所定温度に光源を維持するように構成されている。第2の熱制御装置は共鳴室と光検出器とに結合され、第2の所定温度に共鳴室と光検出器とを維持する。第1及び第2の熱制御装置は、一定の温度を維持するように設定された、吸収装置又は他の装置であってもよい。
この発明のまた別の態様において、地震探査データを取得する方法は、地震波信号を地表で引き起こす制御装置を含んでいる。地表制御装置における第1の時計は、発生した地震波信号の記録をタイムスタンプする。第1の時計に同期した原子時計を有する、少なくとも1つの地震波受信機は、地震波信号を受信するために、掘削穴内に配置される。原子時計は、検出された地震波信号の記録をタイムスタンプするのに使用される。
この発明のより重要な特徴の実例が、以下の詳細な説明により容易に理解されるために、及び、技術に対する貢献は正当に評価されるために、概略されている。もちろん、この発明のさらなる特徴及び別の態様が以下に記載され、添付した特許請求の範囲における主題をさらに形成するであろう。
この発明をより詳細に理解するために、同様の要素には同様の符号を付した添付の図面と共に、以下に詳述した好ましい形態に関する説明に言及する。
図1を参照して、1つの形態におけるこの発明に係るシステム100は、ドリルストリング120等の管状部材を備えた掘削装置(デリック)110を有する。ドリル用ビット155は周囲の地層140を貫いて掘削穴130を掘削し、この地層140は、例えば、高圧領域145に相当する地層境界を有していてもよい。ここではゾンデ構造に構成された地震波受信機158は、地震センサに適しており、ドリルストリング120に挿入される。地震波受信機158は、重力により、ドリル用ビット155近傍に位置する落下下部150に落下してもよく、地震波受信機158を上下運動させるドリル用流体135を用いて、落下下部150に配置されてもよい。又は、地震波受信機158は、当業者によく知られた方法でいかなるMWD又はワイヤーラインシステムに一体化させてもよい。
地震波受信機158は、地表に配置された機械式振動機等の震源170から地震波信号160を受信する。機械式振動機の使用は、単なる一例であり、この発明の範囲を限定する趣旨ではない。当業者は、簡単な開示により、開示したシステムが、地上仕様又は海上仕様であり、震源型仕様ではないことを理解することができるであろう。例えば、海洋システムは、使用されることができ、また、海上作業台船からの垂れ下げられ、又は、サービス船若しくは固定されたブイの近くに位置した、エアガン配列を含んでいる。震源170は、適した、垂直な地震波探層特性を有する信号源を提供する。
ドリルストリング120の深度を測定する深度計115もまた地表に配置されている。地震波受信機158がワイヤーラインで配置されたこの形態において、深度計115は、掘削穴内におけるワイヤーライン工具の深度を測定する方式であってもよい。深度計信号は、地表制御装置118に伝送され、そこで、タイムスタンプされ、記憶装置に記憶される。
制御装置118は、震源170とデータ通信状態にあり、地震波信号の発生を制御する。この制御装置118は、掘削孔に又はその近くに配置されてもよく、掘削孔から離れて配置されてもよい。この開示及び添付の特許請求の範囲に使用される文言「制御装置」は、地震波信号の発生を制御し、かつ、それらの生成を記録する機能を備えたいかなる装置を意味する。図示された例では、制御装置118は、命令プログラムが地震波信号の発生を制御可能にする記憶装置と共に、1又はそれ以上のマイクロプロセッサ等の処理機能をも有する回路を備えている。又は、記憶装置は、データ、例えば、その特性(期間、大きさ、タイムスタンプ、シグニチャ特性、センサ読取り近接場等)及び他の関連情報の記憶に適していてもよい。制御装置回路は時計を有し、この時計は、伝送された地震波信号に関連するタイムコードを提供することができる。制御装置118と震源170との実際の接続は、ハードワイヤ、ラジオ周波数(RF)、赤外線(IR)又はその他の適したコミュニケーションシステム接続手段で成されていてもよい。当業者であれば、使用可能で、制御装置と考えられる制御装置の多くの異なる形態を理解することができるであろう。
近接場センサ180は、震源170の近くに配置されてもよい。近接場センサ180は、音響シグニチャを記録する。センサ180からの出力は、制御装置118に伝送され、ここで、この出力はタイムスタンプされ、記憶装置に記憶される。地表処理装置にデータを記憶するのに使用される記憶装置は、内部ランダムアクセスメモリ、磁気記憶装置、光学記憶装置、又は、これらのいかなる組み合わせとしてもよい。又は、センサ180からの出力は、制御装置118に伝送されてもよく、この出力は、タイムスタンプされ、コンピュータネットワーク、非同期接続又は衛星伝送等のコンピュータ通信システム(図示しない)を介して、記憶用の遠隔地(図示しない)に伝送されてもよい。
図2を参照すると、地震波受信機158は、適したセンサインターフェイス回路202、処理装置203、プログラムされた命令を記憶し、受信した地震データを記憶する記憶装置204と共に、ハイドロフォン及びジオフォン等のセンサ201の組み合わせを有していてもよい。時計回路205もまた地震波受信機158に装備され、時計回路205は受信した地震波信号に関連するタイムスタンプを提供する。地表時間時計と受信機時計205とは、地震波受信機158が掘削穴130内に配置される前に、地表において同期される。コミュニケーションポート(COMポート)206は装備され、プログラムされた命令を記憶装置204にダウンロードすること、かつ、(関連したタイムスタンプと共に)記憶されたデータを地表処理装置118等の地表システムにアップロードすることを容易にする。当業者であれば、コミュニケーションポート206は、この業界でよく理解されたあらゆる手段、例えば、直列若しくは並列コンピュータ伝送、RF伝送、IR伝送等によって、機能することを理解することができるであろう。
受信機158は、電池(図示しない)を含む、この業界でよく理解されたあらゆる手段によって、駆動させてもよい。下部150は、着地受信機158の物理的ラッチに改作され、その結果、ドリルストリング120が掘削穴130を移動する際に、受信機158が弾むことを確実に防止する。例えば、受信機158がワイヤーライン工具の一部として配置されている、いくつかの態様では、この下部150は不要であってもよいことは、理解できるであろう。
時計205は、原子時計、例えば、ルビジウム時計又は同様の原理により作動する他の時計等であり、一般に使用される水晶振動子よりも数桁小さな長期ドリフトを有する。前述の例はルビジウム時計を備えているが、掘削穴内の移送に適する大きさにされた場合には、水素、セシウム又は他の元素若しくは分子に基づいて作動する時計であれば使用できることが理解できるであろう。この開示及び添付の特許請求の範囲に使用される文言「原子時計」は、その作動周波数が原子過程又は分子過程の周波数によって制御されるいかなる時計を言う。
実証の目的のために配置されたルビジウム原子時計において、水晶振動子は、ルビジウム87(Rb87)蒸気の遷移周波数6.834GHz等の、高度に安定した蒸気の原子共鳴遷移に、その周波数が固定される。蒸気遷移周波数は、温度、衝撃及び振動に実質的に影響されない。このような時計は、例えば、モデル X72(Datum社、アーヴィン、CA)及びモデルAR−100A(AccuBeat社、エルサレム、イスラエル)等の市販品を使用することができる。共通の主要要素は、光源、Rb87が充填された共鳴空洞及び光検出器を有する共鳴モジュールである。関連したドライブエレクトロニクス及び周波数が固定された水晶振動子は、RF発生器を駆動する。作動中、光源は共鳴空洞内のRb87元素及び光検出器を励起する。周波数が固定された振動子は、RF発生器を駆動し、共鳴空洞内の原子を共鳴させる。RF発生器がRb87の遷移周波数である6.834GHzに設定されると、光検出器の出力が変化する。光検出器の出力がドライブエレクトロニクスにフィードバックされ、6.834GHzに固定された水晶振動子の周波数が維持される。その結果、水晶振動子の出力は、安定な時計信号として使用されることができる。
作動中、光源は約140℃に維持され、共鳴空洞は約90℃に維持される。このような市販のシステムは、常温から85℃まで作動することができる。しかし、ダウンホールの環境温度は、一般に、100〜175℃に及んでおり、場合によっては、200℃を超えることもある。
時計要素の温度を、極めて高温の外部環境の存在下において所望のレベルに維持するには、種々の積極的及び/又は消極的な温度制御システムの使用を必要としてもよい。このシステムは、市販されており、この業界でよく知られていると思われるので、その作動については詳細に述べない。このような制御システムは、特に制限されることのない、(i)吸収冷却、(ii)電子冷却、(iii)熱分離、及び、(iv)相変化冷却システムを備えている。利用可能な冷却方法のいくつかはアプリケーション依存である。例えば、電池作動型受信機システムは、このような冷却器の能力不足による電子冷却の使用に利用することのできる不十分なパワを有していてもよい。しかし、いくつかのMWDシステムは、電子冷却を使用するのに十分なパワを供給可能なダウンホール発生器を内蔵している。
受信機158(図1参照。)等の電池駆動型受信機を有する態様では、原子時計要素は、包装され、その結果、これら要素は、図3に示されるように、吸収冷却技術を使用して冷却されることができる。熱的に隔離されたチャンバ301は、共鳴室305内のRb87蒸気を照明するのに適した光源304を有する。光検出器307は、前述したように、共鳴室305内の光を検出する。周波数が固定された水晶振動子(図示しない。)及び関連するエレクトロニクスは、隔離室又はダウンホール工具の他の位置に、収納されてもよい。光源304は、第1の水和物303を含有する放熱器302に熱的に接続されている。共鳴室305及び光検出器307は、同様に、第2の水和物309を含有する放熱器308に熱的に接続されている。水和物の相転移温度において水和物303及び309に伝達されたエネルギは、水和物から水を解離させ、水和物は、各水和物303、309及び放熱器302、309の温度上昇に代わって、所定量のエネルギを吸収する。放出された水蒸気は、導管311及び313を介して、水蒸気を吸収するのに適した乾燥剤315を装備した吸収室314に導かれる。吸収室314はチャンバ301の外に配置されている。
このようなシステムを使用すると、各放熱器302及び308の温度、したがって、重要な要素は、外部環境温度の変化に対して実質的に独立である、適切な所定温度T及びTに維持されることができる。水和物303及び309は、所定温度T及びTを維持するように選択される。例えば、ほぼ80℃で水和物水の吸収を停止する石膏は、原子時計の一部、例えば、ルビジウム充填室305及び光検出器307等を冷却するのに使用されうる水和物である。水和物及び冷却システムへのそれらの使用に関する詳細は、共に、本件出願の譲渡人に譲渡され、言及することによりこの明細書に組み込まれた、米国特許第6341498号、「掘削中におけるワイヤーラインの記録及び観察でのエレクトロニクスのダウンホール吸収冷却」、及び、米国特許出願公開第20030085039号、「掘削中におけるワイヤーラインの記録及び観察でのダウンホール吸収冷却及び加熱」を参照されたい。又は、この業界に知られた相変換物質は、原子時計の要素を冷却する手段としてここに記載された他の技術と共に、又は、単独で、使用されてもよい。加熱器(図示しない。)は、外部環境温度が所定の作動温度よりも低い場合に、作動温度を維持するように、光源304及び共鳴室305に取り付けられていてもよい。このような加熱器は、特に制限されることのない、前述の「039号公開公報」に記載されているように、また、言及することによりこの明細書に組み込まれた、(i)電気抵抗加熱器、及び、(ii)吸収加熱器を備えている。当業者であれば、このような加熱器は冷却装置が存在する場合に互いに限定されないことを理解することができるであろう。
作動中、地表時計及びダウンホール時計は、受信機が掘削穴内に配置される前に、地表において同期される。地表時計は、地表信号の初期の記録をタイムスタンプするのに使用される。原子時計は、24時間にわたって2×1011の安定性を有し、この安定性は地震探査に要求される安定性を数桁超えている。ダウンホールに配置された原子時計は、ダウンホール内への連続配置1日当り3ミリ秒以内の、地表時計への同期を維持する。ダウンホール時計は、ダウンホール記憶装置に記憶された受信信号の記録をタイムスタンプするのに使用される。この受信機を地表に取り出すときに、受信信号データは、ダウンロードされ、タイムスタンプに準じて地表信号データと関連付けられる。このようなシステムにより得られた地震波断面は、従来のダウンホール時計を使用したシステム以上に分解能及び精度を増強する。その理由は、原子時計は、高度に安定で、ダウンホール内に配置された全期間にわたって、地表時計との同期を維持するからである。
図4に示される態様において、MWD工具450は、ドリルストリング120とビット455との間に装着される。地震波受信機458は、MWD工具450に組み込まれる。地震波受信機458は、ジオフォン等の地震センサ(図示しない。)と、前記した型と配置とを有する原子時計(図示しない。)とを備えている。原子時計はまた、許容可能な作動温度に原子時計を維持するための加熱システム及び/又は冷却システムを備えている。
受信機458は、地表で発生した地震波信号をダウンホールの種々の位置、例えば、位置405a〜405cで受信する。地震波信号は、ダウンホール記憶装置に記憶されてもよく、MWD工具450が掘削穴から取り出された後に、システムから読み出されてもよい。原子時計は、地表時計との同期を維持している。
又は、MWD工具450は、この業界において知られた技術を用いてコイル管(図示しない。)の端部に配置されてもよい。同様に、MWD工具450は、ワイヤーライン又は同様の検層配置に用いられてもよい。
前述の説明は、図示及び説明のため、この発明のそれぞれの態様を導いたものである。しかし、当業者において、この発明の範囲及び精神を逸脱することなく、前述した態様の種々の改良及び変形が可能であることは、明白である。後述する特許請求の範囲は、このような改良及び変形すべてが包含するように解釈されるべきであることを意味する。
図1は、この発明における1態様に使用する地震探査取得システムの概略図である。 図2は、この発明における1態様に使用する地震波受信機のブロック図である。 図3は、この発明における1態様に使用するダウンホール原子時計システムの概略図である。 図4は、この発明における1態様による、掘削時情報検知システム(MWD)内に配置された地震波受信機の構成図である。

Claims (28)

  1. (a)掘削穴周辺の地層内で信号の発生を可能にする制御装置であって、前記発生信号の記録をタイムスタンプする第1の時計を有する制御装置、及び、
    (b)前記掘削穴に配置されるところの、前記信号を検出するのに適し、前記掘削穴に配置される前に前記第1の時計と同期された原子時計をその中に有する、少なくとも1つの受信機であって、検出された地震波信号に関連付けられたタイムスタンプを記憶するために、前記原子時計を参照する受信機
    を含む、検層データを取得するシステム。
  2. 前記原子時計は、1日当り3ミリ秒未満のドリフト率を有する請求項1に記載のシステム。
  3. 前記原子時計の少なくとも1つの構成要素を所定温度に維持する温度制御システムをさらに含む請求項1に記載のシステム。
  4. 前記温度制御システムは、(i)電子冷却器、(ii)吸収冷却器、(iii)吸収加熱器、(iv)熱分離器、(v)抵抗加熱器、(vi)相変化加熱器、及び(vii)相変化冷却器からなる一連の構成要素を含む請求項3に記載のシステム。
  5. 前記温度制御システムは吸収冷却器を含み、この吸収冷却器は前記原子時計の少なくとも1つの構成要素と熱接触状態にある少なくとも1つの水和物を有する請求項3に記載のシステム。
  6. 前記少なくとも1つの構成要素は、共鳴室及び光検出器である請求項3に記載のシステム。
  7. 前記少なくとも1つの構成要素は、光源である請求項3に記載のシステム。
  8. 前記原子時計は、(i)ルビジウム、(ii)セシウム及び(iii)水素からなる群から選択された少なくとも1つの原子遷移に基づいている請求項1に記載のシステム。
  9. 前記原子時計は、ルビジウムの原子遷移に基づいている請求項1に記載のシステム。
  10. 前記信号は地震波信号であり、前記受信機は地震波受信機である請求項1に記載のシステム。
  11. 前記受信機は、掘削穴の底部に配置されたところの、掘削穴に吊り下げたドリルが移動する間に前記信号を受信する装置である請求項1に記載のシステム。
  12. 前記受信機は、ドリルストリングに一体的に搭載されるように構成されたところの、掘削中に前記信号を受信する受信機である請求項1に記載のシステム。
  13. (a)原子時計を収納するダウンホール工具、
    (b)内部にルビジウム蒸気を有する共鳴室、
    (c)前記共鳴室内のルビジウム蒸気を照射する光源、
    (d)前記共鳴室に接続され、前記共鳴室から光を受光するように構成された光検出器、及び、
    (e)前記共鳴室と前記光検出器とに結合され、前記共鳴室と前記光検出器とを第1の所定温度に維持する第1の温度制御装置
    を含む、掘削穴に使用される原子時計。
  14. 前記原子時計は、前記光源に結合され、前記光源を第2の所定温度に維持するように構成された第2の温度制御装置をさらに含む請求項13に記載の原子時計。
  15. 前記第1の温度制御装置は、(i)電子冷却器、(ii)吸収冷却器、(iii)吸収加熱器、(iv)熱分離器、(v)抵抗加熱器、(vi)相変化加熱器、及び(vii)相変化冷却器からなる群から選択された少なくとも1つである請求項13に記載の原子時計。
  16. 前記第2の温度制御装置は、(i)電子冷却器、(ii)吸収冷却器、(iii)吸収加熱器、(iv)熱分離器、(v)抵抗加熱器、(vi)相変化加熱器、及び(vii)相変化冷却器からなる群から選択された少なくとも1つである請求項14に記載の原子時計。
  17. 前記第1の温度制御装置は、少なくとも1つの水和物を有する吸収冷却器である請求項13に記載の原子時計。
  18. 前記第2の温度制御装置は、少なくとも1つの水和物を有する吸収冷却器である請求項14に記載の原子時計。
  19. (a)掘削穴周辺の地層内で信号の発生を可能にする制御装置を配置する工程、
    (b)前記制御装置とデータ通信状態にある第1の時計を配置する工程、
    (c)発生した前記地震波信号に関連するタイムスタンプを得るために、前記第1の時計を使用して媒体に前記信号の記録を記憶する工程、
    (d)前記発生信号を検出するために、前記掘削穴に受信機を配置する工程、及び、
    (e)前記受信機とデータ通信状態にあるところの、前記受信機にタイムスタンプを提供するのに適し、前記第1の時計と実質的に同期されている原子時計を配置する工程
    を含む、検層データを取得する方法。
  20. 前記原子時計は、1日当り3ミリ秒未満のドリフト率を有する請求項19に記載の方法。
  21. 前記原子時計は、前記原子時計の構成要素を所定温度に維持する温度制御システムをさらに含む請求項19に記載の方法。
  22. 前記温度制御システムは、(i)電子冷却器、(ii)吸収冷却器、(iii)吸収加熱器、(iv)熱分離器、(v)抵抗加熱器、(vi)相変化加熱器、及び(vii)相変化冷却器からなる群から選択された1つを含む請求項21に記載の方法。
  23. 前記温度制御システムは少なくとも1つの水和物を有する吸収冷却器を含み、前記原子時計の前記要素に熱接触状態にある前記水和物を配置する工程をさらに含む請求項21に記載の方法。
  24. 前記原子時計は、(i)ルビジウム、(ii)セシウム及び(iii)水素からなる群から選択された1つの原子における原子遷移に基づいている請求項19に記載の方法。
  25. 前記原子時計は、ルビジウムの原子遷移に基づいている請求項19に記載の方法。
  26. 前記受信機は、掘削穴に配置されたところの、前記掘削穴を移動する間に前記信号を受信するように構成された装置である請求項19に記載の方法。
  27. 前記受信機は、前記掘削穴に挿入された管状部材の下端部近傍に一体的に搭載されるように構成されている請求項19に記載の方法。
  28. 前記信号は地震波信号であり、前記受信機は地震波受信機である請求項19に記載の方法。
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