JP2009523233A - 地球の自然変動する電磁場の主に垂直磁気成分を用いて外洋地震構造の抵抗率を決定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は抵抗性のあるボディ（構造）の端を表すゼロ以外の鉛直成分Ｈｚを有する場所を決定するために、海底の複数の地点で同時に自然発生源（ＭＴ）に起因している磁場の鉛直成分Ｈｚを測定する。そして、海底地層の地質構造（海洋地震測定値から公知の）が、周囲の岩との抵抗率対照を呈するか否かを決定する。そして、正の抵抗率対照（ポジティブコントラスト）があるとき、構造の中に炭化水素を含有していると解釈される。
【選択図】図１

Description

本発明は海底および地下の貯留層の性質を決定する方法と装置に関する。より詳しくは、本発明は、貯留層または、より詳しくは、概して形状および位置が地震探査技術から公知である地質構造が、炭化水素または水を含むか否かを決定することに関し、そして、外洋海底地層構造の決定に関する。

１９９８年から、石油会社により、海洋地震探査技術によって既に発見された外洋（沖合）地層構造（ありうる炭化水素トラップ）の電気抵抗値を主に決定するＥＭ（電磁気）地球物理学的技術が発達している。地震探査技術は通常、かなり詳細な地質学的階層および構造を明らかにすることができるが、しかし、トラップにある油と水とを確実に区別することができない。

主要な多国籍石油会社（通常、「メジャー」と呼ばれる）は、主に外洋探査、主として深海に興味がある。陸の炭化水素資源の直接的な所有と関連した発行の結果として、この種の資源は、現在、主に国営石油会社によって管理されている。メジャーもまた、活動のスケールから、非常に大きい（数億バレル以上もの）発見を必要とする。このように巨大な炭化水素の蓄積を探し求めるのに最も見込みのある場所は、外洋（沖合）である。外洋炭化水素探査のための大部分の最先端の専門知識は、メジャーおよびそれらの連合供給元に集中する。但し、一部の国営石油会社は重要な外洋活動および専門知識を有する。

これらの理由により、メジャーはますます外洋探査に集中し、これまでより深い海に段階的に移動した。それは現在、２０００ｍまでの水深またはより深くにおいて掘削することが可能であり、希ではない。

深海掘削（ドリリング）は、しかしながら、非常に高価であり、抗井１本（またはそれ以上）につき、２０００万米ドルから５０００万米ドルまで概してコストがかかる。これらは、大きい石油会社でさえ重要な費用である。

それゆえに、海洋掘削リスクを低減することができる技術に石油会社は関心がある。

炭化水素は電気的に抵抗があるので、炭化水素を含有する海成堆積物（堆積岩）は、「新しい」海成堆積物（概して１〜３Ωｍ）の典型的地質断面に比べて、著しく高い電気抵抗値（１００Ωｍから２５０Ωｍ）を有する。ここで、Ωｍは電気抵抗の単位である。

地震波と比較して、地球物質におけるＥＭ波の異なる物理的性質のため、ＥＭ技術はそれ自体、主要な炭化水素探査ツールとして使用されるには、不十分な垂直解像度を有すると考えられる。従って、メジャーは、地震探査技術（以後、「構造」または「地震学的構造」または「発見された地震学的構造」と呼ばれる）によって既に発見された有望な外洋地質構造が、周囲の岩より著しく高い抵抗率を有するか否かを感知するために海洋ＥＭ技術を使用することに主として興味があり、その場合、その構造は炭化水素を含有していると解釈される。一方、構造が、より導電性のある周囲の岩と対照してほとんど抵抗値を呈しない場合、それは「湿っている」、すなわち、主に比較的導電性のある累層の鹹水（ブライン）のみ、またはそれが殆どであると解釈される。

上記のように、非生産的な外洋掘削抗井、いわゆる「ドライホール」の非常に高いコストを回避することに、意義がある。

以前は、外洋構造の抵抗値を検出する唯一の成功した技術は、ノルウェー（Ｓｔａｔｏｉｌ）のステート石油会社によって開発され、ウェブ・サイトｗｗｗ．ｅｍｇｓ．ｎｏで言及されるその後の特許出願と同様に米国特許第６，６２８，１１９号Ｂ１の主題である、海洋制御震源ＥＭ（ＭＣＳＥＭ）であると考えられていた。

米国特許第６，６２８，１１９号Ｂ１の保有者は、ＭＣＳＥＭ技術のための商品名「海底検層（Ｓｅａ Ｂｅｄ Ｌｏｇｇｉｎｇ）」を使用する。

ＭＣＳＥＭ技術の最初の現地試験（概念の証明）において、上述の特許の保有者は、新しい目的のために、既存の技術を新しい方法で適用した。海洋制御震源ＥＭ装置および海洋ＭＴ（マグネトテルリク）装置を含む既存の技術は、一般の地質学的研究または構造的研究のための学術研究者によって既に開発された。ＭＣＳＥＭ装置は、２つの部分に分けられる。電場の２つの直交／水平成分を測定するために使用する、「トランスミッタ」または制御震源（目標を照らすために用いる電磁場の人工震源）と、それに伴う「レシーバ」装置である。既存のＭＣＳＥＭレシーバ装置に加えて、最初のＭＣＳＥＭ試験では、レシーバとして、既存の海洋ＭＴ（ＭＭＴ）レシーバ装置を使用した。これは、以下で示されるように、そのレシーバ装置が、２つの直交／水平電磁成分を測定する能力を含むからである。

ＭＣＳＥＭおよびＭＭＴレシーバ装置は、適切に安定した搭載式水晶発振器を使用する同期機能を含む。データ収集の後、レシーバ装置（測量船からの音響命令を受けると）は、取付けられたアンカー（通常、消耗式のコンクリート柱）を解除するために「燃焼シーケンス」を始める。付属の浮力部材はその後、レシーバ装置を海面に浮上させ、レシーバ装置は、ラジオビーコンおよび他の手段で捜索され、測量船上へ回収され、次の後処理のためにデータが抽出される。

上述のＭＴ技術は、ＥＭ技術とは異なり、１９５０年代初期に発明されて、主に大規模な地質学的構造調査のために、そして、通常は地質断面に一つ以上の高密度岩層が存在することから、主に地震データの品質が不満足である領域の炭化水素探査のために、主として陸上で使われる。陸のＭＴは、概略１９９０年代初期に始まっている外洋石油探鉱（「海洋ＭＴ」またはＭＭＴ）に適していて、最初はいかなる新規な装置（器材）も使用せず、単に、一般の海底地層解析のための海洋学者によって以前に開発された既存の海洋ＭＴ装置を使用した。テンソルＭＴ／ＭＭＴ技術は、自然の電場の２つの直交水平成分と、電場の成分と同方向において測定される自然の磁場の２つの直交成分の測定を必要とする。結果データは、抵抗率対地下の深さ画像を得るために処理されることができる。「テンソル」は、磁場成分および電場成分が２つの直交水平方向において同時に測定されることを意味する。ＭＣＳＥＭ試験が、既存のＭＭＴ装置を使用することが可能だったにもかかわらず、磁場成分ではなく、電場成分だけは、ＭＣＳＥＭ技術で測定されることを必要とした。

「制御震源ＥＭ」という用語は、目標を調査するために用いるＥＭ場の震源が、人工であるか、人工震源であることを意味する。これは、マグネトテルリク（ＭＴ）技術とは対照的である。マグネトテルリク（ＭＴ）技術は、「受動的」または「自然発生源」技術であり、そしてそれは、記録装置における地球の深さ画像対抵抗値を得る、地球の自然のＥＭ場のバリエーションを使用する。

ＭＣＳＥＭにおいて、制御震源は、曳航式水平ダイポール（海底より上方３０ｍの高度で曳航される）である。ＭＣＳＥＭ技術の明快な解説は、例えば（ファレリー他、２００４）および（Ｅｌｌｉｎｇｓｒｕｄ他、２００２）のように、さまざまな刊行物および表現において提供されていた。少なくとも数百アンペアの低周波（１Ｈｚ）交流電流を、ダイポール（双極子）に流し続けることが強制される。これは、ＥＭ場（「一次場」）を、海中および海底に放出する。ダイポール（双極子）は、適切な調査船によって、数日の期間中、適切な予め計画したパターンに沿って曳航（牽引）される。「二次場」（調査中の構造が有する一次場のインタラクションに起因している信号）は、概して電場の２つの直交水平成分を測定する特殊な海底受信装置の列によって測定される。データ処理の後、結果は、正規化マグニチュード対オフセット（ＭＶＯ）プロフィールとして表示される。変則的に高い値（構造を離れた背景値と比較して）は、調査中の構造の炭化水素蓄積に起因すると解釈される。正規化異常は、３または４回背景でもよい。図５（ファレリー他、２００４）は、約４回背景（３００％）が北海の巨大なトロール（Ｔｒｏｌｌ）フィールドを通じて測定された異常を示す。

ＭＣＳＥＭ技術で正規化異常が２〜４回背景でもよい場合であっても、それはＭＣＳＥＭ（そして、ＭＭＴ）技術で判断される電圧の違いが、絶対項（ＭＴおよびＭＭＴテクニックによって測定されるそれらと同等の）において非常に小さい点に注意する。注意深く設計された低騒音器材が、全ての場合に必要とされる。

前に言及されたＭＴ地球物理学的テクニックは、そのエネルギー源として地球の電磁場における自然に生じる変化を使用する。電場は、テルリクフィールド（地球（テルス）のためのラテン名に基づいて）とも呼ばれる。ＭＴテクニックの名前は、その基本手順、すなわち磁場成分および電場成分の同時測定を意味する。詳細に立ち入らずに、測定場所の下方の地球抵抗率が、電場成分および磁場成分の比率に由来すると充分述べられる。そして、両方の成分の測定値は、自然のフィールドバリエーションを使用する抵抗率の算出ができるようにするために必要とされる。また、ＭＣＳＥＭテクニックの実務家が、磁場（電場が測定される場所とより少ない場所で）の水平成分の測定が望ましいとわかった点に注意する。換言すれば、ＭＭＴ測定は、海底地層抵抗率の「背景モデル」を提供するためになされる。そして、それはＭＣＳＥＭデータのより信頼性が高い解釈ができるようにする。

ＭＣＳＥＭテクニックだけが沖合地震学的構造の抵抗率を確実に決定することができるとこれまで思われた。その理由は、次のことにある。ＭＭＴテクニックは、比較的薄い抵抗性のあるボディ（例えば典型的沖合炭化水素鉱床）にあまりに無関心であり、そして、自然のフィールドに起因している異常が確実に検出されるにはあまりに小さいと考えられるからである。

図１（Ｕｍ他から、２００５）は、炭化水素含有外洋地質構造２０の典型的抵抗率モデル（断面）を示す。炭化水素含有構造は、紙面と直交する長軸を有する背斜である。長軸は「無限に」長いと考慮され、この種のモデルは二次元のモデルと呼ばれて、特性は２つの次元だけにおいて変化する。この種のモデルは、長軸が短軸の３倍を越えると申し分ない。背斜は、５００ｍの垂直リリーフで幅約４ｋｍである。炭化水素含有層は、１００Ωｍの抵抗率で厚さ１００ｍである。背景岩は、０．７Ωｍの抵抗率を有する。これは、（ファレリー他２００４）で研究される、１〜２．５Ωｍの背景岩において抵抗率最大２５０Ωｍを有し、幅約１０ｋｍ、厚さ最高３００ｍの炭化水素含有断面を有するトロール（Ｔｒｏｌｌ）フィールドと同等である。

図２（（ファレリー他、２００４）に提供されるパラメータを用いるＴｒｏｌｌフィールドのモデルを示す）は、自然発生源ＭＴテクニックに関連した海底地層目標の異常な応答を推定して、研究するために、本発明の発明者によって使われた。Ｔｒｏｌｌフィールドのモデルを使用することの利点は、それが実例だということであり、また、本発明を用いて予想される（ファレリー他、２００４）で報告されるＭＣＳＥＭ応答との比較ができることである。図２において、垂直（深さ）および水平（距離）の尺度は、メートル（ｍ）である。仮想測定場所は、海底上の一連の小さい黒丸３０（番号２−６６）である。本モデルにおいて、炭化水素含有層４０は、左側が厚さ１００ｍ、他は厚さ３００ｍ、断面が水平の角柱に近似し、抵抗率２００Ωｍ、幅９．８ｋｍである。図１のように、海底地層構造の長軸は、紙面と直交し、長さは「無限」とみなされる。背景岩は、抵抗率２Ωｍである。海水は、深さ３４０ｍ、抵抗値０．２５Ωｍである。

図３は、周期（垂直軸）対距離（水平軸）が、それぞれＴＥ抵抗率、ＴＥ位相、ＴＭ抵抗率およびＴＭ位相を示す図２のモデルに基づくモデリング研究の結果のグラフである。モデリング研究の結果は、図２に示すように海底地層目標の上方の実測寸法を作ることによって得られるものである。図３は、構造の長軸と平行な方向（「ＴＥ」方向と呼ばれる）において測定される（海底レシーバのアレイによる）抵抗率を示す。図４は、対応するＴＥ位相を示す。図５は、構造の長軸に直交する方向（「ＴＭ」方向と呼ばれる）において測定される（海底レシーバのアレイによる）抵抗率を示す。図６は、対応するＴＭ位相を示す。

これらの図において、図２のように、縦軸は、ＥＭ波の周期を対数（１０を基礎とする）で示し、横軸は、距離をメートル（ｍ）で示す。

図３および図５において、抵抗率の異常な応答が約１５％であると述べられることができる。図４および図６は、位相における異常な応答が約４度または約１０％であることを示す。これらの図において例示される抵抗率および位相パラメータが、水平方向の磁場および電場だけによる測定値から計算されることに注意されたい。

図２のモデルからの異常な自然フィールド（ＭＴ）応答の大きさは、（ファレリー他、２００４）に記載されている３００％（４回背景）と多いＭＣＳＥＭ異常と比較されることができる。しかしながら、（ファレリー他、２００４）はまた、１０キロメートルと遠く離れた位置で非常に小さい異常を信頼性高く示すことに注意されたい。０．０５（５％）と少ない正規化した異常の大きさが、信頼性が高いとみなされるということを、図５および関連した言及は示す。換言すれば、特に全てのパターンが一貫した空間バリエーションを呈し、調査中の周知の目標を有する意味のあるものとするときに、小さい異常はより大きい異常と連動して観察される。

図３〜図６は、４成分海洋ＭＴテクニックを用いて予想されることができる抵抗率および位相における最も大きい異常の大きさが、ＭＣＳＥＭテクニックを使用して検出されることができる最大の異常の大きさよりかなり小さいこと、そして、ＭＣＳＥＭテクニックで信頼性が高いとみなされる最も小さい異常の大きさと事実上同等であること、を示す。

自然に発生する（ＭＴ）水平方向の電場および磁場が、真の水平状態からのエラーに比較的強くまた比較的無関心であるので、そして、海洋環境が土地環境（人工のＥＭノイズのない）と比較して非常に静かであるので、一般的な仮定に反して、モデリングの結果および上記の比較は、適切なパターン抽出技術に連結する良好なデータの品質（抵抗率１％、位相１度）を有する４成分ＭＭＴサウンディングの比較的密集したネットが、Ｔｒｏｌｌフィールドのような炭化水素含有外洋構造を伴う正の抵抗率異常を検出することが可能かもしれないことを示す。しかしながら、真の測定値には、さまざまな発生源からの不可避のノイズがあり、これは、小さい異常を隠すために作用する。そして、すべての構造がＴｒｏｌｌフィールドほど大きいというわけではない。また、ＭＭＴ測定点のためのコストは、ＭＣＳＥＭ測定点のためのコストに比べて、著しく小さくはない。双方とも、必要な船の運用コストによって支配されるからである。これらの理由から、ＭＣＳＥＭテクニックが存在し、そして、４成分ＭＣＳＥＭレシーバが可能で、かつ、ＭＭＴレシーバとして使用されることから、本願明細書において記載されている目的のためのＭＣＳＥＭに代わるものとして、ＭＭＴを単独で使用することはほとんど動機付けにならない。

ＣＳＥＭテクニックで使用する船は比較的高コストであり（１日当たり約７０，０００米ドル）、単一の海洋ＭＴ±ＣＳＥＭ測定点は約７，０００米ドルがかかる。

つぎのような関心のある基本的な問題に答えることができるコストがより低い海洋ＥＭテクニックを有することは従って、興味がある。発見された沖合地震学的構造は、周囲の岩との間で抵抗率対照を呈するか、そして第２に、異常の徴候（極性）は何か？

本発明は、正確にこの種の変形例を示す。

本発明は、海底の比較的多数の地点で、自然ＭＴフィールドの鉛直成分Ｈｚを同時に測定することが必要である。測定は、研究される構造を横断する最適に配置されたプロフィールに沿って行われる。「生産」のための測定は、構造を離れた参照場所で作られるＨｚの測定値に正常化される。とりわけ、これは原フィールドの時間的変化の効果を除去する。本発明の目的は、海洋地震探査技術によってすでに発見された外洋（沖合）地質構造中における、炭化水素を伴う海底地層抵抗率異常の存在、境界および震央を、可能な限り経済的に決定することである。計測器のいくつかの順次配備がなされることができ、そして、全てが同じ参照場所に正常化される。

測定値を正常化するために、少なくとも１つの参照（正常化）場所と、１つの「生産」場所とで、Ｈｚを同時に測定する必要がある点に注意する。自然のフィールドの振幅および位相（特定周波数での）は、時間内のいかなる特定の瞬間にも予測されることができない。しかしながら、自然フィールドの特性は、一次場が、即座に至る所で、高周波では２〜３キロメートルの距離が、低周波では数百キロメートルの距離でさえも、同じことである。そこで、固定参照場所に正常化されることは、一次場の準ランダムな振幅および相変異（時問依存性）の効果を除去し、そして、同じ参照場所に正常化されている限り、異なる時間に作成した測定値の使用を許容し、更に、異常な応答のよりはっきりした認識ができるようにする、参照場所のバックグラウンド応答を取り除く。多くの地点で同時に「生産」測定をすることは、他で記載する利点を提供することと同様に技術の生産性を改善する。

本発明はまた、標準４コンポーネントＭＭＴ測定値（同じ装置に組み込まれるか、または自主的な装置により近くで測定される）に垂直磁場測定（本願明細書において記載されている）を追加することが、自然フィールド発生源の水平成分だけを用いたときに予想される比較的小さい大きさ異常の信頼性を増加させることができる補足的な診断情報を提供する。これは、垂直フィールドと関連した異常が、背景すなわち同程度の大きさの５〜１０倍でよく、または、ＭＣＳＥＭテクニックによって観察される異常よりさらに大きい大きさでもよいことが理由である。

周知のタイプの、すぐに利用可能な、適切な搭載式同期デバイスによって、測定地点のセットまたはサブセットでのすべての測定が同時になされることを理解すべきであることに注意されたい。また、降下、上昇、または海底据え付け中における測定装置の配備は、例えば既存の音響ピンガ技術を用いることにより公知である。また、ＭＴの周知の遠隔参照雑音低減法（ギャンブル他、１９７９）が使われることができる。

本発明の更なる態様は、好ましくは、かなり少数の場所での測定を含み、しかし、必ずしも正確にＨｚが測定される場所と同じでなくてもよい。そして、明白に抵抗率異常の「徴候」を決定するために、磁場の水平成分ＨｘおよびＨｙは自然発生源に起因する。

本発明の更なる態様は、サブセットの地点で、磁場の三成分に加えて、好ましくは磁場の２つの水平成分と同じか近くの場所でそれと同方向の２つの電場の水平成分を測定すること、および、抵抗率を算出するために、そして、海底地層岩の背景抵抗率構造のモデルを開発するために、電場からの追加情報を使用することが必要である。

本発明のさらに別の態様によれば、ベースおよび、ベースから上方へ延び、Ｈｚセンサを振り子のように下方へ吊り下げてスイング可能に支持するためのサポートが設けられている。記録および制御装置が、ベースに載置されて、Ｈｚセンサと通信する。電源が、記録および制御装置に電力を供給するため記録および制御装置に接続されている。

Ｈｚセンサは、海洋環境から保護するための非磁性圧力容器に載置されることができる。記録および制御装置も、海洋環境から保護するための圧力容器に載置されることができる。バッテリは、海洋環境用に最適に封止されることができる。

Ｈｚセンサが載置される非磁性圧力容器は、海洋環境の水流からＨｚセンサを保護するために、ベースに固着したスリーブ内に取り付けられる。

記録・制御装置および電源は、サポートに支持されたハウジング内に載置されることができる。Ｈｚセンサは、ハウジングに固着することもできる。

Ｈｚセンサは、ハウジングとベースとの間で作用する取り外し可能な締着手段によって、ベースに取り外し可能に固着することができる。

ハウジングは、ベースからの解放に応じて、ハウジングおよびＨｚセンサを浮上させるための加圧浮上手段を更に含むことができる。

ハウジングは、解放に続くハウジングの検索を支援するための検索支援部材を含むことができる。

スリーブはハウジングに固定することができ、取り外し可能な締着手段はスリーブとハウジングとの間で直接作用することができる。

検索支援部材は、フラグ、無線送信機、閃光灯および、フロートを有するストレイライン（ｓｔｒａｙｌｉｎｅ）からなる群から選択される少なくとも１つの部材である。

開放機構は、タイマーおよび信号レセプタの一方または両方によって起動することができる。

本発明の第１の好ましい実施例によれば、自然発生源（人工発生源（人工震源）または制御発生源（制御震源）とは対照的に）に起因している磁場の鉛直成分Ｈｚは、調査中の構造に関して最適に位置する海底の複数の位置で同時に測定される。ノイズがない場合、磁場の鉛直成分「Ｈｚ」の大きさ（すなわち徴候に関係ない振幅）は、抵抗率境界３２を横断する｜Ｈｚ｜（垂直軸）のバリエーションを示す図７（マクニール他から、１９９１）に例示したように、抵抗率境界５０又はその近くだけゼロではないことが公知である。ここで、「｜Ｈｚ｜」は、垂直磁場Ｈｚの大きさを意味する数学的記法である。図７において我々が左または右のある距離を別の境界と想像する場合、横に拡張するモデルは、興味ある対象としての、空間的に有限な外洋の、炭化水素を含有する、抵抗性のある海底地層構造のそれに近い。他のモデルは、炭化水素探査における比較的小さい抵抗率対照とともに、発表文献で見つけることができる。図８ａおよび図８ｂ（ラム他から、１９８２）は、負の抵抗率構造のモデルを示す。図９（ラム他から、１９８２）は、自然のＥＭ信号の異なる周期において、異常な抵抗率構造全体の｜Ｈｚ｜の横方向バリエーションを示す。

図９に図示すように、｜Ｈｚ｜は、この種の抵抗率境界より上に極大を示し、境界から遠くではゼロに減少し、２本の横方向の境界の間に存在している変則的に抵抗性のあるゾーンの震央で、極小に減少する。このように、本発明は、抵抗率が未決定である地下地震学的構造を横断する適切なプロフィール（ｓ）に沿って比較的多数のＨｚセンサを配備することによって、原価節約およびデータ冗長度を予知する。単一のコンポーネント・センサシステムの使用が複数のコンポーネントを有する計測系の使用と比較して相当な運転費および軽量化を提供すると認められることができる。また、海洋配備の計装のゼロ以外の損失（１％のオーダーの）があるから、測定器のコストを最小化することは、不可避の損失に起因するコストも最小化する。

上述のごとく、Ｈｚは、抵抗率境界又はその近くでだけゼロではない。大きさ測定として、｜Ｈｚ｜は、探査中の地質構造と関連した抵抗率対照の「徴候」（背景と比較して、相対的に正または負の）を考慮しない。｜Ｈｚ｜は従って、抵抗率異常の「徴候」を推定するのではなく、抵抗率境界を示すことだけに使われることができる。発見された構造がその周囲より抵抗性がないと思われないように、抵抗率対照の証拠が観察される場合、異常の極性がわかっていない場合であっても、正の抵抗率異常に起因することは相当確実に推定されることができる。

異常の徴候に関する明白な情報を得るために、空間的に変動する正規化Ｈｚフィールド（振幅および位相）の他の性能の相対的な空間バリエーションを利用することは可能である。そしてそれは、すでに述べたように、その境界を示すことに加えて、おそらく地下抵抗率異常の極性を示すことができる。

それに代えて、または加えて、抵抗率異常の極性を明白に決定するために、我々は、技術的に周知の「インダクション（誘導）ベクトル（Ｖｅｃｔｏｒ）」（以下「ＩＶ」と呼ぶ）と呼ばれている他の標準ＭＴパラメータを利用することができる。ＩＶは、実部（実成分）および虚部（虚成分）を有する複合の量である。ＩＶは、磁場の全部で３つの成分、すなわち、同じか又は近くの場所でのＨｚ（鉛直成分）およびＨｘおよびＨｙ（直交水平成分）の成分の測定を必要とする。両方の水平センサが直交している限り、ＨｘおよびＨｙの実際のアジマスは通常決定的ではなく、それらを強固なフレームに固定することによって実際には達成できる。水平センサの姿勢は、通常±１度であることが公知であり、これで通常充分である。後述するように、垂直センサの方向づけの精度は、より決定的である。

ＩＶが、電界成分の測定を必要としないことに注意されたい。

図１０（ラム他から、１９８２）に示されるように、使用する通常のプロッティングにおいて、ＩＶの実部は、異常を検出する周波数帯域中で、負の抵抗率異常（周囲より抵抗が小さい）へ向かい、そして、正の抵抗率異常（周囲より抵抗が大きい）から離れる。

スペース（抵抗率異常に対する横方向位置）、および／または周波数、および／または時間に関するＩＶの実部および虚部の更なる周知の関係は、おそらく、大体の地質累層と同様に、地下抵抗率異常の存在と徴候を推定するために用いることができる。

しかしながら、全ての場合に、垂直地磁気検出器の正確な垂直方向が常に必要とされる点に注意する。これは、特にＨｚが、一般に、地上配備ＭＴ調査の場合に比べて通常より小さいと思われる海洋適用のために決定的である。

ＭＣＳＥＭテクニックも海洋ＭＴテクニックも、垂直磁気成分Ｈｚまたはその通常計測を要求されないという点で、本願明細書において記載されている方法は、ある意味で周知の技術と対照をなす。

上述したように、自然に生じる水平な電磁場だけの測定は、薄い抵抗性のある目標（炭化水素構造）を一般に確実に検出することができないと考えられた。

しかしながら、すでに述べたように、横方向の抵抗率境界の存在は、ゼロ以外の鉛直成分Ｈｚを有する第２の（異常な）フィールドを作成する。この種の横方向の抵抗率境界が不在の場合、この鉛直成分は至る所でゼロでなければならない。

図９に示すように、｜Ｈｚ｜の空間バリエーションは、変則的に抵抗性のある目標周辺で特性パターンを有する。

図２に示されるモデルから算出されるように、図１２は「ティッパーマグニチュード（先端の大きさ）」（公知技術）と呼ばれているＭＴパラメータを示す。ティッパー（ＩＶと類似しているが、必ずしもＩＶと同じではない）は、測定された水平磁場ＨｘおよびＨｙに対するＨｚの比率の線形結合として測定された垂直磁場Ｈｚを表すことによって引き出される。ティッパーマグニチュードは、徴候ではなく、振幅だけを考慮する。ティッパーマグニチュードはＨｚに由来するので、異常が交差したとき、Ｈｚと｜Ｈｚ｜とは同じ空間変動特性を示す。これとは別に、我々は上述のごとく、ＨｘおよびＨｙは通常Ｈｚと同じ位置で測定される点に注意する。しかし、ＨｘおよびＨｙの水平変動率は、Ｈｚの水平変動率よりも通常少ないかそれ未満であるので、距離があまり大きくない限り、Ｈｚと異なる場所でＨｘおよびＨｙを測定することも許される。

図１２は、最大部が、特定の周波数帯域（約２００秒を中心とする）中で発生し、かつ、図２に示す抵抗性のある構造４０の端部６０、６２と横に一致した、同じ場所の合わせた水平フィールドＨｘおよびＨｙの０．０１７または１．７％と同程度大きなティッパーマグニチュードを示す。陸の経験から、この種の比較的小さいティッパーマグニチュードが、陸のＭＴ調査において観察され、陸の構造探査において確実に使用できたことが公知である。

上述したように、Ｈｚは、横方向の抵抗率境界から遠くではゼロであるので、Ｈｚの上昇は、Ｈｚに由来するティッパーマグニチュードである。同様に、ＩＶ（それは、また、Ｈｚに由来する）の大きさは、いかなる横方向の抵抗率対照も存在しないあらゆる所で、ゼロでなければならない。

Ｈｚは横方向の抵抗率境界から遠くでゼロでなければならないにもかかわらず、ティッパー異常が確認されなければならない背景値はゼロではなく、測定値の暗騒音によって定義される若干のゼロ以外の大きさである。ノイズはさまざまな発生源に起因する。重要な発生源は次に述べられる。

第１フィールドおよび、炭化水素蓄積ゾーンに起因している第２（異常な）フィールド双方は、海水および海底地層堆積物を通過する距離の関数として、指数的に減らされる。計測器暗騒音は、しかしながら、所与の周波数でほとんど一定のままである。同じ周波数帯のセンサ雑音に対する信号強度（またはより正確に言うと、スペクトル・エネルギー密度）の比率は、センサＳ／Ｎ（信号対雑音）比を定める。陸の測定に使用する通常のＨｚセンサを海洋環境で測定するときのＳ／Ｎ比は、スタッキングによって得られる改良前は、０．５：１から約５：１の範囲（測定時の信号強度次第）である。（ガウス雑音が、スタッキングＮ評価によってＳＱＲＴ（Ｎ）倍に減らされることができることに注意されたい。）換言すれば、陸のＭＴに使用するセンサは、海洋でのＨｚの測定に使用されるには、充分に低い暗騒音を有する。

他の周知の誤差源は、測定中のセンサの温度変化である。海底での媒体（海水）の温度は、至る所で深層水のほとんど恒常的な４度Ｃであることが公知であるように、温度関連の変化は重要な懸念でない。計測器はこの温度で較正されることができ、および／または、周知の温度関連バリエーションが正確に計算されることができて、修正のために使われることができる。

他の誤差源は、不十分に正確なセンサ較正である。これは、較正回路（通常使用されるかまたは陸のＭＴのために必要な較正より正確な）の精密な関連したコンポーネントを用いて緩和されることができる。この種のエラーが、一群の独立センサ全体にガウスでもあり、ランダムでもある点に注意する。さもなければ、同じセンサの反復較正全体に、同じセンサのＮセンサまたはＮ較正の結果の積み重ねが、ＳＱＲＴ（Ｎ）の要因によってこの種のノイズを減らす。

他の雑音源は、ゼロ以外の海底傾斜である。図１および図２は、明らかに予想される異常な応答を示すのに必要な水平の海底を仮定する。（フェアリー他２００４）は、２０キロメートル線に沿って１７ｍの深さの変化を報告する。これは、０．０８５％または０．０５度（３分）と等価の海底傾斜に対応する。傾斜した海底が微妙である（表面上）が、本当の巨視的横方向の抵抗率境界を構成すると認められることができる。傾斜が検出される特定の周波数帯域の中で、傾斜した海底の効果は、このように、至る所で測定領域全体の｜Ｈｚ｜のゼロ以外のバックグラウンドレベルを生み出す。

所望の異常な徴候が見られるこの周波数帯域の重なりおよび傾斜効果は、従って、理解されなければならず、補償されなければならない。この発生源に起因している暗騒音（バックグラウンドノイズ）の大きさは、海水と堆積物、海底傾斜および水深の抵抗率次第である。これらが公知であるので、適切な修正は計算されることができて、適用されることができる。本願明細書において他で言及される正規化処理が、参照場所で検出されるこの発生源からノイズを取り除くことに注意されたい。この発生源（ノイズスペクトル）のノイズの周波数依存性は、いくぶん水深によって変化する。それが至る所で同じではないので、正規化だけですべてのこの種のノイズを取り除くというわけではない。但し、そのほとんどを取り除くと思われることができる。「傾斜ノイズ」の大きさは、すべての他の要素が等しいとき、傾斜によって変化し、１度で一定の海底傾斜は、ほぼ０．０１４のティッパーマグニチュードの暗騒音を発生する。一定の１度海底傾斜において、興味ある（２０キロメートルの距離以上）所与の周波数のノイズ背景の変化は、ほぼ０．００１であり、正規化がこのノイズのほとんどを取り除く。

垂直磁場Ｈｚを測定する際の他の重要な誤差源は、センサの垂直方向におけるエラーである。垂直センサが本当に垂直でない場合、垂直センサは、測定点で（非常に強い）水平磁場ＨｘおよびＨｙの小さい部分を実際に検出する。一旦海底に設置され、測定中ずっと、本当の垂直線（９０度）未満の角度で方向（固定された姿勢）が静止しているままの場合、そのＨｚセンサは、この理由のためいくらかの明確なエラーを常に検出する。この種のエラーは常に正（「偏り誤差」）であり、そして、同じセンサによる連続した（遅れない）評価の積重ね（スタッキング）および平均化、または、一組のこの種のセンサ全体の積重ね（スタッキング）によって、満足に低減することはありえない。

図１２において、異常な垂直フィールドパラメータ（「ティッパーマグニチュード」）は、水平磁場ＨｘおよびＨｙを合成した大きさのほぼ１．７％（０．０１７）である。換言すれば、合成した水平フィールドは、予想される垂直フィールドより大きさにおいて６０倍大きい。Ｈｚセンサの垂直方向における小さいエラーは、このように、水平フィールドからの不必要な貢献のため大きいエラーを生じることができる。垂直方向におけるエラーに起因するＨｚフィールド測定におけるエラーは、エラー角度の正弦に比例している。

我々が確実に約０．０１７のティッパーマグニチュード（または同等に、相対的な｜Ｈｚ｜大きさ異常）を測定したいと仮定する。他の誤差源が、同じセンサによる連続した（遅れない）評価の積重ねおよび平均化、または、一組のこの種のセンサ全体の積重ね（スタッキング）、あるいは、その他の処理によって、満足に低減していたと仮定する。我々が垂直姿勢誤差に起因している約０．００１７のエラー上限、または、図１２の異常の大きさの十分の一を有したいと仮定する。単純な三角法の計算（アークサイン（．００１７））は、垂直方向の０．０９７度（６分（アークミニッツ）、または１．７ミリラジアン）のエラーが、約０．００１７のエラーを生じさせることを示す。所望のエラーが０．００３である場合、対応するエラー角度制限は、０．１７度（１０分）である。０．００４のエラーには、エラー角度制限は、０．２３度または１４分（アークミニッツ）である。垂直方向のこの精度は、すでに（または直ぐに）本願明細書において海洋環境に適用したように、高精度の傾斜計および自動レベリング・デバイスのような周知の有効技術を用いることで、抑制的な効果またはコストなしで達成可能である。

あるいは、下記に説明し、請求する新規な技法を、垂直方向の必要精度を確実にするために用いることができる。

複数の関連したＨｚ測定は、単一の垂直方向の磁気センサ（地磁気検出器）を組み込んだ一組の同一の測定ユニットを使用して行うことができる。適切なセンサは、陸の測量作業のために使用するタイプであり、海洋で使用するために周知の方法で適合される。非常に正確な垂直方向性を確保することに加えて、海洋で使用するための主要な適合は、磁気センサおよび電子回路の必須コンポーネントを、例えばアルミニウムまたはガラスでできた適切な非磁性圧力容器（複数）に収容（インストール）することである。非導電性で、したがって測定されたＨｚ成分の大きさを低減させないことから、ガラスは、Ｈｚセンサのために好ましく、そして、我々はそれが小さいことを予想する。他の関連した適合は、特製の海洋コネクタ、消耗式のアンカー（命令により取り外し可能な）、浮力部材等のような部材が必要である。しかし、これらの部材は、この種のシステムに精通している人の技術の範囲内で公知である。

磁場（Ｈｚ）の単一成分だけを測定する上述の装置は、現在使用されている装置に比べて、非常に小さく、シンプルで、安価である。現在使用されている、空気中で（コンクリート・アンカーを含めて）最高３００ｋｇのレシーバ装置は、大きい設置面積（付属の電気センサを含めて最高１０ｍ）を有し、より重いアンカー、より大きい浮力部材、より大きい蓄電池容量、配備および回収のための大きい船上クレーン、より大きくより高コストの船、より多くのクルー、その他を必要とする。付加的な重要なコストは、測定期間中の、ＭＣＳＥＭ制御震源装置およびその配備の資本費に起因する。上記のように、ＭＣＳＥＭ／ＭＭＴレシーバは、約１％の損失率になる。制御震源自体、および／または、その高価な専用牽引ケーブル（数十万ドルを要する）は、ゼロでない損失率となる。

このように、本願明細書において記載されている方法については、多くのセンサシステムが、同じ領域または同じラインに沿って配備されるにも関わらず、前述のように、重要な原価節約を実現することができる。本願明細書において記載される自然のフィールドＭＴ異常を確実に測定するのに必要な効果は、他の効果と同様に、コストの重要な減少によって補償される。

同時により多くのセンサを配備することの効果は、生産性に加えて、データ冗長度および空間エイリアシングの減少である。

データ冗長度は、より独立の測定値が、興味ある領域の中で利用できることを意味する。これらのサブセット（複数）は従って、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比を改善するために、積み重ねて平均値化することができる（またはそれ以外は処理された関連した周知のアルゴリズムおよび手順）。例えば、図１２において例示される異常なパターンは、三次元パターンである。一次元、二次元、三次元、四次元、またはより高次元のパターン認識技法が他の分野で開発され、それらの技法は、Ｓ／Ｎ比が比較的低いときでも、ノイズ背景に対してこの種のパターンを確認するために利用されることができる。冗長性の第２の態様は、データの損失に対する堅牢性および、この種の海底設置式の海洋センサシステムのゼロ以外の損失率に起因する器材の損失である。

測定される異常なパターンがセンサ間の間隔より小さいときに、空間エイリアシングは起こり、したがって、その本当の横方向限界は過大評価されることができる。｜Ｈｚ｜の最大が、横方向の抵抗率境界より上で、すなわち、本願明細書においては抵抗性のある炭化水素蓄積構造の端部で、直接発生することは公知である。

正の抵抗率異常の有無を決定することに加えて、我々も、ローカル抵抗率バリエーションと共にできるだけ正確に横方向の端部の位置を知っていたい。これは、プロフィールに沿って、または、二次元のネットワークで、より多くのセンサをより緊密に配備することによって達成される。

上記の考察は、通常、Ｈｚの大きさだけ、すなわち、その相対的徴候または位相（すべての「生産」測定値が正規化される静かな異常を離れた参照場所と関連して）の考慮なしで、考えた。これらの追加特性は、同時に多くの場所で記録されるＨｚの時系列の途中において抽出されることができる。これらの特性は、また、相対的な空間バリエーション特性（例えば、（Ｒｏｋｉｔｙａｎｓｋｙ １９８２）参照）を表示することは公知で、｜Ｈｚ｜のために前述したと同様の方法の有利さに分析されることもできる。明らかなように、正の海底地層の抵抗率異常に関して診断不変パターンを示すことができるいずれかは、他のフィールド成分の測定に関係なく、異常の極性を確認するために用いることができる。

正規化は、本願明細書において言及したように、同時に最低２つの場所での測定を要求することに注意する。いかなる所与の場所での瞬間的な応答も、誘導している準周期的なだけのＥＭフィールド（ＭＴフィールド）の瞬間的な特性と比例している。そして、正規化はこのように予測不可能な時間的バリエーションを取り除く。また、それは、参照サイトのバックグラウンド応答を取り除いて、このように調査領域の異常な応答だけを示す。

｜Ｈｚ｜が横方向の抵抗率境界より直接上に極大を有するという事実は、ＭＣＳＥＭテクニックの周知の脆弱さに勝る利点を提供する。すなわち、ＭＣＳＥＭを使用する際、抵抗性のある目標の横方向の境界は、発生源−センサ−目標の相互配置および相互姿勢に一部起因するエラー（時々考慮される）を決定するのが困難でもよい。

深さ反転（極性反転）は、いくつかの理由のため、ＭＣＳＥＭでは困難である。これらは、（当該技術が狭い周波数レンジでのみ作動可能だった時から）発生源の限られたバンド幅を含む。

また、目標（火山岩の土台のような抵抗性のある岩層からの正の抵抗率異常の形で）より上の付加的な地質学的雑音の存在によって、ＭＣＳＥＭデータの信頼性の高い解釈を非常に難しくして、それが使用不可能に（Ｄｅｌｌ’Ａｖｅｒｓａｎａ、２００５）さえできることは、ＭＣＳＥＭの実務家にとって周知である。

対照的に、ＭＴの深さ極性反転はよく発達し、自然のＥＭ信号は、広い周波数レンジで常に利用できる（無料で）。Ｈｚ単独に基づく深さ極性反転は不正確であるけれども、それにもかかわらず、我々は、構造が炭化水素を蓄積している場合、すなわち、周囲に関して正の抵抗率異常を示す場合、応答の概略特性が予想した予測の検討の下に、目標の周知の幾何学を利用することによってそれを改良することができる。

異なる深さの異なる抵抗性のあるボディからのＭＴ応答は、異なる周波数レンジで起こる。自然のＭＴ信号は、海底（数十年間）で役立つ非常に広い範囲の周波数を提供する。そして、充分な垂直間距離を与えられて、周波数を有する応答の変化は、目標の存在を推定するために用いることができ、地質断面において他の抵抗性のあるゾーンと区別することができる。上述のごとく、異常の予想される特性が、この方法の支援に使われることもできる。自然フィールドＭＴ測定の広い周波数範囲は、異なる深さで抵抗性のある目標の識別ができるようにサポートする。そして、その目標（深さおよび垂直間距離次第である）は、測定された周波数スペクトルの異なる周波数帯において、Ｈｚ関連のおよび他のＭＴ異常として現れることができる。

上記したように、Ｈｚセンサの正確な垂直方向は、決定的である。これは、既存の技術（例えば精密な傾斜メーター、精密な能動式レベリング・デバイス）を用いて達成されることができる。しかしながら、コストを減らすために、Ｈｚセンサの正確な垂直方向を確実にするための代わりの機構を有することが望ましい。図１３は、地球の重力場を用いて、受動的かつ自動的に、Ｈｚセンサ１１０を正しい位置に置く単純で有効な方法を利用しているセンサ装置１００を例示する。

センサ装置１００は、類似の海洋学的な計装において共通して使うように、例えばコンクリートまたは他の適切な非磁性体のような何らかの適切な非磁性材料からなる消耗式のベースまたはアンカー１２０を備えている。ベース１２０は、プラスチック（または他の非磁性体）からなる支持脚アセンブリ１３０を支持する。支持脚アセンブリ１３０は、複数の脚１３２（概して安定のための少なくとも３本）を備えていて、Ｈｚのセンサ１１０と、付随するハウジング１５０との両方を支持する。

ハウジング１５０は、図示するように脚１３２より上に支持されることができる。端部が開口した管状スリーブ１６０は、ハウジング１５０からベース１２０へ向かって下向きに伸びて示される。Ｈｚセンサ１１０は、圧力容器１４０内に取り付けられ、圧力容器１４０は、Ｈｚセンサ１１０を垂直から揺らす可能性のあるいかなる流れからもスリーブ１６０によって保護されるように、スリーブ１６０内に取り付けられる。

Ｈｚセンサ１１０は、振り子のように自由に揺れることを可能にする方法で、上端部１１２がスイング可能に取り付けられる。Ｈｚセンサ１１０は、上端部１１２とは反対側の下端部１１４に、重り１１６を更に備えている。

スリーブ１６０およびハウジング１５０は、ベース１２０とスリーブ１６０との間に作用する開放機構１７０（下で更に詳細に述べられる）によって、ベース１２０に固着することができる。支持脚アセンブリ１３０は、スリーブ１６０およびハウジング１５０の解放に応じてベースに残されるために、ベース１２０に固着することができる。

任意に、支持脚アセンブリ１３０は、スリーブ１６０およびハウジング１５０からリリースすることができる。

安定器アーム１８０が、更にスリーブ１６０を安定させるために、支持脚アセンブリ１３０の脚部１３２とスリーブ１６０との間に設けられることができる。スリーブ１６０は、Ｈｚセンサ１１０にアクセスを許容するためのアクセスパネル１６２を備えることができる。傾斜メーター／精密レベリング機構１９０が、Ｈｚセンサ１１０とスリーブ１６０との間に、任意に設けることができる。しかしながら、傾斜メーター／精密レベリング機構１９０は、出費および複雑さを加えるから、したがって、下で更に詳細に記載されている振り子ベースのシステムが効果的でないと考えられる場合だけ、設けることが望ましい。

ハウジング１６０は、記録・制御装置を含む圧力容器１５２および記録・制御装置に電力を供給するためのバッテリ１５４を収納することができる。浮力球体１５６は、ベース１２０からの解放に応じて、ハウジング１５０およびＨｚセンサ１１０を海面に向けて浮かせるために設けられることができる。

音響ピンガ１５８は、配備に応じて装置１００の位置の地図を作ることを援助するため、ハウジング１５０に取り付けられることができる。ラジオビーコン２２０、フロート２２２を有するストレイライン（ｓｔｒａｙｌｉｎｅ）、閃光灯２２４およびフラグ２２６のような検索援助は、ハウジング１５０に取り付けられることができる。ラジオビーコン２２０および閃光灯２２４は、概して、Ｈｚセンサの感知を妨げないために、そして、バッテリーパワーを節約するために、回収モードのときだけ作動する。

Ｈｚセンサアセンブリ１１０は、いかなる力も妨げられない重力の下で正確に垂直に吊り下げられるような方法で、製造されて、懸吊される。このように、全体装置１００のベース１２０が海底（それは、通常のケースである）に真に水平でない状態であっても、Ｈｚセンサ部はそれにもかかわらず、いかなる能動レベリングまたは補償なしで、非常に小さい角度誤差の中で垂直に吊り下げられていることを常に強いられる。上述した装置のＨｚセンサ部は、垂直センサ１１０が「腕」であり、かつ、垂直センサ１１０の下端部１１４の重り１１６が振り子「浮動」である、古典的減衰振り子を構成する。この種の振り子が、外力によって生じる真の鉛直からの少ない偏差に対して動的に安定であることはよく知られている。いずれの種類の偏差も、振り子に、振り子の長さと特定の場所での重力加速度のみに比例した周期によって左右に揺動（または「振動」）させる。振り子浮動の重量は、振動の周波数に影響を及ぼさず、装置の総必要重量にペナルティを加えない。そして、その重量はいずれにせよ、横方向の力および垂直方向の力（浮力）に充分によく抵抗するために、海底に「固定」するのに充分でなければならない。スリーブ１６０内部の海水が、例えば、海流の変動によって生じる水平力の変動によって生じるかもしれない、真の鉛直についてのＨｚセンサ「振り子」１１０のいかなる振動の粘性減衰も提供することに注意されたい。

上述したように、垂直センサは、図１３に示したように、スリーブ１６０によって、底層水の直接作用からも保護される。スリーブ１６０は、単に、Ｈｚセンサの圧力容器１４０よりいくらか大きい直径のプラスチックパイプでもよい。スリーブ１１０は、海水が入ることができるために、上端部１６４および下端部１６６が開いている。全体装置が海底に完全に水平に停止しない場合（それは、通常のケースである）、Ｈｚセンサは、重力の下で垂直に吊り下げられているときに、スリーブ１６０の側壁と平行でない点に注意する。このように、スリーブ１６０の直径は、Ｈｚセンサ１１０として作用する圧力容器１４０の直径よりいくらか大きくなければならない。装置１００が海底に静止しているとき、Ｈｚセンサをスリーブ１６０の側壁に接触させずに垂直に吊り下げることが充分できるために。

降下中（左右に揺動してスリーブの側壁に接触するのを防止するため）、スリーブ１６０内でＨｚアセンブリ１１０を安定させることが望ましい。スリーブ１６０内にセンサ１１０を安定させる簡潔な方法は、海洋配備の直前に、スリーブ１６０のアクセスドアを開いて、Ｈｚセンサのまわりの「カラー」として適当なサイズの「氷ブッシュ」２００を設置することである。氷ブッシュ２００を二個以上のパーツに分けることが、Ｈｚセンサ１１０を含む圧力容器の周辺に氷ブッシュ２００を設置するのを容易にすることはいうまでもない。氷ブッシュ２００は、概して、適当な内径と外径とを有する中空円筒の形である。装置１００の降下率が０．５ｍ／秒の命令の中であるとき、装置１００は、急速に水温躍層以下に沈み、回収作業が始められるまで、約＋４度Ｃの温度で海中にとどまる。氷ブッシュ２００はゆっくりと溶け、一旦溶解すると、Ｈｚセンサ１１０は重力の下で垂直に吊り下げられることができる。フランジ２０２は、氷ブッシュ２００が上方へ浮動することを制限するために、スリーブ１６０の内部に設けられることができる。

他の「任意の」部材は、音響受信機またはトランスポンダシステム２１０である。既存のＭＣＳＥＭ／ＭＭＴレシーバは、この種のシステムを組み込み、それは比較的高コストである。通常の手順は、以下の通りである。データ収集期間が充分で、終了できると考えられるときに、測量船は、検索されるデバイスの通信範囲内に配置されて、海底装置に搭載された音響受信機またはトランスポンダシステムによって受信される符号化音響「解放」信号を送る。解放信号を受けると、海底装置は、「燃焼シーケンス」を始めて、その結果、約１５〜３０分後にアンカーを解放する。この種のアンカー開放機構（「ｂｕｒｎｗｉｒｅシステム」）は、当該技術にとって周知である。

コストを減らすために、本発明は、音響システムのレシーバ部を（任意に）事前調整し、予めプログラムした時間に解放シーケンスを始める。海底配備の予想される継続が２４時間〜４８時間のオーダーであるので、そして、天気がずっと前にリーズナブルに予報できることから、この方法が結果として重要なロジスティックまたはコストのペナルティになるとは思われない。

上記の実施例は、Ｈｚセンサのアレイを、主として又はそれのみを考慮する。重要部分またはこれのみとして、Ｈｚセンサを使用する動機付けが記載されている。この方法は、ロジスティックの単純性および非常に重要な原価節約を提供する。

インダクションベクトル（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ「ＩＶ」）（抵抗から離れて導体に向かうウエスタンプロッティング慣例において）の計算は、鉛直成分Ｈｚが測定されるのと同じ場所又はその近くで、磁場の２つの直交する水平成分の測定を必要とする。わずかな場合、２成分ステーションは、調査中の海底地層地震学的構造のいずれの側にも配置されることが好ましい。

本発明において、抵抗性の又は導電性の目標に関するＭＴ・ＥＭフィールドの固有の性質は、費用対効果が高いつぎのような質問の答えキーに利用される。目標は、その周囲と抵抗率対照を示すか？ 肯定の場合、何が異常の徴候であるか？ その横方向の境界は何か？ その逆にした深さは何か？

本発明は、ロジスティックの単純性を制限せず、コストの削減を含むいくつかの効果を提供し、また、目標の横方向の境界のより良好な定義を提供する。本発明によって観察可能な異常は、ＭＣＳＥＭテクニックによって観察した異常と、大きさにおいて相当し、または、おそらく、より大きくなる。本発明は、各パスがパスを最適化するために器材を使用する複数パス方法論を、許容はするが要求はしない。これらのパスは、いかなる適切なおよび経済的に有利な方法でも結合されることができるかまたは置換されることができる。

パス１は、地下の目標がその周囲との抵抗率対照を示すかどうか決定するために、上記の通りに複数のＨｚ測定値を利用する。目標が、背景岩（より抵抗性があるだけ、すなわち、炭化水素を含有した）より著しく抵抗性がないと思われないので、｜Ｈｚ｜（大きさ）異常の単なる存在は、横方向の境界と同様に、正の抵抗率異常の存在に相当な信頼性のある推測をするために、そして第２に、目標の概要の中で抵抗率の粗い変化を決定するために、使用されることができる。他で言及されるように、相対（正規化）Ｈｚ位相の空間バリエーションおよびそのバリエーションの徴候は、抵抗率異常の徴候を明白に決定することができる。

パス２は、インダクションベクトル（複数）の、そして、抵抗率異常の徴候の明白な計算ができるようにするために、１セット以上のＨｘおよびＨｙ測定値（Ｈｚを測定している場所又はその近くで実行される）を加える。このパスは、目標の範囲内でおよびその周辺で、導電率バリエーションのより詳細な図を提供する。この測定値の横方向の感度によって、目標が測定点から横にある距離で検出されることができる。ＩＶフィールドの地図を作ることは、この横方向の感度の点で固有の空間不正確性を取り除いて、通常、人間のオブザーバが視覚化して解釈するのが容易な空間パターンを提供する。低いＳ／Ｎ比を有するより微妙なパターンは、他にゆだねられるパターン認識技法によって抽出されることができる。

磁場だけでできている測定値が、周知のＭＴ「静的シフト」効果がなくて、海底の小規模の地形変化（トポグラフィック・バリエーション）にも無関心である（興味がある周波数で）ことに注意されたい。海底地形による変化は、より深い海底の異常による非常に高い周波数で測定される。深層水において、それらの高い周波数の一次場が、システム暗騒音以下であることができる。海底傾斜のための修正は、前述してある。

パス３は、電場の２つの水平（Ｅｘ、Ｅｙ）成分を（Ｈｘ、ＨｙおよびＨｚに加えて）測定する器材を使用する。これは、抵抗率算出および抵抗率対深さ極性反転を許容して、海底地層抵抗率構造の一次元、二次元および三次元モデルを開発するために用いることができる。

経費を最適化するために、上記の３パスを使用する中で、３種類のセンサを配備することができる。３種類のセンサの使用は、図１１ａの平面図および図１１ｂの垂直断面図に、典型的なセンサ配備が示される。図の中心部は、炭化水素を含有する構造２０内の炭化水素を含有する層４０である。センサ配備は、Ｈｚのみのセンサ７０、Ｈｚ＋Ｈｘ＋Ｈｙセンサ７２およびＨｚ＋Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｅｘ＋Ｅｙセンサ７４を含む。センサ７０、７２および７４は、炭化水素含有層４０を横断する２本の平行線において配備される。他の配備パターンが、使われることができる。遠隔Ｈｚ＋Ｈｘ＋Ｈｙセンサ７２は、炭化水素含有層４０から遠く離れた参照場所に置かれる。

センサ配置の大半が、上記のように、３つのタイプのセンサのうち最も安価なＨｚセンサ７０だけを利用する点に注意される。それより少ないＨｚ＋Ｈｘ＋Ｈｙセンサ７２が利用され、更に少ないＨｚ＋Ｈｘ＋Ｈｙ＋Ｅｘ＋Ｅｙセンサ７４が利用される。

一旦発見され、そして、経済的な場合、炭化水素含有構造は、生産される価値がありうる。生産は、基本的に、構造内の炭化水素を可能な限り、ある最適率で、吸引することを意味する。吸引された炭化水素は、累層ブライン（背景岩と同じ抵抗率を有する）によって、および／または注入された海水によって、および／または炭化水素とともに生じる注入された地層水によって交換される。明らかに、生産プロセスは、従って、炭化水素含有領域、いわゆる「油と水」または「ガスと水」接点、の横方向および縦方向の抵抗率境界を変える。炭化水素は水より軽い、したがって、生産中、炭化水素および地層水間の下部接点は上方へ移動する。また、炭化水素の横方向の境界は、採収井の方へ、そして、構造の地形上最も高い部分の方へ進む。

従って、本発明の付加的な実施例は、生産プロセス中、炭化水素含有構造の海底地層抵抗率構造の変化をモニタするために、海底（おそらく、海底に穿孔されるホールに設置される垂直センサで）で永久的または準永久的なセンサアレイのインストールに関すると認められる。この種の地球物理学的測定値は、「経時」または「４−Ｄ」測定値と呼ばれ、通常の３つの空間次元ｘ−ｙ−ｚと、第４の次元である時間とからなる。４−Ｄ炭化水素貯留層モニタリングにおいて使用する主要な技術は、三次元地震探査技術である。海洋環境におけるこの種の反復地震探査は、百万ドル単位のコストがかかり、他の地震探査技術は、油／水接点を充分には感知できない。

生産する貯留層の上方に取り付けられるこの種の永久的なアレイにおいて、各装置は、操作上自動的である必要はない。採収井は、海底アセンブリに対する電力の伝達のための、そして、双方向データおよび／または命令伝送のためのケーブルによってと同様に、生成される炭化水素用の導管によって、常に、半永久的な海面設備（ＦＰＳＯまたはＦｌｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ、ＳｔｏｒａｇｅおよびＯｆｆｌｏａｄｉｎｇ容器のような）と繋がっている。この種の構成において、海底ＭＴセンサアレイは、表面から電源を受信し、データおよび／または命令の双方向通信のために、いかなる重要なコストもロジスティックペナルティもなしで、物理的に海面設備との関連があることができる。

前記説明は、図示する内容に限定されず、バリエーションとして、下で述べられる請求項に記載の本発明の範囲内において、関連した技術に熟練した人々にとって明らかである。例えば、本発明が海洋探査への適用に関して主に上で記載されているにもかかわらず、陸の探査用に構成されることもできる。

さらにまた、センサ装置およびマルチパス方法論が、適応されまた制御震源測定値に関連して使われることができる。

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炭化水素を含有した外洋地質構造の抵抗率モデルを示す断面図である。 モデリングのために使用するトロールフィールド貯留層および発明者によるこの場合の計算の図１と類似のモデルである。 図２に対応して、ＴＥ抵抗率を示している周期（縦軸）対距離（横軸）のグラフである。 図２に対応して、ＴＥ位相を示している周期（縦軸）対距離（横軸）のグラフである。 図２に対応して、ＴＭ抵抗率を示している周期（縦軸）対距離（横軸）のグラフである。 図２に対応して、ＴＭ位相を示している周期（縦軸）対距離（横軸）のグラフである。 抵抗率境界を横断する磁場の鉛直成分Ｈｚの大きさ、すなわち、徴候を考慮せずに象徴化された｜Ｈｚ｜を例示しているグラフである。 負の抵抗率構造の一般のモデルの概略図である。 図８ａの一般のモデルの３つの特定モデル（深さが順次深くなるモデル１、モデル２およびモデル３）を示している概略図である。 図８ｂのモデル３に対応して、自然のＥＭ信号の異なる周期の、図８ｂで最も深い異常な抵抗率構造（モデル３）全体における｜Ｈｚ｜の横方向のバリエーションを視覚的に例示する図である。 図８ｂのモデル３の２００秒のための「インダクションベクトル」と呼ばれる、正規化同相の誘導矢（すなわち誘導矢の真の部分）を例示する図である。 本発明による代表的なセンサ配置を示している代表的な炭化水素含有構造の平面図である。 図１１ａに示す構造のセンサラインの１つに沿ってとられた垂直断面図である。 図２に示されるモデルから算出される「ティッパーマグニチュード」（Ｈｚに基づく）と呼ばれる標準ＭＴパラメータを示すグラフである。 本発明によるＨｚセンサシステムの概略的構成図である。

Claims (20)

1. 概して形状および位置が公知である外洋海底地質構造が、周囲の岩と比べて、抵抗率の対照、当該構造に炭化水素が存在すると解釈される正の抵抗率対照を呈するかどうか決定する方法であり、以下を含む：
   前記地質構造を横断する少なくとも１つのプロフィールに沿って、どの場所が、横方向の抵抗率対照に異常の境界を示す変則的対照|Ｈｚ|を有するか決定するために、海底の複数の場所で同時にマグネトテルリク（ＭＴ）フィールドの鉛直成分（Ｈｚ）を測定し；
   負の抵抗率対照の予想を遠ざける抵抗率対照の徴候を推定する。
2. 概して形状および位置が公知である外洋海底地質構造が、周囲の岩と比べて、抵抗率の対照、当該構造に炭化水素が存在すると解釈される正の抵抗率対照を呈するかどうか決定する方法であり、以下を含む：
   前記地質構造を横断する少なくとも１つのプロフィールに沿って、どの場所が、横方向の抵抗率対照に異常の境界を示す変則的対照|Ｈｚ|を有するか決定するために、海底の複数の場所で同時にマグネトテルリク（ＭＴ）フィールドの鉛直成分（Ｈｚ）を測定し；
   外れた異常参照場所に対してＨｚ測定値を正常化し、徴候の空間バリエーションおよび正規化Ｈｚフィールドの位相から、前記対照の徴候を決定する。
3. 概して形状および位置が公知である外洋海底地質構造が、周囲の岩と比べて、抵抗率の対照、当該構造に炭化水素が存在すると解釈される正の抵抗率対照を呈するかどうか決定する方法であり、以下を含む：
   前記地質構造を横断する少なくとも１つのプロフィールに沿って、どの場所が、横方向の抵抗率対照に異常の境界を示す変則的対照|Ｈｚ|を有するか決定するために、海底の複数の場所で同時にマグネトテルリク（ＭＴ）フィールドの鉛直成分（Ｈｚ）を測定し；
   前記Ｈｚを測定している場所または近くで前記地質構造に隣接した最低１つの場所で、海底のマグネトテルリックフィールドの水平成分（Ｈｘ、Ｈｙ）を測定し、これから、抵抗率異常の徴候を決定する。
4. 請求項３の方法において：
   前記決定は、水平および鉛直測定値（Ｈｚ、Ｈｙ、Ｈｚ）からインダクションベクトルフィールドの計算、および、ティッパー、ティッパーマグニチュード、インダクションベクトルの実成分および虚成分の計算の一方によってなされる。
5. 請求項４の方法は、更に以下を含む：
   データを抵抗率計算および抵抗率対深さ転換に提供するため、前記場所でのマグネトテルリックフィールドの２つの直交水平成分（Ｅｘ、Ｅｙ）を測定する。
6. 請求項１〜５のいずれかの方法において：
   前記マグネトテルリックフィールド成分の前記測定値は、海底へ沈むことができ、かつ、記録装置に接続された浮上装置のアクティブ化によって海面まで浮上して検索できるように開発されたセンサ、と関連した記録装置を用いて記録される。
7. 請求項１〜６のいずれかの方法において：
   前記測定は、前記海底に半永久的に取り付けられ、海面の半永久的設備にリンクされて当該設備から電力を供給され、かつ、当該設備と通信するセンサアレイによってなされる。
8. 請求項７の方法において：
   前記センサアレイは、海底に穿孔されたホール内に設置されるセンサを含む。
9. Ｈｚセンサ装置は、以下を含む：
   ベース；
   Ｈｚセンサを振り子のように吊り下げてスイング可能に支持するための、前記ベースから上方へ伸びたサポート；
   前記ベースに搭載されて、前記Ｈｚセンサと通信する記録および制御装置；および
   前記記録および制御装置に接続されて、当該記録および制御装置に電力を供給する電源。
10. 請求項９のＨｚセンサ装置において：
    前記Ｈｚセンサは、当該Ｈｚセンサを海洋環境から保護するための非磁性圧力容器内に取り付けられ；
    前記記録および制御装置は、当該記録および制御装置を海洋環境から保護するための圧力容器内に取り付けられ；そして
    前記バッテリは、海洋環境で使用されるため最適に封止される。
11. 請求項１０のＨｚセンサ装置において：
    前記Ｈｚセンサが取り付けられ前記非磁性圧力容器は、前記海洋環境の海流から前記Ｈｚセンサを保護するために、前記ベースに固定されたスリーブ内に取り付けられる。
12. 請求項１１のＨｚセンサ装置において：
    前記記録および制御装置および前記電源は、前記サポートに支持されたハウジング内に取り付けられ；そして
    前記Ｈｚセンサは、前記ハウジングに固定される。
13. 請求項１２のＨｚセンサ装置において：
    前記Ｈｚセンサは、前記ハウジングと前記ベースとの間で開放可能な固定手段によって、前記ベースに取り外し可能に固定される。
14. 請求項１３のＨｚセンサ装置において：
    前記ハウジングは、前記ハウジングおよび前記Ｈｚセンサを前記ベースから開放して浮上させる浮上手段を更に含む。
15. 請求項１４のＨｚセンサ装置において：
    前記ハウジングは、当該ハウジングの解放に続く海面での当該ハウジングの検索を支援するための少なくとも１つの検索目標を含む。
16. 請求項１４のＨｚセンサ装置において：
    前記スリーブは、前記ハウジングに固定され；そして
    前記開放可能な固定手段は、前記スリーブと前記ハウジングとの間で直接作用する。
17. 請求項１５のＨｚセンサ装置において：
    前記検索目標は、フラグ、無線送信機、閃光灯および、フロートを有するストレイライン（ｓｔｒａｙｌｉｎｅ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの部材である。
18. 請求項１６のＨｚセンサ装置において：
    前記開放機構は、タイマーおよび信号レセプタの１つによって起動する。
19. 配備中、可動部材をスリーブ内で一時的に安定させる方法であり、前記方法は、前記可動部材のまわりに氷ブッシュを、前記可動部材と前記スリーブとの間に伸ばして配置する。
20. 前記氷ブッシュが、配置を援助するために部分から成り立つ請求項１９の方法。

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