JPH07209434A - 媒体の電磁特性を測定するためのマイクロ装置、及び該装置の使用 - Google Patents
媒体の電磁特性を測定するためのマイクロ装置、及び該装置の使用Info
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- JPH07209434A JPH07209434A JP33100694A JP33100694A JPH07209434A JP H07209434 A JPH07209434 A JP H07209434A JP 33100694 A JP33100694 A JP 33100694A JP 33100694 A JP33100694 A JP 33100694A JP H07209434 A JPH07209434 A JP H07209434A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/26—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
- G01V3/28—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device using induction coils
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 約１ｃｍの垂直解像度を有し、掘削流体や同
様の近隣のマイクロ装置の影響及び地質鉱床に達するボ
アホール壁面の凹凸による影響が少ない測定装置及び方
法を提供する。 【構成】 少なくとも１本の送信コイル（３１）と、少
なくとも１本の受信コイル（４１、５１）と、送信コイ
ルの端子に交流電圧を生成するための手段と、受信コイ
ルの端子で信号を測定するための手段と有する、媒体の
電磁特性を測定するためのマイクロ装置。この装置はま
た、電気的に絶縁されて帯磁し易い磁気材料から成る回
路を備えている。この回路は、各コイルの支持体として
機能すると共に、測定すべき媒体に対して開いている。
様の近隣のマイクロ装置の影響及び地質鉱床に達するボ
アホール壁面の凹凸による影響が少ない測定装置及び方
法を提供する。 【構成】 少なくとも１本の送信コイル（３１）と、少
なくとも１本の受信コイル（４１、５１）と、送信コイ
ルの端子に交流電圧を生成するための手段と、受信コイ
ルの端子で信号を測定するための手段と有する、媒体の
電磁特性を測定するためのマイクロ装置。この装置はま
た、電気的に絶縁されて帯磁し易い磁気材料から成る回
路を備えている。この回路は、各コイルの支持体として
機能すると共に、測定すべき媒体に対して開いている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、媒体の電磁特定を測定
するためのマイクロ装置、並びに該装置の使用に関す
る。本装置は、被検査媒体の電磁特性を測定する分野で
使用される。かかる用途の一例は、ボアホールを貫通さ
せた地質鉱床の特性、特に導電率と磁化率の測定であ
る。
するためのマイクロ装置、並びに該装置の使用に関す
る。本装置は、被検査媒体の電磁特性を測定する分野で
使用される。かかる用途の一例は、ボアホールを貫通さ
せた地質鉱床の特性、特に導電率と磁化率の測定であ
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】以下、
「検層」という用語は、ボアホールを貫通させた鉱床の
所与の特性の変動を、深さの関数として、連続的に測定
することを表す。最初の検層装置は、１９２７年にシュ
ラムバーガ兄弟により紹介された。この測定法の原理
は、ボアホールを掘削して導電性マッドを充填し、電極
を用いて鉱床の電気抵抗率を測定することから成ってい
た。しかしながら、非導電性マッドを頻繁に使用した場
合、電極による抵抗率の検層は正しく機能しなくなると
いう欠点があった。そこでドルは、１９４９年、別の抵
抗率検層原理即ち電磁誘導による測定法を紹介した
（Ｈ．Ｇ．ドル著「誘導検層入門、及び、オイルベース
マッドにより掘削したボアホールの検層への応用」石油
紀要、１４８−１６２頁、１９４９年）。従来、上述し
た二つの原理の一方又は他方に基づいて作動する装置が
数多く設計製造され、数メートル乃至数十センチメート
ルの垂直解像度を以て、鉱床の抵抗率を決定することが
可能となった（装置の垂直解像度は、装置により検出可
能な最も細かい帯域の測定値である）。
「検層」という用語は、ボアホールを貫通させた鉱床の
所与の特性の変動を、深さの関数として、連続的に測定
することを表す。最初の検層装置は、１９２７年にシュ
ラムバーガ兄弟により紹介された。この測定法の原理
は、ボアホールを掘削して導電性マッドを充填し、電極
を用いて鉱床の電気抵抗率を測定することから成ってい
た。しかしながら、非導電性マッドを頻繁に使用した場
合、電極による抵抗率の検層は正しく機能しなくなると
いう欠点があった。そこでドルは、１９４９年、別の抵
抗率検層原理即ち電磁誘導による測定法を紹介した
（Ｈ．Ｇ．ドル著「誘導検層入門、及び、オイルベース
マッドにより掘削したボアホールの検層への応用」石油
紀要、１４８−１６２頁、１９４９年）。従来、上述し
た二つの原理の一方又は他方に基づいて作動する装置が
数多く設計製造され、数メートル乃至数十センチメート
ルの垂直解像度を以て、鉱床の抵抗率を決定することが
可能となった（装置の垂直解像度は、装置により検出可
能な最も細かい帯域の測定値である）。
【０００３】しかしながら、鉱床の傾斜を決定するため
により細かい尺度で鉱床の特性を表す必要が生じると、
ボアホール壁面に支持されたブロックやパッド上に取り
付け可能な、マイクロ装置として知られる極めて小型の
装置を設計することが必要となった。これらのマイクロ
装置は、約１ｃｍの高解像度を目指している。電気接点
式の抵抗率測定マイクロ装置の場合、かかる解像度は、
電極の寸法を極めて小さくすることで達成することがで
きる。しかしながら、非導電性の掘穿マッドの使用が増
加するにつれ、誘導を基にした導電率測定マイクロ装置
に対する必要が生じてきた。図１は、かかる装置の動作
原理を示すが、これは、「マイクロ誘導測定の原理」と
題されたワンチョチュー他による論文（ＩＥＥＥ、地球
科学及び遠隔探査紀要、第２６巻、第６号、１９８８年
１１月）中に説明されている。低周波交流
により細かい尺度で鉱床の特性を表す必要が生じると、
ボアホール壁面に支持されたブロックやパッド上に取り
付け可能な、マイクロ装置として知られる極めて小型の
装置を設計することが必要となった。これらのマイクロ
装置は、約１ｃｍの高解像度を目指している。電気接点
式の抵抗率測定マイクロ装置の場合、かかる解像度は、
電極の寸法を極めて小さくすることで達成することがで
きる。しかしながら、非導電性の掘穿マッドの使用が増
加するにつれ、誘導を基にした導電率測定マイクロ装置
に対する必要が生じてきた。図１は、かかる装置の動作
原理を示すが、これは、「マイクロ誘導測定の原理」と
題されたワンチョチュー他による論文（ＩＥＥＥ、地球
科学及び遠隔探査紀要、第２６巻、第６号、１９８８年
１１月）中に説明されている。低周波交流
【０００４】
【数１】
【０００５】は、同じ周波数の磁界を生成する所謂送信
コイル１内を流れ、この磁界は、鉱床内に渦電流ＩF を
誘導する。これらの渦電流は、岩床の導電率に比例し、
送信電流に対して９０°だけ移相されている。次に、渦
電流は、所謂受信コイル２内に誘導され、起電力（ＥＭ
Ｆ）信号は、送信電流に対して１８０°だけ移相され
る。また、送信回路により生成される直接磁束φ1 を除
去すると共に鉱床からの二次磁束（φ2 ）だけに感応さ
せるために、２本の受信コイルを逆向きに接続すること
が多い。その結果生じる誘導電圧は、岩床の導電率に正
比例する。上述したチュー他の研究を含む幾つかの理論
的研究にも拘らず、先に触れた解像度の問題に対する実
際的な解決策は、見出せなかった。かかる誘導装置の場
合、得ることができる垂直解像度は、数センチメートル
にすぎない。
コイル１内を流れ、この磁界は、鉱床内に渦電流ＩF を
誘導する。これらの渦電流は、岩床の導電率に比例し、
送信電流に対して９０°だけ移相されている。次に、渦
電流は、所謂受信コイル２内に誘導され、起電力（ＥＭ
Ｆ）信号は、送信電流に対して１８０°だけ移相され
る。また、送信回路により生成される直接磁束φ1 を除
去すると共に鉱床からの二次磁束（φ2 ）だけに感応さ
せるために、２本の受信コイルを逆向きに接続すること
が多い。その結果生じる誘導電圧は、岩床の導電率に正
比例する。上述したチュー他の研究を含む幾つかの理論
的研究にも拘らず、先に触れた解像度の問題に対する実
際的な解決策は、見出せなかった。かかる誘導装置の場
合、得ることができる垂直解像度は、数センチメートル
にすぎない。
【０００６】更に、かかる装置は、実際の掘穿マッドや
ボアホール壁面の凹凸、特に離間距離の変化（センサと
壁面との間隔）に対して敏感であるので、使用に際して
の実用上の制約も多かった。これらの二つの現象によ
り、鉱床からの信号よりも大きな干渉信号が生じる。他
にも干渉信号は、同じボアホール内に掘穿装置を幾つか
設置したときに他の装置との結合から、或いは、装置と
工具の中央支持部分との結合から生じる。本発明は、こ
れらの課題の全てに対し、簡単な解決手段を提供するも
のである。
ボアホール壁面の凹凸、特に離間距離の変化（センサと
壁面との間隔）に対して敏感であるので、使用に際して
の実用上の制約も多かった。これらの二つの現象によ
り、鉱床からの信号よりも大きな干渉信号が生じる。他
にも干渉信号は、同じボアホール内に掘穿装置を幾つか
設置したときに他の装置との結合から、或いは、装置と
工具の中央支持部分との結合から生じる。本発明は、こ
れらの課題の全てに対し、簡単な解決手段を提供するも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、１本
の送信コイルと２本の受信コイルとを有する、媒体を検
層するためのマイクロ装置であって、電気的に絶縁され
た帯磁し易い磁気材料から成り測定すべき媒体に対して
開いたＥ形の回路を備え、前記回路が１つの中央部と前
記中央部に対して垂直で互いに平行な３つの横方向枝部
とを有し、受信コイルが隣接した横方向枝部上に位置す
るようにコイルを前記横方向枝部上に巻回したマイクロ
装置に関する。
の送信コイルと２本の受信コイルとを有する、媒体を検
層するためのマイクロ装置であって、電気的に絶縁され
た帯磁し易い磁気材料から成り測定すべき媒体に対して
開いたＥ形の回路を備え、前記回路が１つの中央部と前
記中央部に対して垂直で互いに平行な３つの横方向枝部
とを有し、受信コイルが隣接した横方向枝部上に位置す
るようにコイルを前記横方向枝部上に巻回したマイクロ
装置に関する。
【０００８】本発明の第二の実施例によれば、磁気回路
は、１つの中央部と、この中央部に対して垂直で互いに
平行な４つの横方向枝部とを有する。更に、それぞれ送
信コイルを支持する外側の２つの横方向枝部に挟まれ
た、中央の２つの横方向枝部上に２本の受信コイルを巻
回することができる。また、それぞれ受信コイルを支持
する外側の２つの横方向枝部に挟まれた、中央の２つの
横方向枝部上に２本の受信コイルを巻回することができ
る。中央の横方向枝部の長さは、外側の横方向枝部の長
さと異なってもよい。
は、１つの中央部と、この中央部に対して垂直で互いに
平行な４つの横方向枝部とを有する。更に、それぞれ送
信コイルを支持する外側の２つの横方向枝部に挟まれ
た、中央の２つの横方向枝部上に２本の受信コイルを巻
回することができる。また、それぞれ受信コイルを支持
する外側の２つの横方向枝部に挟まれた、中央の２つの
横方向枝部上に２本の受信コイルを巻回することができ
る。中央の横方向枝部の長さは、外側の横方向枝部の長
さと異なってもよい。
【０００９】本発明の別の実施例によれば、磁気回路
は、中央部と、互いに平行な５つの横方向枝部とを有
し、第一の送信コイル、第一の受信コイル、第一の受信
コイルに逆向きに接続された第二の受信コイル、第二の
受信コイルに逆向きに接続された第三の受信コイル、第
二の送信コイルが、この順序で巻回されている。上述し
たように、本発明に係るマイクロ装置は、ボアホールを
貫通させた地質鉱床の電磁特性の測定中に、約１ｃｍの
優れた垂直解像度と、掘削流体及び同様の近隣のマイク
ロ装置に対する減結合と、更にボアホール壁面の凹凸に
対する低応答性とを達成することを可能にしている。
は、中央部と、互いに平行な５つの横方向枝部とを有
し、第一の送信コイル、第一の受信コイル、第一の受信
コイルに逆向きに接続された第二の受信コイル、第二の
受信コイルに逆向きに接続された第三の受信コイル、第
二の送信コイルが、この順序で巻回されている。上述し
たように、本発明に係るマイクロ装置は、ボアホールを
貫通させた地質鉱床の電磁特性の測定中に、約１ｃｍの
優れた垂直解像度と、掘削流体及び同様の近隣のマイク
ロ装置に対する減結合と、更にボアホール壁面の凹凸に
対する低応答性とを達成することを可能にしている。
【００１０】本発明はまた、上述したマイクロ装置を使
用して、媒体の電磁特性を測定するための方法に関す
る。特定の場合には、被測定特性は、地質鉱床の導電率
と磁化率である。かかる方法により、約１ｃｍの優れた
垂直解像度を有し、掘削流体や同様の近隣のマイクロ装
置の影響及び地質鉱床に達するボアホール壁面の凹凸に
よる影響が少ない、測定が実現できる。
用して、媒体の電磁特性を測定するための方法に関す
る。特定の場合には、被測定特性は、地質鉱床の導電率
と磁化率である。かかる方法により、約１ｃｍの優れた
垂直解像度を有し、掘削流体や同様の近隣のマイクロ装
置の影響及び地質鉱床に達するボアホール壁面の凹凸に
よる影響が少ない、測定が実現できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を、非限定的実施例に基づき、
添付図面を参照して詳細に説明する。図２は、ボアホー
ル内の測定位置において、本発明に係る誘導により導電
率を測定するためのマイクロ装置を示す。ボアホール
は、鉱床（Ｆ）を貫通する円筒状の孔Ｔから成る。Ｇ
は、ボアホールが貫通する鉱床Ｆの壁面に堆積した限ら
れた厚さ（数ミリメートル）のマッドケーキを表す。本
装置は、中央部６と該中央部に垂直で互いに平行な３個
の横方向枝部３、４、５とを有するＥ型の磁気回路から
成る。
添付図面を参照して詳細に説明する。図２は、ボアホー
ル内の測定位置において、本発明に係る誘導により導電
率を測定するためのマイクロ装置を示す。ボアホール
は、鉱床（Ｆ）を貫通する円筒状の孔Ｔから成る。Ｇ
は、ボアホールが貫通する鉱床Ｆの壁面に堆積した限ら
れた厚さ（数ミリメートル）のマッドケーキを表す。本
装置は、中央部６と該中央部に垂直で互いに平行な３個
の横方向枝部３、４、５とを有するＥ型の磁気回路から
成る。
【００１２】更に、図２に示した実施例において、横方
向枝部３、４、５の長さはそれぞれ等しいが、隣接した
二つの横方向枝部３、４の間隔と４、５の間隔とは異な
る。横方向枝部上には、３本の巻線、即ち送信コイル３
１と２本の受信コイル４１、５１が巻回されている。受
信コイル４１と５１は、二つの隣接した横方向枝部に逆
向きに巻回されている。磁気回路は、好ましくは、電気
的に絶縁されて帯磁し易い材料から構成される。この材
料は、有効測定範囲（即ち、ボアホールの表面温度とボ
アホール深くの温度の間の、貫通する地質鉱床と同水準
の温度範囲。例えば０°Ｃ乃至２００°Ｃ）内の温度で
は変化することのない比較的高い透磁性を有する。ま
た、周知の及び予測可能な方法で、検層中の或いは検層
後の補正が考慮されている。従って、これには、フェラ
イト型、分割鉄、鉄カルボニル等の材料、或いは鉄を基
にした積層板等の材料が含まれる。送信コイル３１は、
低周波交流
向枝部３、４、５の長さはそれぞれ等しいが、隣接した
二つの横方向枝部３、４の間隔と４、５の間隔とは異な
る。横方向枝部上には、３本の巻線、即ち送信コイル３
１と２本の受信コイル４１、５１が巻回されている。受
信コイル４１と５１は、二つの隣接した横方向枝部に逆
向きに巻回されている。磁気回路は、好ましくは、電気
的に絶縁されて帯磁し易い材料から構成される。この材
料は、有効測定範囲（即ち、ボアホールの表面温度とボ
アホール深くの温度の間の、貫通する地質鉱床と同水準
の温度範囲。例えば０°Ｃ乃至２００°Ｃ）内の温度で
は変化することのない比較的高い透磁性を有する。ま
た、周知の及び予測可能な方法で、検層中の或いは検層
後の補正が考慮されている。従って、これには、フェラ
イト型、分割鉄、鉄カルボニル等の材料、或いは鉄を基
にした積層板等の材料が含まれる。送信コイル３１は、
低周波交流
【００１３】
【数２】
【００１４】（数十ヘルツ乃至数十キロヘルツ）を供給
される。
される。
【００１５】各受信コイル４１、５１の端子に誘導され
る電圧は、二つの寄与、即ち、一つは送信コイルにより
生成された直接磁束の変化、もう一つは鉱床内で誘導さ
れる渦電流により生成された二次磁束の変化、の和であ
る。鉱床からの信号に敏感であるように、各受信コイル
は、逆向きに巻回されており、それぞれの巻数は、直接
磁束の寄与が除去されるように、正確に調整される。か
かる結果を得るためのもう一つの方法は、磁気回路端部
の横断面を調整することである。これは、コイルの端子
に誘導される電圧がその巻数のみならずその横断面にも
比例する、という理由による。
る電圧は、二つの寄与、即ち、一つは送信コイルにより
生成された直接磁束の変化、もう一つは鉱床内で誘導さ
れる渦電流により生成された二次磁束の変化、の和であ
る。鉱床からの信号に敏感であるように、各受信コイル
は、逆向きに巻回されており、それぞれの巻数は、直接
磁束の寄与が除去されるように、正確に調整される。か
かる結果を得るためのもう一つの方法は、磁気回路端部
の横断面を調整することである。これは、コイルの端子
に誘導される電圧がその巻数のみならずその横断面にも
比例する、という理由による。
【００１６】バランスのとれた構成を選択することによ
り、本実施例は、検層中の磁気回路の磁気及び電気特性
の変化に関連した信号に対する外乱を除去し得るとい
う、別の利点を有する。測定すべき媒体の側で開いた帯
磁し易い磁気回路（図２ではＥ形）を使用することによ
り、送信回路により生成された磁界の、ボアホール鉱床
内へのチャネリングが可能となる。従って、前記磁界
は、主として磁気回路に対向した領域Ａ（図２参照）に
ある鉱床内に、渦電流を誘導する。渦電流は、独力で
「周辺」領域（図２の領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）から外乱信号を
除去する。従って、マイクロ装置と鉱床との結合を、よ
り正確且つ量的な方法で検討することが可能であり、ｅ
は、測定信号（受信コイルの端子に誘導される電圧）を
表す。
り、本実施例は、検層中の磁気回路の磁気及び電気特性
の変化に関連した信号に対する外乱を除去し得るとい
う、別の利点を有する。測定すべき媒体の側で開いた帯
磁し易い磁気回路（図２ではＥ形）を使用することによ
り、送信回路により生成された磁界の、ボアホール鉱床
内へのチャネリングが可能となる。従って、前記磁界
は、主として磁気回路に対向した領域Ａ（図２参照）に
ある鉱床内に、渦電流を誘導する。渦電流は、独力で
「周辺」領域（図２の領域Ｂ、Ｃ、Ｄ）から外乱信号を
除去する。従って、マイクロ装置と鉱床との結合を、よ
り正確且つ量的な方法で検討することが可能であり、ｅ
は、測定信号（受信コイルの端子に誘導される電圧）を
表す。
【００１７】
【数３】
【００１８】ここで、ｋは、定数ｋ＝ＮR ω2 （ＮR は
巻数、ω＝２πｆ）、σ（ｘ，ｙ，ｚ）は、点（ｘ，
ｙ，ｚ）における岩床の導電率、Ｓ（ｘ，ｙ，ｚ）は、
点（ｘ，ｙ，ｚ）における感度であって、Ｓが高くなる
ほど、鉱床の点（ｘ，ｙ，ｚ）からの信号は大きくな
る。
巻数、ω＝２πｆ）、σ（ｘ，ｙ，ｚ）は、点（ｘ，
ｙ，ｚ）における岩床の導電率、Ｓ（ｘ，ｙ，ｚ）は、
点（ｘ，ｙ，ｚ）における感度であって、Ｓが高くなる
ほど、鉱床の点（ｘ，ｙ，ｚ）からの信号は大きくな
る。
【００１９】円柱座標ｒ，θ、ｚを使用することも可能
であり、ｚ軸はボアホールの軸線に平行であって図１に
示したように選定される。岩床の分布が角θとは独立で
あると仮定すると、以下の半径方向特性が定義される。
であり、ｚ軸はボアホールの軸線に平行であって図１に
示したように選定される。岩床の分布が角θとは独立で
あると仮定すると、以下の半径方向特性が定義される。
【００２０】
【数４】
【００２１】この特性から、曲線Ｇr （ｒ）の下の領域
が全領域値（図３参照）の５０％に達する深さｒi であ
る、「調査深さ」を推測することが可能である。従っ
て、垂直方向特性Ｇv は、
が全領域値（図３参照）の５０％に達する深さｒi であ
る、「調査深さ」を推測することが可能である。従っ
て、垂直方向特性Ｇv は、
【００２２】
【数５】
【００２３】として定義される。
【００２４】この曲線から、曲線の中間高さの幅（図４
参照）である「垂直解像度」ｒv を推測することが可能
である。
参照）である「垂直解像度」ｒv を推測することが可能
である。
【００２５】図４は、本発明に係る二つのマイクロ装置
を示す。これらの差異は、受信コイル４１、５１を巻回
する二つの回路部分４、５の間の距離にある。この距離
は、。図５のマイクロ装置の方が図６のマイクロ装置よ
りも大きい。図７及び図８に示した対応する半径方向及
び垂直特性に基づいて、１４乃至１８ｍｍの垂直解像度
（図７）と約１３ｍｍ（１３．７ｍｍ、いずれの場合も
同じ）の調査深さ（図８）が得られることが分かる。し
かしながら、既存のマイクロ装置の場合、絶縁マッドに
おいて、３乃至５ｃｍの垂直解像度に対し、１ｃｍの垂
直深さを有することが最も望ましい。かくして、本発明
に係る構成の結果、係数で約２だけ垂直解像度は改善さ
れ、調査深さに対する劣化は見られない。
を示す。これらの差異は、受信コイル４１、５１を巻回
する二つの回路部分４、５の間の距離にある。この距離
は、。図５のマイクロ装置の方が図６のマイクロ装置よ
りも大きい。図７及び図８に示した対応する半径方向及
び垂直特性に基づいて、１４乃至１８ｍｍの垂直解像度
（図７）と約１３ｍｍ（１３．７ｍｍ、いずれの場合も
同じ）の調査深さ（図８）が得られることが分かる。し
かしながら、既存のマイクロ装置の場合、絶縁マッドに
おいて、３乃至５ｃｍの垂直解像度に対し、１ｃｍの垂
直深さを有することが最も望ましい。かくして、本発明
に係る構成の結果、係数で約２だけ垂直解像度は改善さ
れ、調査深さに対する劣化は見られない。
【００２６】図７及び図８から、受信コイル４１を受信
コイル５１に接近させるほど、垂直解像度は高くなる
が、調査深さは実質的に不変のままであることが分か
る。従って、二つの受信コイル間の距離を選択的に変化
させることにより、垂直解像度を「調整」することが可
能となる。結局、受信コイルが互いに接近するほど、干
渉信号に対する装置の感度は鈍くなる。干渉信号は、一
つには測定装置とボアホール壁部（図２参照）の間のマ
ッドケーキＧからの信号に、もう一つはセンサと壁の距
離の変化に、起因する。かくして、図６の装置におい
て、半径方向特性は、約ｒm ＝４ｍｍ（図８参照）で最
大値を有する。これは、マイクロ装置の「近接」部分
（０乃至４ｍｍ）の信号に対する寄与が減衰する、こと
を意味する。上述した干渉信号は、まさにこの「近接」
部分から生じる。
コイル５１に接近させるほど、垂直解像度は高くなる
が、調査深さは実質的に不変のままであることが分か
る。従って、二つの受信コイル間の距離を選択的に変化
させることにより、垂直解像度を「調整」することが可
能となる。結局、受信コイルが互いに接近するほど、干
渉信号に対する装置の感度は鈍くなる。干渉信号は、一
つには測定装置とボアホール壁部（図２参照）の間のマ
ッドケーキＧからの信号に、もう一つはセンサと壁の距
離の変化に、起因する。かくして、図６の装置におい
て、半径方向特性は、約ｒm ＝４ｍｍ（図８参照）で最
大値を有する。これは、マイクロ装置の「近接」部分
（０乃至４ｍｍ）の信号に対する寄与が減衰する、こと
を意味する。上述した干渉信号は、まさにこの「近接」
部分から生じる。
【００２７】本発明に係るマイクロ装置のもう一つの利
点は、傾斜測定のために数個のマイクロ装置を幾つかの
パッド又はブロック上に配設する場合、マイクロ装置間
の結合が弱まることである。これにより、各マイクロ装
置に連係した複雑な電子回路を数多く要する、多重周波
励磁及びスイッチ励磁といった従来の解決法に頼る必要
がなくなる。同様に、一般に金属部材から成る中央支持
体間の結合も著しく減少する。
点は、傾斜測定のために数個のマイクロ装置を幾つかの
パッド又はブロック上に配設する場合、マイクロ装置間
の結合が弱まることである。これにより、各マイクロ装
置に連係した複雑な電子回路を数多く要する、多重周波
励磁及びスイッチ励磁といった従来の解決法に頼る必要
がなくなる。同様に、一般に金属部材から成る中央支持
体間の結合も著しく減少する。
【００２８】図９は、本発明の一実施例を示す。非対称
のＥ形磁気回路を構成するように、厚さ約５３μｍのミ
ュー合金板（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ）を配設する。この構成
において、送信コイル３１は横方向枝部３上に巻回さ
れ、二つの受信コイル４１、５１は他の二つの枝部４及
び５上に逆向きに巻回される。これにより、センサに対
向する導電性媒体が無い場合、電圧はゼロとなる。一般
に、かかる装置は、数十ミリメートルの高さｈ（図９参
照）を有する。送信コイルを中央の枝部上に巻回し受信
コイルを両側の枝部上に逆向きに巻回する構成は、２本
の受信コイルを隣接した二つの横方向枝部上に逆向きに
巻回する構成と比較して、壁の凹凸に対する感度が高
い。
のＥ形磁気回路を構成するように、厚さ約５３μｍのミ
ュー合金板（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ）を配設する。この構成
において、送信コイル３１は横方向枝部３上に巻回さ
れ、二つの受信コイル４１、５１は他の二つの枝部４及
び５上に逆向きに巻回される。これにより、センサに対
向する導電性媒体が無い場合、電圧はゼロとなる。一般
に、かかる装置は、数十ミリメートルの高さｈ（図９参
照）を有する。送信コイルを中央の枝部上に巻回し受信
コイルを両側の枝部上に逆向きに巻回する構成は、２本
の受信コイルを隣接した二つの横方向枝部上に逆向きに
巻回する構成と比較して、壁の凹凸に対する感度が高
い。
【００２９】図１０は、磁気回路の枝部の長さがそれぞ
れ異なる（例えば，l1≒l3≠ l2 ）別の実施例を示す。
送信コイルは両端の横方向枝部の任意の一方に巻回さ
れ、受信コイルは他の枝部に逆向きに巻回される。
れ異なる（例えば，l1≒l3≠ l2 ）別の実施例を示す。
送信コイルは両端の横方向枝部の任意の一方に巻回さ
れ、受信コイルは他の枝部に逆向きに巻回される。
【００３０】図１１は、本発明に係るマイクロ装置のＥ
形の電子接続例を示す。このマイクロ装置は、１本の送
信コイル３１と、逆向きに接続された２本の受信コイル
４１、５１とを有する。この装置は、送信コイルの端子
で交流電圧を生成するための手段と、受信コイルの端子
で信号を測定するための手段とを含む。ボアホール内の
誘導による検層に応用する場合、受信コイル内で測定さ
れる電圧は、事実上二つの成分を有する。即ち、一つ
は、送信電流に対して±１８０°を成して岩床の導電率
を測定可能な成分であり、もう一つは、送信電流に対し
て±９０°を成してそれに基づき磁化率を推測すること
ができる成分である。受信コイル内で送信電流により誘
導される直接磁束に対応する、送信電流の９０°を成す
もう一つの成分は、コイルを逆向きに接続することによ
り除去される。送信コイル３１は、位相差信号を位相検
出器２０に出力する、信号発生器１８により給電され
る。位相検出器２０の入力には、逆向きに巻回された受
信コイル（４１、５１）の端子が接続されている。位相
検出器の出力では、二つの信号、即ち基準信号に対して
一つは１８０°を成しもう一つは９０°を成す信号によ
り、それぞれ岩床の導電率と磁化率を算出することがで
きる。
形の電子接続例を示す。このマイクロ装置は、１本の送
信コイル３１と、逆向きに接続された２本の受信コイル
４１、５１とを有する。この装置は、送信コイルの端子
で交流電圧を生成するための手段と、受信コイルの端子
で信号を測定するための手段とを含む。ボアホール内の
誘導による検層に応用する場合、受信コイル内で測定さ
れる電圧は、事実上二つの成分を有する。即ち、一つ
は、送信電流に対して±１８０°を成して岩床の導電率
を測定可能な成分であり、もう一つは、送信電流に対し
て±９０°を成してそれに基づき磁化率を推測すること
ができる成分である。受信コイル内で送信電流により誘
導される直接磁束に対応する、送信電流の９０°を成す
もう一つの成分は、コイルを逆向きに接続することによ
り除去される。送信コイル３１は、位相差信号を位相検
出器２０に出力する、信号発生器１８により給電され
る。位相検出器２０の入力には、逆向きに巻回された受
信コイル（４１、５１）の端子が接続されている。位相
検出器の出力では、二つの信号、即ち基準信号に対して
一つは１８０°を成しもう一つは９０°を成す信号によ
り、それぞれ岩床の導電率と磁化率を算出することがで
きる。
【００３１】図１２乃至図１４は、本発明の第二の実施
例を示す。各図において、電気的に絶縁された帯磁し易
い磁気材料から成る回路は、中央部２８と、該中央部に
垂直で互いに平行な４つの横方向枝部３０、３２、３
４、３６とを有する。２本の図示しない送信コイルは、
外側の枝部３０、３６に、好ましくは直列に接続され
る。２本の図示しない受信コイルは、内側の枝部３２、
３４に、好ましくは逆向きに接続される。信号の測定
は、図１１と同様の電気回路により、行うことができ
る。送信コイルは、それらの端子で交流電圧を生成する
ための手段に接続され、受信コイルは、それらの端子で
信号を測定するための手段に接続される。
例を示す。各図において、電気的に絶縁された帯磁し易
い磁気材料から成る回路は、中央部２８と、該中央部に
垂直で互いに平行な４つの横方向枝部３０、３２、３
４、３６とを有する。２本の図示しない送信コイルは、
外側の枝部３０、３６に、好ましくは直列に接続され
る。２本の図示しない受信コイルは、内側の枝部３２、
３４に、好ましくは逆向きに接続される。信号の測定
は、図１１と同様の電気回路により、行うことができ
る。送信コイルは、それらの端子で交流電圧を生成する
ための手段に接続され、受信コイルは、それらの端子で
信号を測定するための手段に接続される。
【００３２】内側の２つの枝部３２、３４の長さは、外
側の枝部３０、３６の長さと比較して、等しく（図１
２）、或いは短く（図１３）、或いは長く（図１４）形
成されている。送信コイルにより受信コイル内に直接誘
導された磁束の補償は、図１２のほうが図１３及び図１
４の場合より、容易に行い得る。勿論、２本の送信コイ
ルの位置を２本の受信コイルの位置と交換してもよい。
側の枝部３０、３６の長さと比較して、等しく（図１
２）、或いは短く（図１３）、或いは長く（図１４）形
成されている。送信コイルにより受信コイル内に直接誘
導された磁束の補償は、図１２のほうが図１３及び図１
４の場合より、容易に行い得る。勿論、２本の送信コイ
ルの位置を２本の受信コイルの位置と交換してもよい。
【００３３】図１５は、本発明の第三の実施例を示す。
電気的に絶縁された帯磁し易い材料ら成る回路は、中央
部３８と、該中央部に対して垂直で互いに平行な５つの
横方向枝部４０、４２、４４、４６、４８を有する。２
本の図示しない送信コイルは、外側の横方向枝部４０、
４８に直列に接続され、３本の図示しない受信コイル
は、３つの内側の横方向枝部４２、４４、４６に接続さ
れている。枝部４４に接続された中央の受信コイルは、
枝部４２及び４６に接続された他の２本の受信コイルと
直列に且つ向きを逆に接続されている。上述した最後の
二つの実施例の場合、極めて良好な垂直解像度（約１ｃ
ｍ）を得ることができ、更に、ボアホール内の流体との
結合も、また、他のセンサを同一のボアホール内で使用
する場合は他のセンサとの結合も弱めることができた。
電気的に絶縁された帯磁し易い材料ら成る回路は、中央
部３８と、該中央部に対して垂直で互いに平行な５つの
横方向枝部４０、４２、４４、４６、４８を有する。２
本の図示しない送信コイルは、外側の横方向枝部４０、
４８に直列に接続され、３本の図示しない受信コイル
は、３つの内側の横方向枝部４２、４４、４６に接続さ
れている。枝部４４に接続された中央の受信コイルは、
枝部４２及び４６に接続された他の２本の受信コイルと
直列に且つ向きを逆に接続されている。上述した最後の
二つの実施例の場合、極めて良好な垂直解像度（約１ｃ
ｍ）を得ることができ、更に、ボアホール内の流体との
結合も、また、他のセンサを同一のボアホール内で使用
する場合は他のセンサとの結合も弱めることができた。
【００３４】図１６及び図１７は、本発明の別の実施例
を示す。重要性に欠けるが測定すべき環境領域に磁束が
送信コイルから漏れる問題を解決する必要がある。この
ため、送信コイルを有する枝部のすぐ近くに、前記コイ
ルと重要性を有しない領域との間にスクリーン又はシー
ルドを形成する手段を設けている。かかる手段は、図１
６に示した形状を有してもよい。即ち、本発明の装置
は、３つの枝部５０、５２、５４を有し、送信コイル５
６は外側の枝部５０に支持され、受信コイル５８、６０
は枝部５２、５４にそれぞれ支持されている。各コイル
は、上述した方法で接続され、給電される。本装置は、
更に、補助枝部６２を有する。これは、例えば、装置の
他の部分と同じ材料から形成され、コイルは巻回されて
いない。この補助枝部６２は、他の枝部と平行で且つ中
央部に垂直であり、送信コイルが巻回された枝部５０の
近傍に設けられる。これにより、送信コイルの磁束の一
部が、重要性を有しない測定すべき媒体領域内で１１１
１１ともなく、優れた指向性が得られる。更に、本実施
例は、他のセンサに対する減結合に優れている。外側枝
部に送信コイルを位置決めする限り、補助枝部を、（図
１２乃至図１５のように）４本又は５本のコイルを有す
る装置に採用することもできる。
を示す。重要性に欠けるが測定すべき環境領域に磁束が
送信コイルから漏れる問題を解決する必要がある。この
ため、送信コイルを有する枝部のすぐ近くに、前記コイ
ルと重要性を有しない領域との間にスクリーン又はシー
ルドを形成する手段を設けている。かかる手段は、図１
６に示した形状を有してもよい。即ち、本発明の装置
は、３つの枝部５０、５２、５４を有し、送信コイル５
６は外側の枝部５０に支持され、受信コイル５８、６０
は枝部５２、５４にそれぞれ支持されている。各コイル
は、上述した方法で接続され、給電される。本装置は、
更に、補助枝部６２を有する。これは、例えば、装置の
他の部分と同じ材料から形成され、コイルは巻回されて
いない。この補助枝部６２は、他の枝部と平行で且つ中
央部に垂直であり、送信コイルが巻回された枝部５０の
近傍に設けられる。これにより、送信コイルの磁束の一
部が、重要性を有しない測定すべき媒体領域内で１１１
１１ともなく、優れた指向性が得られる。更に、本実施
例は、他のセンサに対する減結合に優れている。外側枝
部に送信コイルを位置決めする限り、補助枝部を、（図
１２乃至図１５のように）４本又は５本のコイルを有す
る装置に採用することもできる。
【００３５】いずれの場合も、装置の中央部を通過する
と共にコイルを支持する横方向枝部を通過する平面に対
して、送信コイルを支持する枝部の両側に、補助枝部を
設けることも可能である。かくして、図１７は、受信コ
イル６８、７０と送信コイル７２を巻回した３つの横方
向枝部６３、６４、６６を有する装置を示す。送信コイ
ルを支持する枝部６６の両側には、コイルを支持せずに
例えば装置の他の部分と同じ材料から形成された２つの
枝部７４、７６が設けられている。これらの補助枝部７
４、７６は、磁束を重要な領域にチャネリングする効果
も有する。これらはまた、ボアホール内に位置決めされ
た他のセンサに対する減結合効果を高める。送信コイル
の磁束をチャネリングするための上述した二つの解決法
は、組み合わせて行ってもよい。
と共にコイルを支持する横方向枝部を通過する平面に対
して、送信コイルを支持する枝部の両側に、補助枝部を
設けることも可能である。かくして、図１７は、受信コ
イル６８、７０と送信コイル７２を巻回した３つの横方
向枝部６３、６４、６６を有する装置を示す。送信コイ
ルを支持する枝部６６の両側には、コイルを支持せずに
例えば装置の他の部分と同じ材料から形成された２つの
枝部７４、７６が設けられている。これらの補助枝部７
４、７６は、磁束を重要な領域にチャネリングする効果
も有する。これらはまた、ボアホール内に位置決めされ
た他のセンサに対する減結合効果を高める。送信コイル
の磁束をチャネリングするための上述した二つの解決法
は、組み合わせて行ってもよい。
【００３６】
【発明の効果】上記本発明は、ボアホールを貫通させた
地質鉱床において、導電率と磁化率の検層に適用可能で
ある。これは、また、例えば導電性材料の導電率と磁化
率とを測定することにより、それらの電磁気特性の測定
にも応用することができる。
地質鉱床において、導電率と磁化率の検層に適用可能で
ある。これは、また、例えば導電性材料の導電率と磁化
率とを測定することにより、それらの電磁気特性の測定
にも応用することができる。
【図１】誘導により導電率を測定する原理を示した図。
【図２】ボアホール内に位置決めされた、本発明の第一
の実施例に係るマイクロ装置を示した図。
の実施例に係るマイクロ装置を示した図。
【図３】本発明の第一の実施例に係るマイクロ装置の垂
直特性を示した図。
直特性を示した図。
【図４】本発明の第一の実施例に係るマイクロ装置の半
径方向特性を示した図。
径方向特性を示した図。
【図５】二つの受信回路の間隔が異なる、本発明の第一
の実施例に係るマイクロ装置の側断面図。
の実施例に係るマイクロ装置の側断面図。
【図６】二つの受信回路の間隔が異なる、本発明の第一
の実施例に係るマイクロ装置の側断面図。
の実施例に係るマイクロ装置の側断面図。
【図７】図５及び図６に係るマイクロ装置の垂直特性を
示した図。
示した図。
【図８】図５及び図６に係るマイクロ装置の半径方向特
性を示した図。
性を示した図。
【図９】本発明に係るマイクロ装置の斜視図。
【図１０】Ｅ形の横方向枝部の長さが異なる変形例を示
した図。
した図。
【図１１】Ｅ形装置の場合に、信号と調査すべき媒体の
特性を測定ための電気的構成を示した図。
特性を測定ための電気的構成を示した図。
【図１２】本発明の第二の実施例を示した図。
【図１３】本発明の第二の実施例を示した図。
【図１４】本発明の第二の実施例を示した図。
【図１５】本発明の第三の実施例を示した図。
【図１６】送信コイルと、重要な領域の外側にある環境
部分との間にスクリーンを形成するための手段を示した
図。
部分との間にスクリーンを形成するための手段を示した
図。
【図１７】送信コイルと、重要な領域の外側にある環境
部分との間にスクリーンを形成するための手段を示した
図。
部分との間にスクリーンを形成するための手段を示した
図。
３、４、５ 横方向枝部 ６ 中央部 ３１ 送信コイル ４１、５１ 受信コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ミシェル・イッテル フランス国 ラ・テラス、ルート・ドゥ・ モンタボン、ル・プレイエ （番地なし) (72)発明者 マルセル・ロカテリ フランス国 モンボンノ、プレ・モラール ４
Claims (20)
- 【請求項１】 １本の送信コイルと２本の受信コイルと
を有する、媒体を検層するためのマイクロ装置であっ
て、 電気的に絶縁された帯磁し易い磁気材料から成り、測定
すべき媒体に対して開いたＥ形の回路を備え、 前記回路が、 １つの中央部と、 前記中央部に対して垂直で互いに平行な３つの横方向枝
部と、 を有し、 受信コイルが隣接した横方向枝部上に位置するように、
コイルを前記横方向枝部上に巻回した、 ことを特徴とするマイクロ装置。 - 【請求項２】 隣接した横方向枝部の二つの間隔が、互
いに等しい、 ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ装置。 - 【請求項３】 隣接した横方向枝部の二つの間隔が、互
いに異なる、 ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ装置。 - 【請求項４】 前記横方向枝部の長さが、異なる、 ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ装置。
- 【請求項５】 更に、 送信コイルと検査すべき媒体の重要性を欠く領域との間
にシールドを形成するための手段、 を備えた、 ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ装置。 - 【請求項６】 送信コイルを巻回した枝部のすぐ近傍
に、コイルを巻回しない補助枝部を設けた、 ことを特徴とする請求項５記載のマイクロ装置。 - 【請求項７】 前記中央部と３つの横方向枝部とを通過
する平面に対して、送信コイルを巻回した枝部の両側
に、２つの補助枝部を設けた、 ことを特徴とする請求項１、５または６記載のマイクロ
装置。 - 【請求項８】 １本の送信コイルと２本の受信コイルを
有する、媒体を検層するためのマイクロ装置であって、 更に、 第二の送信コイルと、 前記各コイルのそれぞれの支持体として機能する、電気
的に絶縁されて帯磁し易い磁気材料から成る回路と、 を備え、 前記回路が、測定すべき媒体に対して開き、中央部と、
該中央部に対して垂直で互いに平行な４つの横方向枝部
を有する、 ことを特徴とするマイクロ装置。 - 【請求項９】 前記横方向枝部のうち中央の２つの枝部
には、２本の前記受信コイルを巻回し、外側の２つの枝
部には、送信コイルを巻回した、 ことを特徴とする請求項８記載のマイクロ装置。 - 【請求項１０】 更に、 前記横方向枝部に平行な第五の横方向枝部と、 第三の受信コイルと、 を備え、 前記各コイルが、最も外側の横方向枝部の一方から始ま
り、第一の送信コイル、第一の受信コイル、第一の受信
コイルに逆向きに接続された第二の受信コイル、第二の
受信コイルに逆向きに接続された第三の受信コイル、第
二の送信コイル、の順序で、接続された、 ことを特徴とする請求項９記載のマイクロ装置。 - 【請求項１１】 更に、 前記送信コイルのうち少なくとも１本と、検査すべき媒
体の重要性を有しない領域との間にシールドを形成する
ための手段、 を有する、 ことを特徴とする請求項８記載のマイクロ装置。 - 【請求項１２】 送信コイルを支持する枝部の一つのす
ぐ近傍に、コイルを巻回しない第一の補助枝部を有す
る、 ことを特徴とする請求項１１記載のマイクロ装置。 - 【請求項１３】 送信コイルを支持する他の枝部のすぐ
近傍に、コイルを巻回しない第二の補助枝部を有する、 ことを特徴とする請求項１２記載のマイクロ装置。 - 【請求項１４】 前記中央部とコイルを支持する横方向
横方向枝部とを通過する平面に対して、送信コイルを支
持する枝部の一方の両側に、二つの補助枝部を設けた、 ことを特徴とする請求項１１記載のマイクロ装置。 - 【請求項１５】 前記横方向枝部のうち、中央の２つの
枝部上に、前記２本の送信コイルを巻回し、外側の２つ
の枝部上には受信コイルを巻回した、 ことを特徴とする請求項８記載のマイクロ装置。 - 【請求項１６】 少なくとも１本の送信コイルと、検査
すべき媒体の重要性を有しない領域との間に、シールド
を形成するための手段を備えた、 ことを特徴とする請求項１５記載のマイクロ装置。 - 【請求項１７】 前記中央部とコイルを支持する横方向
横方向枝部とを通過する平面に対して、送信コイルを支
持する枝部のうち少なくとも１つの枝部の両側に、二つ
の補助枝部を設けた、 ことを特徴とする請求項１１記載のマイクロ装置。 - 【請求項１８】 前記帯磁し易い磁気材料が、フェライ
ト、分割鉄、鉄カルボニル等の材料、或いは鉄を基にし
た積層板等の材料から選定される、 ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載
の装置。 - 【請求項１９】 前記請求項１乃至１８のいずれか一項
に記載のマイクロ装置を使用する、媒体の電磁特性を測
定するための方法。 - 【請求項２０】 前記測定される特性が、地質鉱床の導
電率と磁化率である、 ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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