JPH10501886A - 液状体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 地下の炭化水素及び水等の液状体を検出し、水台地を検出することができる方法及び装置に関する。地震衝撃が地表にて起され、地震衝撃地点の両側に接近して配置された電極は、岩石を含む液状体と地震衝撃との相互作用によって発生する電磁気信号を検出し、二つの電極からの信号は相互及び大地から絶縁され、増幅され、更に岩石を含む液状体の存在を指し示すように比較される。

Description

【発明の詳細な説明】 液状体検知装置 本発明は地下液状体を検知する装置及び方法に関し、特に多孔性岩石内部の炭 化水素もしくは水等の液状体の検知に適用可能な装置及び方法に関する。 地下水を検知するのに最も一般的に利用されている方法は、地表近くもしくは 地表での震源からの音波を利用した地震探査手段によるものである。地震波は岩 石層間の境界面によって反射し、そのような反射は地表下（subsurface）構造図 を作成するのに利用できることは知られている。近年、良好な結果を得るために 、３次元地震測量が、特に石油産業において適用されている。しかしながら、こ れら全ての方法は、故障を生じ、更に地下水を検知する際に良好な作動ができな い。 炭化水素の他に、土木工学及びその他の分野に関して水などの異なった地下液 状体を検知することもまた重要である。 現存の装置を用い、電気現象に基づいて地下液状体を検知する方法が提案され ている。米国特許第２、０５４、０６７号には音響荷重から生ずる二つの電極間 の土地の抵抗の変化が測定され、地下構造の情報を確認するために使用 される方法が記載されている。米国特許第２，３５４，６５９号には、地震衝撃 によってズレた液状体が、本来の位置に戻るときに発生し得る直流（ＤＣ）電流 を利用する方法が記載されている。しかしながら、これらの方法はあまりにも弱 すぎて検知できないかもしくは正確に測定出来ない信号を発生するか、もしくは 非常に浅い深度においてのみ有効である。 導電性液状体のような液状体の存在を指し示すために導電性液状体の存在する 土地の電気抵抗の変化に基づき、様々な場所における土地抵抗を測定する方法が 提案されている。 米国特許第４，９０４，９４２号には、二つの混合できない液状体を保有する 地帯において、地表もしくは地表近くで地震衝撃を発生し、双極子運動によって 発生する電磁気信号を検知するために電気もしくは磁気検知器を利用する地下の 導電性液状体を検知するための方法が記載されている。 開示され、採用されている検知器は、望ましくはアレイであるか、使用されて いる検知器を有し、地表下の第一の水台地へ打ち込まれるロッドを備えたおおよ そ１５から２０００フィートもしくは４．６から６１０メータの距離を隔てて設 置された二つのロッドのような電極である。 電極は、随意バッテリと共にトランスフォーマの一次コ イルに直列に接続され、その二次コイルは、発生する電気変動を測定するレコー ダにノッチフィルタを介して接続されている。 本発明において開示された方法は、大地に設置された二つの電極間の電気的ポ テンシャルを測定する従来の地震用感応子アレイから構成され、規定の地震活動 に対する位置に設置される感応子の通常配置を用いる。 この方法では正確な測定値が得られず、特に、測定値の解析を難解とするよう な低信号対雑音比をもっていることがわかった。 一地点と大地から絶縁された基点との間の電気的ポテンシャルが測定され、更 に別地点と基点との間の電気的ポテンシャルと比較されるならばより好ましい測 定値が得られることを我々は見出した。 本発明は地下液状体を検知するための方法を提供するもので、その方法は、大 地を通過する地震衝撃を起こし、液状体を含んでいる地下岩盤と相互作用する地 震衝撃からの振動によって発生した電気的ポテンシャルを少なくとも二つの異な った地点で測定し、二地点間において測定された電気的ポテンシャルを比較する 手段からなり、二地点間の電気的ポテンシャルの差に比例する信号を発生する比 較器手段によって液状体の存在を示すものである。 更に、本発明は地下液状体を検知するための装置を提供 するもので、その装置は、地表近くもしくは地表での地震衝撃を起こすための手 段及び多孔性岩石に含まれている液状体と地震衝撃との相互作用によって生じる 電気的ポテンシャルを二つ以上の地点で測定し、比較する手段を含み、その装置 において、電気的ポテンシャルを測定するための手段は、一地点と非接地基点間 の電気的ポテンシャルの差を測定することができる。 電気的に絶縁されるという意味は、二つの信号を接続している伝導体が存在し ないこと、例えば、変圧器、電圧計、電流計等の電気磁気装置に接続されていな いということである。好適には、各々の場所からの信号は、浮遊仮想接地であり 得る共通接地点と各々の電極での電圧もしくは電気的ポテンシャルの差に比例す る信号を生ずる増幅器の別個の入力段に導びかれる。 本発明の一つの実施例において、本発明の機器は岩石を含んでいる液状体を通 過する地震衝撃によって二つの異なった場所での電気的ポテンシャルを検知測定 し、岩石を含む液状体の存在を指し示すように比較手段の方法によってこれらの 二地点での電気的ポテンシャルを比較する手段等から構成される。この機器には 、大地で生じた電気信号を得ることができる検知手段が存在し、これらの検知手 段以外は、機器は大地から電気的に絶縁されることができ、各々の場所からの電 気信号が比較手段へ送り込まれるまでお 互いに電気的に絶縁され得ることができる。 地震衝撃は従来の機器を利用することにより、またハンマーと岩盤、爆発物、 震源もしくは他の既存手段等の方法を利用することによって発生させることが出 来、衝撃は連続的変動もしくは瞬間力であり得る。好適には、電気的ポテンシャ ルを測定比較する方法は大地中もしくは大地上に設置され得、また電気回路に接 続されている電極を含み、この電気回路においては、各々の電極からの電気的ポ テンシャルは、非接地基点とこれら二つの電気的ポテンシャルとの間で測定され 得、岩石を含んでいる液状体を指し示すために比較され得る。 電気回路は、電極に接続され各電極からの信号が通る増幅器と、発生した信号 を記録するために増幅器に接続されたデータ収集及び記録手段等から構成され得 る。 好適には、非接地基点は機器本体及び大地とは電気的に絶縁されているデータ 収集回路等から構成される。 好適には、地上もしくは地中に設置された少なくとも二組の電極が存在し、ま た好適には各電極対の二つの電極からの信号は別回路へ導かれ、大地及び互いに 絶縁されている。すなわち、フローティングである。 本発明の方法の適用において、好適には、電極は震源からの距離に基づいて内 側及び外側電極から構成された電極対形状に配列されている。 内側及び外側電極もしくは一組の電極の意味は、地震衝撃が起こされる点に関 して内側及び外側ということである。すなわち、この点から近いか遠いかである 。このことは、震源に関して対向する二組の電極を備えた震源と呼ばれている地 震衝撃が生じる地点から直線状に対称的に好適に配置された四つの電極を備える ことによって実現可能となる。 好適には、各対での最も内側の電極は可能な限り震源近くに設置されている。 地震衝撃が起こされる地点に関して対向する側という意味は、もし第一の線が 電極間にて描かれ、第二の線が第一の線に垂直に地震衝撃が起こされる地点から 描かれるならば、これらの二つの線の交点が電極の間であるということである。 好適には、電極と地震衝撃が起こされる地点は、地震衝撃が起こされる地点を もつ直線上に本質的に在り、二つの内側電極の中央に本質的に在る。 各々の電極対はアンテナとして考えることが出来、各アンテナは、信号電圧が 大である震源にできるだけ近い所が好ましい内側電極と、離れている外側電極よ りなる。 好適には、アンテナはアレイとして配置され、アンテナアレイのアンテナは、 震源及びアンテナを通過する任意の平面に沿って震源とは別の側に等間隔に配置 された別のアンテナが設けられるように震源に関し対称的に配置されて いる。 本発明の他の実施例において、震源付近で対称的な電極配列が設けられ、また 信号が震源の両側から受信されているにもかかわらず一つの信号のみが利用され ている。 好適実施例において、電極は震源に関して対向し、かつその線上に設置され、 また各電極対は各電極の二つの終端の間の電磁界の水平成分を測定する。 検知手段の一部を構成するテータ収集回路は、電極自体が発生電気信号を受信 できるようにするために電極自体が大地に接触していることを除けば、大地から 十分に絶縁され、また基点の一部であり同一のポテンシャルであることが好まし い。 好適には、データ収集システムは測量地点においてどんな時でも平均的大地電 圧に等しい電圧で浮いて（フローティング）いるが、実際にはデータ収集回路を 動作させるために利用されているバッテリの無視し得る少量電圧が存在する。 好適には、各電極対の各電極に対する大地と電極間で遭遇する接触抵抗差を補 償するための手段が設けられている。そしてこのことは、例えば各電極を別々の 入力増幅段に接続し前述の入力段の利得を調節するための装備をすることによっ て達成され得る。或いは、各回路の抵抗を等しくなるように調整できる可変抵抗 器が各回路内に存在可能であ る。 増幅器はアンテナアレイの対称配列のために堆積物もしくは岩石内で生じた電 圧を正確に示す内側及び外側電極間での電位差を増幅し、また各アンテナの内側 及び外側電極間の接触抵抗の変量の補償のための装備もされている。 本明細書において、信号と言う語句は液状体を含む岩石において地震衝撃によ って生ずる電圧に限定使用され、また本文におけるノイズと言う語句は他の全て の検出電圧を表すように使用されている。 意外なことに、震源に比較的接近している電極の利用及び信号を扱う本発明の 方法によって、以前に開示され適用された方法及び装置より良好な信号が得られ ることが判明した。特に、お互いの電極間距離及び震源からの距離を増大させる と、信号の雑音量が増加することが意外なことに判明した。 電極対の内側及び外側電極間の距離が適切な距離を越えて増大するとき、信号 量に比例して雑音量が増大する。また、電極対の内側電極が震源から遠ざけられ るとき、信号強度が減少することを得た。 地下の液状層もしくは液状体の発見のために地震衝撃を利用する以前に開示さ れ適応された方法では、感応子の大規模アレイが分析用信号範囲を得るため及び 必要な情報を得るために比較的大きな距離で配置され、適用されており、 このことは、本発明の方法とは対照的である。 本発明の好適実施例において、岩層が実質上平坦であり、液状体を含む層への 各電極対の内側電極から描かれた線と震源からの垂線との間の角度は５度以下で あり、さらに好ましくは２度以下てある。多くの場合、このことは２．５メータ 以下の表面上距離に対応する。 もし液状体を含む層が実質上平坦でない、すなわち地表に実質上平行でないな らば、アンテナ位置は適切な場所に移される。即ち、アンテナパターンの中心は もはや震源位置ではなく、震源から液状層へ描かれた最短可能線の交点から垂直 上方にある。 電極は任意の適切な導電材から製造されており、良好な接触を得るために電極 は地中に、例えば０．１から２．０メータの深さにたたき込まれる例えばステン レス鋼の金属棒であり得る。良好な電気接触を実現するために、電極を取り囲む 大地は、好ましくはイオン化した水分の多い液状体で随意に湿っぽくされ得る。 低雑音条件において、満足な信号は、電極が地中に設置されるとき得られる。 好ましくは、各検出手段からの信号は差動増幅器等のオペアンプに入力される 。 差動増幅器は従来の設計及び操作性であることが可能であるが、なるべく４Ｈ ｚから４０００Ｈｚの周波数範囲にわたって高利得を有するのが望ましい。 好適には、電磁気雑音最大同相除去特性を与えるために信号が差動増幅器に到 達する前にアンテナの各電極からの信号を絶縁し平衡にするための装備がある。 この平衡は本発明の本実施例に記載されているように人為的に、あるいは適切な 回路を用いて電気的に達成され得る。好適には、各電極対の各電極は異なる入力 増幅段に接続され、また大地に設置された電極間で遭遇する接触抵抗の差にたい して各アンテナでの一つの電極の入力段の利得を調整するための装備がなされて いる。 増幅器からの信号は、操作、格納、及び分析用コンピュータヘ入力され得る。 好適実施例において、データ収集が１２ビット感度のプログラム可能なアナログ 範囲、サンプリング比及びサンプリング時間を可能にするようなアナログデジタ ルデータ収集カードを制御しているコンピュータ上で実行されている。 データは従来のプログラムもしくはスプレッドシートパッケージを用いること によりデータファイルとしてコンピュータ上に格納され、表示され、処理（例え ば、雑音消去及びフィルタ）され得る。スプレッドシートもしくはマクロとして の数学的プログラムは、過負荷導電性及び音響伝搬速度のようないくつかの仮定 パラメータを利用することによって、深さに対する地下の岩石特性及び深層液状 体特性（例えば、岩石タイプ、岩石特性及び浸透性、液状体導 電性、塩度、等）の変化の解析を促進するデータファイルと共に利用される。 本発明の方法は、震源によって発生した地震波がよく知られたように減衰、反 射及び屈折を許す連続岩石層を貫通する電気活動効果の利用である。音響波が液 状体を含む多孔性岩石を貫通するとき、液状体が岩石内の狭い毛細管中を移動可 能とする異なった圧縮率のために主岩(host rock)及び液状体の相対運動が生じ る。この運動により電荷分離及び電気双極子が形成される。この生じた双極子は 、過重負担物質のわずかな導電媒質の乱れを生じ、その乱れは大地の特性に応じ ていくらかの減衰および散乱を受けて地表の上方向に伝播する。この乱れは地震 波よりさらに速く伝播し、また理論的には前述の媒質中の光速に等しいスピード であるべきものである。 本発明は、電極対が変圧器の一次コイルに接続され、従って測定項目が二つの 電極のポテンシャル差である米国特許第４，９０４，９４２号に記載されたシス テムとは異なり、電極はお互いに電気的に絶縁されている。ある場所と大地と絶 縁された基点との間の電気的ポテンシャルを測定することにより、またこれを基 点と異なった場所との間の電気的ポテンシャルと比較することにより、二つの場 所での電気的ポテンシャル差を直接測定のものと比較して、改善された結果が得 られたことは大変な驚きであった。 本発明の装置及び方法は地下液状体の上面を検知するためにも適用可能である 。 液状体の上面の意味は、液相が本質的に連続になるレベルということであり、 例えば多孔性岩石の全空間が液状体で満たされるときである。それは、上記の部 分浸透に反して、多孔性岩の液状浸透が１００％に達する点である。液状体が水 であるとき、このレベルは一般に水台地（watertable）と呼ばれている。 地下液状体の上層を検知するために、二つの異なった場所からの信号の相関度 は水レベルの深度を測定するために利用され得る。 液状体レベルより下から生じる信号は高い相関度を示すのに反して、一組の電 極により検知され、液状体レベルより上から生じる電磁気信号は他の放射状に配 列した電極対と高い相関度を一般に示さない。更に、液状体レベルより下からの 信号は一般に大きさが小さい。このように液状体レベルは決定され得る。 他の原因に基ずく電磁気信号は、電気活動信号と違って地震衝撃が起こされる 地点（地震衝撃地点）周囲で対称性を示さない。大地中の液状体の上層又はこの レベルより下からの信号は対称性アンテナの間での相互の関連性が突如としてよ り強くなる。即ち、信号は更に放射状に対称的になる。 地下液状体信号の上層を検知する際、二つの対称電極対又はアンテナからの信 号が比較され、それらが共に同位相で動き始める点は液状体の上位レベルに対応 している。このことは電気活動信号が地震衝撃地点の真下で垂直方向液状体運動 に基づいて発生し、電界が生じるためであり、結果として垂直線及び衝撃地点に 関して対称的となる。地震電気効果、電気毛状効果等のその他信号は、衝撃地点 の垂直方向真下地点から離れた表層土の不特定領域における部分浸透土において 発生する。軸から離れた所から来るこれらの他信号は、非対称信号を衝撃地点の まわりに配置された一組のアンテナに与える。 本発明の具体例は、以下の添付図面を参照し具体例により説明される： 図１は地上での本装置の配列を示す図であり、地中での地震パルス及び信号の 伝播を示す図である。 図２は震源からのアンテナ距離に対する信号強度のプロットである。 図３は本装置で使用された電気回路図である。 図４は本機材を用いたパーチ帯水層(a perched aquifer)の検出具体例である 。 図５は、従来の装置を用いて同一条件の同一場所で得られた結果と比較した本 発明の具体例を利用して得られた結果の例である。 図１の参照においては、本装置が、電極対３、４によって検知される電気活動 信号２１を発生させる地震衝撃１９を生ずる音響震源１等から構成される。本装 置は電極対３、４を除いて大地から電気絶縁されている。 図２は、震源からさまざまな距離に配置された電極対３、４もしくはアンテナ と、上述された方法を用いて獲得された電気活動信号である。本実験によって、 アンテナが震源から離れるにつれて信号強度の迅速な非線形減衰が存在すること が思いがけなく発見できた。この理由によって、内側電極３は震源に可能なかぎ り接近して設置されることが好ましい。 図１の参照において、各対がアンテナを形成する電極３及び４は、震源に可能 なかぎり接近して配置される接近電極３として設置され、更に外側電極４は信号 の小部分のみ拾い出すように３から十分離れて設置されている。増幅器７の共通 線に接続されたシールドのシールドケーブル６は増幅器７に接続される。増幅器 ７はアナログデジタル変換器８及びラップトップコンピュータ８ａにデータバス ９によって接続されている。別線６ａはトリガ２をパルス成形回路７ａを介して アナログデジタル変換器８に接続する。 図３の参照において、各電極３及び４からの信号は直接に別個のインピーダン スマッチング、例えば２０ｄＢの適度な利得を有する低雑音増幅器１０、及び２ ０から２００ Ｈｚが最も一般的である電気活動信号を歪ませることなしに放送波を７０ｄＢま で減衰させるローパスフィルタに接続されている。ローパスフィルタはまたアン チエリアス(anti-alias)フィルタとしても動作する。米国特許４，９０４，９４ ２に記載されているような５０から６０Ｈｚのノッチフィルタの使用は電気活動 信号に猛烈な歪みを発生させることが判明し、廃止した。各第一段の増幅器１０ の出力は別々の分圧回路１１，１２に送られる。内側電極に関する１２はプリセ ットされ、必要値まで増幅器７の総利得を調節するよう用いられる。雑音電圧が 内側電極より生ずる雑音とマッチングするようにする可変分圧器１１に外側電極 からの信号は与えられる。両方の分圧器は差動増幅器１３に容量結合される。各 アンテナには一つの差動増幅器１３が存在する。外部電極からの雑音が内部電極 からの雑音とマッチングするように減衰するとき、差動段１３は例えば６０ｄＢ の十分な同相雑音除去を電気活動信号が無歪みとして観測され得るように与える 。電気活動信号が電極において数ミリボルト以上にめったにならないのに反して 、主として主電源ハム（通常は５０もしくは６０Ｈｚ）及び長波無線干渉（通常 は１００ＫＨｚ以上）から成る同相雑音は電極３，４で一般に数ミリボルトから 数ボルトである。入力信号の１マイクロボルトがデータ収集システムにおいて既 知のビット数に等しくなるように、信号は７によって 増幅される。最終段の出力は、例えば１チャネルに２０ＫＨｚの適切な割合でサ ンプリングし従来のラップトップコンピュータ８ａに差し込まれているアナログ デジタル変換ボード（Ａ／Ｄ）８に接続される。アナログデジタル変換ボード（ Ａ／Ｄ）８及びコンピュータ８ａは全てのトリガ、信号収集、表示及び記憶機能 を正規の方式で取り扱う。信号は相関する間隔で２度観測され、それによって、 主たる周波数において逆相で第一の部分に第２の部分を加えることにより残りの 主な雑音を除去できる。本発明を用いて観測された信号対雑音比は普通は１０： １より大きく、また１００：１を越える場合もあり得る。先の記載され適用され た方法においては、信号対雑音比は１：１より悪い。 図１の参照において、使用に際し、トリガ２は経路１９に沿って大地を貫いて 地震衝撃を送る震源１により作動される。トリガパルスは７ａによって成形され 、またＡ／Ｄコンバータ８及びコンピュータ記録器８ａを作動状態にすることに よって信号の記録を開始する。多孔性であり浸透性である堆積物もしくは液状体 を含む岩石から構成される層２０を地震パルスが衝撃するとき、電気活動信号は ２１として図示されている経路に沿って表面へ逆進する電気活動信号が発生する 。本信号が表面に到達するとき、それは電極対３及び４によって採取され、シー ルドケーブル線６に沿ってオペアンプ７、アナログデジタル変換器８更にコ ンピュータ８ａに流れる。次に、地下の液状充満の岩石の性質および深度を与え るように解析され得る時間対アンテナ電圧のグラフをコンピュータは描く。本装 置は地震パルスの電気活動効果より生じる電極対３及び４の各電極端と本装置の 非接地本体との間のポテンシャル差を計測する。本発明で使用された回路はグラ フを描くためにこれら二つのポテンシャル差を比較する。 図４の参照において、上述の装置はバグショットサンド（Bagshot Sand）帯水 層が露出している場所での記録を取るために用いられている。下向き地震衝撃の 経過時間は入力パラメータを記載する欄２２に示されているように適切な速度モ デルを用いることによって深度に変換されている。 水台地の上では逆相で、下では同相、もしくはほぼ同方向である二つのアンテ ナからの電圧記録線によって記録されているように水台地２３は明確に見られる 。帯水層２４での電気活動信号の変化率は帯水層の浸透性を定義し、またこれは チャート（chart）２５において深さに対して計算されプロットされている。リ ーディングベッド(Reading Beds)２６からの信号、バグショットサンド(Bagshot Sand)の下のアクアクルード(aquiclude)は本質的に雑音であり、また浸透性は 計算され得ない。雑音信号２７は上部白亜(Upper Chark)での部分浸透した区域 を定義する。上部白亜(Upper Chark)２８の水台地下からの電気活動信号は低浸 透性２９を定義する。 本装置は堆積物及び岩石での地震パルスによって発生する電気活動信号が量的 に測定されることを可能にするので、そのような信号の振幅は、堆積物もしくは 岩石が不変の特性であるとき浸透液が一定成分もしくは浸透液伝導性であるとき 堆積物成分もしくは岩石学を決定するように用いられ得る。例えば、バグショッ トサンド(Bagshot Sand)２４を横切る信号は完全明瞭に上部白亜(Upper Chark) から区別し、またそのような区別はバグショットサンド(Bagshot Sand)及び上部 白亜(Upper Chark)の岩石学での相違に基づいており、更に地質学的意義をもっ ている。 図５の参照において、（ｉ）図面に描かれているように本発明を具体化する装 置を用い、更に（ii）上記に参照されたThompson特許に従って設置された高品質 楽器用増幅器（instrumentation amplifier）を用いる同一条件での単一敷地に て観測が実施された。本発明の装置を用いることによって得られた信号が３０に 図示され、また従来技術の装置を用いて得られた信号が３１に示されている。本 発明の装置を用いることによって記録された電気活動信号３０は本質的に無雑音 であり、従って更なる量的、質的分析が可能である。従来技術の装置を用いるこ とによって得られた信号３１はノイジーで歪んでおり、さらに分析エラーなしで 使用されることはできない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月２５日 【補正内容】 米国特許第４，９０４，９４２号には、二つの混合できない液状体を保有する 地帯において、地表もしくは地表近くで地震衝撃を発生し、双極子運動によって 発生する電磁気信号を検知するために電気もしくは磁気検知器を利用する地下の 導電性液状体を検知するための方法が記載されている。 開示され、採用されている検知器は、望ましくはアレイであるか、使用されて いる検知器を有し、地表下の第一の水台地へ打ち込まれるロッドを備えたおおよ そ１５から２０００フィートもしくは４．６から６１０メータの距離を隔てて設 置された二つのロッドのような電極である。 電極は、随意バッテリと共にトランスフォーマの一次コ イルに直列に接続され、その二次コイルは、発生する電気変動を測定するレコー ダにノッチフィルタを介して接続されている。 本発明において開示された方法は、大地に設置された二つの電極間の電気的ポ テンシャルを測定する従来の地震用感応子アレイから構成され、規定の地震活動 に対する位置に設置される感応子の通常配置を用いる。 この方法では正確な測定値が得られず、特に、測定値の解析を難解とするよう な低信号対雑音比をもっていることがわかった。 本発明は、一つの場所と大地から絶縁された基点間の電気ポテンシャルが測定 され、信号を得るために他の場所と基点間の電気ポテンシャルと比較される点で 米国特許第４，９０４，９４２号に記載された発明とは異なる。驚いたことにこ のことは米国特許第４，９０４，９４２号よりもさらに良好かつ明瞭な成果をも たらす。 本発明は地下液状体を検知するための方法を提供するもので、その方法は、大 地を通過する地震衝撃を起こし、液状体を含んでいる地下岩盤と相互作用する地 震衝撃からの振動によって発生した電気的ポテンシャルを少なくとも二つの異な った地点で測定し、二地点間において測定された電気的ポテンシャルを比較する 手段からなり、二地点間の電気的ポテンシャルの差に比例する信号を発生する比 較器 手段によって液状体の存在を示すものである。 請求の範囲 １．大地を通る地震衝撃を起こし、液状体を含む地下岩石（２０）と相互作用す る地震衝撃からの衝撃によって発生する電気ポテンシャルを少なくとも二つの異 なる場所（３、４）にて検出し測定する方法において、各二つの場所（３、４） の電気ポテンシャルが大地と絶縁された基点に対して測定され、二つの場所の電 気ポテンシャルの差に比例した信号を発生する比較装置（７、８、８ａ）の手段 によって液状体の存在を示すように二つの異なった場所で測定された電気ポテン シャルが比較されることを特徴とする地下液状体の検知方法。 ２．各々の場所からの信号が電気的に互いに絶縁されていることを特徴とする請 求項１に記載の方法。 ３．比較装置が差動増幅器（７）を組み入れ、内側（３）及び外側電極（４）か らの信号が差動増幅器（７）に到達する前は絶縁され平衡していることを特徴と する請求項１もしくは２に記載の方法。 ４．差動増幅器（７）が４ヘルツから４０００ヘルツの周波数範囲の一部で高利 得を有することを特徴とする請求項 ３に記載の方法。 ５．非接地基点と各場所での電気ポテンシャル間の電気ポテンシャルの差として 電気ポテンシャルが各場所において測定されることを特徴とする請求項１から４ のいずれか一つに記載の方法。 ６．各場所において大地と接触している電極（３、４）を組み込んでいる検出手 段を用いることによって電気ポテンシャルが各場所において測定されることを特 徴とする請求項５に記載の方法。 ７．各電極（３、４）が一組の電極の一部を形成することを特徴とする請求項６ に記載の方法。 ８．定義されているような震源に関して対向する側に設置された各電極対を備え た二組の電極（３、４）が設置され、各電極対（３、４）の各電極の電気ポテン シャルの差が、各電極対の他の電極の電気ポテンシャルの差と比較されることを 特徴とする請求項７に記載の方法。 ９．内側及び外側電極が各対で設けられるように、震源からの実質的直線上に実 質的に対称に配置された二組の電極 （３）、（４）により検出手段が構成されることを特徴とする請求項５もしくは ６に記載の方法。 10．各対の最も内側の電極（３）が震源に可能な限り接近して配置されているこ とを特徴とする請求項７から９のいずれか一つに記載の方法。 11．各電極対（３）、（４）が、内側電極（３）及び外側電極（４）から成るア ンテナから構成されることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一つに記載 の方法。 12．アンテナ（３、４）がアレイで配置され、震源（１）及びアンテナを通過す る任意の平坦面に沿って、震源の反対側に等間隔距離で配置される他のアレイで アンテナが設置されるようにアンテナアレイのアンテナが、震源に関し対称的に 配列されていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 13．震源（１）の周りに対称配列の電極（３）、（４）が設けられ、信号が震源 の両側から受信されるけれどもただ一つの信号のみが液状体の存在を検知するよ うに使用されることを特徴とする請求項７から１２のいずれか一つに記載の方法 。 14．各電極対における内側電極（３）から液状体を含む層へ描かれた線と震源（ １）からの垂直線との間の角度が５度以下であることを特徴とする請求項７から １３のいずれか一つに記載の方法。 15．各電極対の内側電極から液状体（２０）を含む層へ描かれた線と、震源（１ ）からの垂直線との間の角度が２．５度以下であることを特徴とする請求項１４ に記載の方法。 16．最も内側の電極（３）から震源（１）への距離が２．５メートル以下である ことを特徴とする請求項７から１３のいずれか一つに記載の方法。 17．処理、記憶、及び分析のために、増幅器（７）からの信号がコンピュータ（ ８ａ）を通ることを特徴とする請求項１５もしくは１６のいずれか一つに記載の 方法。 18．地震衝撃が起こされる場所に関して対向する側の土地近くもしくは土地の中 に設置される複数の電極対（３）、（４）を組み込み、地下液状体の上層を検出 する方法で、各電極もしくは電極対によって検出された信号を比較し、地下液状 体上層の深度を測定するためこれら信号の相関度を使用することを特徴とする請 求項７から１７のいずれか 一つに記載の方法。 19．大地の表面近くもしくは表面上での地震衝撃を伝える手段と、多孔性岩石に 含まれる液状体と地震衝撃との相互作用によって発生する電気ポテンシャルを二 つ又はそれ以上の場所で測定し、比較する手段を含む装置であって、各二つの場 所（３、４）で発生する電気信号が互いに電気的に絶縁されていることを特徴と する地下液状体の存在を検知するための装置。 20．検出手段が大地に接触するよう適合した少なくとも一組の電極、電極に接続 され電極からの信号が通る増幅器、及び発生信号を記録するために増幅器に接続 されたデータ収集記録手段から構成される検知手段を有することを特徴とする請 求項１９に記載の地下液状体の存在を検知するための装置。 21．複数の電極対（３）、（４）が設置されることを特徴とする請求項２１に記 載の装置 22．二つの電極（３，４）からの信号が別個の回路によって増幅器（７）へ入力 され電気的に相互間及び大地から絶縁されていることを特徴とする請求項１９か ら２１のいず れか一つに記載の装置。 23．差動増幅器（７）が４ヘルツから４０００ヘルツの周波数範囲の一部におい て高利得を有することを特徴とする請求項１９から２２のいずれか一つに記載の 装置。 24．内部（３）及び外部（４）電極からの信号が差動増幅器（７）に到達する前 は絶縁され平衡していることを特徴とする請求項１９から２３に記載の装置。 25．各電極対（３、４）における各電極に関し電極及び大地間で生ずる接触抵抗 の差を補償するための手段を設けることを特徴とする請求項１９から２４のいず れか一つに記載の装置。 26．各電極が別個の入力増幅段に接続され前記入力段の利得を調節するための装 備が設けられることを特徴とする請求項１９から２５に記載の装置。 27．各回路における抵抗を等価にするよう調節され得る可変抵抗が各回路に設け られていることを特徴とする請求項２５もしくは２６に記載の装置。 28．コンピュータ（８）から構成されるデータ収集記録手段が設けられているこ とを特徴とする請求項１９及び２７項のいずれかに記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者 クラーク，リチャード，ヘッドレイ イギリス，エスエヌ８ ４イーアール，ウ ィルトシャイアー，ウェスト オーバート ン，ポスト オフィス コティジェス １ (72)発明者 ミラー，ジョン，ウィリアム，エイダン イギリス，エスエヌ４ ８ビーエヌ，ウィ ルトシャイアー，ウートン バセット，ノ ーマッシュ ファーム，ザ フラット（番 地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．大地を通過する地震衝撃を起こし、液状体を含む地下岩石と相互作用する地 震衝撃からの衝撃によって生じた電気ポテンシャルを少なくとも二つの異なった 場所で検出測定し、二つの異なった場所の測定電気ポテンシャルを比較する手段 から成り、二つの場所の電気ポテンシャル差に比例した信号を発生させる比較装 置手段によって液状体の存在を指し示すようにすることを特徴とする地下液状体 検知方法。 ２．各々の場所からの信号が電気的に互いに絶縁されていることを特徴とする請 求項１に記載の方法。 ３．比較装置が差動増幅器を組み入れ、内側及び外側電極からの信号が差動増幅 器に到達する前は絶縁され平衡であることを特徴とする請求項１もしくは２に記 載の方法。 ４．差動増幅器が４ヘルツから４０００ヘルツの周波数範囲で高利得を有するこ とを特徴とする請求項３に記載の方法。 ５．電気ポテンシャルが非接地基点と各場所の電気ポテン シャル間の電気ポテンシャルの差として各場所にて測定されることを特徴とする 請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。 ６．各場所において大地と接触している電極を組み込んでいる検出手段を用いる ことによって電気ポテンシャルが各場所において測定されることを特徴とする請 求項５に記載の方法。 ７．各電極が一組の電極の一部を形成することを特徴とする請求項６に記載の方 法。 ８．定義されているような震源に関して対向する側に設置された各電極対を備え た二組の電極対が設置され、各電極対の各電極の電気ポテンシャル差が測定され 、前記電極対での他方電極の電気ポテンシャルと比較されることを特徴とする請 求項７に記載の方法。 ９．内側及び外側電極が各対で設けられるように、震源からの実質的直線上に実 質的に対称に配置された二組の電極対により検出手段が構成されることを特徴と する請求項５もしくは６に記載の方法。 10．各対の最も内側の電極が震源に可能な限り接近して配置されていることを特 徴とする請求項７から９のいずれか一つに記載の方法。 11．各電極対が、内側電極及び外側電極から成るアンテナから構成されることを 特徴とする請求項７から１０のいずれか一つに記載の方法。 12．アンテナがアレイで配置され、震源及びアンテナを通過する任意の平坦面に 沿って、震源の反対側に等間隔距離で配置された別のアンテナが設置されるよう にアンテナアレイのアンテナが震源に関して対称的に配置されることを特徴とす る請求項１１に記載の方法。 13．震源の周りに対称配列の電極が設けられ、信号が震源の両側から受信される けれどもただ一つの信号のみが液状体の存在を検知するために使用されることを 特徴とする請求項７から１２のいずれか一つに記載の方法。 14．各電極対の内側電極から液状体を含む層への線と震源からの垂直線との間の 角度が５度以下であることを特徴とする請求項７から１３のいずれか一つに記載 の方法。 15．各電極対の内側電極から液状体を含む層へ描かれた線と、震源からの垂直線 との間の角度が２．５度以下であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。 16．最も内側の電極から震源への距離が２．５メートル以下であることを特徴と する請求項７から１３のいずれか一つに記載の方法。 17．処理、記憶、及び分析のために、増幅器からの信号がコンピュータに流れる ことを特徴とする請求項１５もしくは１６のいずれか一つに記載の方法。 18．地震衝撃が起こされる場所に関して対向する側の土地近くもしくは土地の中 に設置される複数の電極対を組み込み、地下液状体の上層を検出する方法で、各 電極もしくは電極対によって検出された信号を比較し、地下液状体上層の深度を 測定するためこれら信号の相関度を使用することを特徴とする請求項７から１７ のいずれか一つに記載の地下液状体を検知する方法。 19．大地の表面近くもしくは表面上での地震衝撃を起こす手段と、多孔性岩石に 含まれる液状体と地震衝撃との相互作用によって発生する電気ポテンシャルを二 つ又はそれ以 上の場所で測定し、比較する手段とを含む装置であって、各二つの場所で発生す る電気信号は互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする地下液状体の存在 を検知するための装置。 20．検出手段が、大地に接触するよう適合した少なくとも一組の電極、電極に接 続され電極からの信号が通る増幅器、及び発生した信号を記録するために前記増 幅器に接続されたデータ収集記録手段から構成される検出手段を有することを特 徴とする請求項１９に記載の地下液状体の存在を検知するための装置。 21．複数の電極対が設置されることを特徴とする請求項２１に記載の装置 22．二つの電極からの信号が別個の回路によって増幅器へ入力され電気的に相互 間及び大地から絶縁されていることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか 一つに記載の装置。 23．差動増幅器が４ヘルツから４０００ヘルツの周波数範囲において高利得を有 することを特徴とする請求項１９から２２のいずれか一つに記載の装置。 24．内部及び外部電極からの信号がが差動増幅器に到達する前に絶縁され平衡で あることを特徴とする請求項１９から２３に記載の装置。 25．各電極対における各電極に関し電極及び大地間で生ずる接触抵抗の差を補償 するための手段を設けることを特徴とする請求項１９から２４のいずれか一つに 記載の装置。 26．各電極が別個の入力増幅段に接続され前記入力段の利得を調節するための装 備が設けられることを特徴とする請求項１９から２５に記載の装置。 27．各回路における抵抗を等価にするよう調節され得る可変抵抗が各回路に設け られていることを特徴とする請求項２５もしくは２６に記載の装置。 28．コンピュータから構成されるデータ収集記録手段が設けられていることを特 徴とする請求項１９及び２７のいずれかに記載の装置。 29．図面参照による以上記載の地下液状体検知方法。 30．図面参照による以上記載の地下液状体検知装置。