KR890004722B1 - 유도 탐사방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유도 탐사방법 및 장치

제 1 도는 지층의 지점 P에서의 지층 유도 전류를 도시하는 2-코일 유도 존데용 유도 기하학적 도형의 개략도.

제 2 도는 지층 도전율의 여러 값에 대한 전형적인 유도 탐사 존데의 존데 응답 전달함수의 실 성분의 도면.

제 3 도는 측정된 도전율이 지층 도전율의 여러값에 대하여 실제 도전율과 비교하여 도시된 표피효과를 나타낸 선도.

제 4 도는 가정된 지층 저항율(도전율의 역수)과 전형적인 선행기술의 방법으로 얻어진 저항율을 도시한 도면.

제 5 도는 본 발명의 분해(deconvolution) 필터 응답 곡선을 얻는데 사용된 푸리에 변환 곡선도.

제 6 도는 기정된 저항률과 제 5 도에 도시된 바와같은 이상적인 저역통과 필터 응답곡선을 사용하여 계산된 선도를 도시한 도면.

제 7 도는 제 2 도에 도시한 바와같은 수직 기하학적 인자 g_GF(Z), 본 발명의 분해 필터 응답함수 h_K(Z), 그리고 g_GF(Z)와 h_K(Z)로 분해한 후의 등가 시스템 응답함수 f_GF(Z)의 중첩선도.

제 8 도는 선행기술의 계산방법과 본 발명의 분해필터 방법을 사용하여 계산된 저항율과 함께 지층의 가정된 저항율의 선도.

제 9 도는 여러 값의 지층 도전율에서 얻어진 시스템 응답 함수 f_R(Z)의 분해된 실(real)성분의 선도.

제 10(a)도 및 제 10(b)도는 동일 가로 좌표대에 구성된 여러 값의 지층 도전율에서 얻어진 표피효과 응답함수 g_SR(Z)와 여러 값의 지층 도전율에서 얻어진 존데 응답함수 g_X(Z)의 허(imaginary)성분의 곡선을 제각기 도시한 도면.

제 11(a)도 및 제 11(b)도는 본 발명에 따라 분해되었으며 동일 가로좌표대에 구성된, 존데 응답함수의 정합 필터된(matching filtered)허성분과 필터된 표피효과 필터함수 곡선들을 제각기 도시한 도면.

제 12 도는 처리된 저항율 탐사치에서 쇼울더효과와 표피효과를 감소시킨 본 발명의 페이서(phasor) 처리기구의 블럭 다이어그램.

제 13 도는 제 12도에 도시된 바와같은 페이서 처리에서 생긴 최종 시스템 응답함수의 도면.

제 14 도는 본 발명에 따라 계산된 저항율의 정확도의 개선을 도시한 매장지대 탐사치.

제 15 도는 각 응답 곡선이 주어진 위치에서 응답의 “스냅셧(snap shot)”으로서 디스플레이되며 적층된 지층에서 작동하는 표준 유도 존데의 응답을 표시한 곡선.

본 발명은 시추공이 관통하는 여러 지하지층의 성질 및 특성을 결정하기 위한 전기 유도탐사 시스템에 관한 것으로, 특히 존데 응답에 있어서 비선형 변화가 탐사되는 지층의 도전율의 함수로서 작용하고 측정 심도로부터 이격되어 있는 지층에 흐르는 전류로부터 각 탐사측정치에 불필요한 영향이 감쇄되는 유도탐사 측정치의 처리방법 및 장치에 관한 것이다.

시추공이 관통하는 여러 지하지층의 성질 및 특성을 아는 것이 오일 및 가스산업에 중요한데, 그 이유는 단순히 시추공을 만들기만 하는것(대표적으로 천공에 의하여)은 보통 지층에 고여있는 오일 및 가스의 존재, 심도위치, 양등에 관한 충분한 정보를 제공하지 못하기 때문이다. 과거에 지층에 관한 이러한 정보를 얻기 위하여 다양한 전기적인 방법이 사용되어 왔다. 통상 사용된 이같은 한 방법이 유도탐사 방법이다. 유도탐사에 의하여 우선 교류 송신기 신호에 응답하여 지층에 에디전류가 흐르게 유도시키고, 그 다음에 에디 전류의 존재에 의하여 발생되는 수신기 신호에서 위상성분 신호를 측정하므로써 지층에 저항율(혹은 그의 역수, 도전율)을 측정한다. 지층 도전율의 변화에 응답하는 에디전류의 크기의 변화가 수신기 신호에 있어서의 변화로서 반영된다. 따라서, 일반적으로, 수신기 신호의 위상성분, 즉 송신기 신호와 동상인 성분의 크기가 지층의 도전율을 나타낸다.

이론상, 탄화수소는 전기의 비교적 나쁜 도체이므로 지층이 높은 퍼센트의 탄화수소를 함유하고 있을때 지층의 저항율은 비교적 높아야 한다(혹은 도전율이 낮다). 지층에 탄화수소가 없고 지층이 염수를 함유하고 있을 경우, 지층의 저항율은 비교적 낮아야 될 것이다. 지하수, 특히 염분이 있는 지하수는 비교적 좋은 전기 도체이다. 따라서 유도저항율 탐사공구는 이들 탄화수소의 존부를 나타낸다고 설명될 수 있는 지층에 관한 정보를 얻는 것이다.

미합중국 특허 제2,582,314호, 제3,340,464호, 제3,147,429호, 제3,179,879호 및 제3,056,917호는 유도탐사의 기본원리를 이용한 대표적인 선행기술의 시추공 탐사공구를 설명하고 있다.

이들 특허들에 기재된 공구를 각각에서, 신호 발생기는 송신기 코일에 인가되는 교류 송신기 신호를 만드는 작용을 한다. 송신기 코일의 전류는 지층에 자계를 유도하고, 이 자계는 다시 에디전류가 지층에 흐르게 한다. 이 지층 전류의 존재 때문에, 자계는 수신기코일에 결합되어서 수신기 신호를 발생시킨다(소기의 응답을 얻도록 미리 정해진 기하학적 구성으로 배치된 수개의 코일을 각각 포함하는 “수신기코일”과 “송신기코일”을 지니는 탐사공구가 통상 사용된다. 이러한 코일시스템을 때로 “집속(focused)”코일시스템이라 한다). 그 다음에 수신기의 신호는 증폭되어 하나 또는 복수개의 위상 감응 검출기(phase sensitive detector ; 이하 "PSD"로 한다)들에 인가된다. 각 PSD는 그 검출기에 역시 인가되는 위상 기준신호와 동일한 위상성분 신호를 검출한다. 위상 기준신호는 송신기 코일에 인가된 전류와 미리 정해진 위상관계를 갖는다. PSD의 출력은 지하에서 처리되거나 혹은 작업자에게 디스플레이 되거나 처리되도록 지상의 장비로 보내진다.

지층의 도전율의 양적인 결정은 대부분 송신기의 코일에 인가된 송신기의 전류와 동상인 위상성분 신호에 대하여 얻어진 값에 근거한다. 이러한 성분신호를 보통 실성분 또는 동상(R)성분이라 한다. 송신기 전류에 수지간(혹은 직교되는)위상을 갖는 위상성분 신호의 측정이 때때로 이루어진다. 이러한 성분신호는 보통 직교위상(X)성분 신호라 한다.

수신기신호의 "R 및 X"위상성분 모두의 측정이 공지되어 있다. 미합중국 특허 제3,147,429호와 제3,179,879호는 모두 수신기 코일로부터 수신기신호의 실성분 및 위상직교성분(이들 특허에서는 제각기 Vr과 Vx´로 지칭됨)을 검출하는 유도탐사장치를 기술하고 있다.

이러한 특허들에서 기술된 공구들은 하나는 "R"성분신호를 검출하고 다른 하나는 "X"성분 신호를 검출하기 위한 이상적으로 동일한 PSD회로들에 인가된 수신기의 증폭기로부터 발생된 출력을 나타낸다. 위상성분 신호를 분해하기 위하여 PSD에 필요한 위상직교 위상기준 신호를 발생하도록 적절한 위상 천이성분이 제공된다.

상기 특허출원에 기술된 시스템으로 인해 제시된 하드웨어의 한계성 이외에도, 인접한 성층 지층의 실제도전율이 넓은 동적범위에 걸쳐서 변화할 경우, 데이타를 측정하는 유도탐사로부터 어느 특정심도에서 실제 지층 저항율을 결정하는 선행기술의 방법은 나쁜 영향을 받았다.

실제 지층의 도전율을 표시하는 공구의 전압측정치를 판단하기 위하여 지층도전율이 공구의 출력전압 측정치에 비례하는 존데 응답함수가 필요하였다. 이 존데 응답함수는 유동공구 존데의 수직 감응도 곡선으로서 대표적으로 알려져 있다. 동질의 지층에 대하여 대표적 유도 존데의 존데 응답함수는 대부분의 신호가 생기는 한정된 폭의 주요 로우브(lobe)를 갖는 응답 곡선으로서 가장 잘 설명할 수 있다. 0이 아닌 진폭을 갖는 주요 로우브의 각 측부의 사이드 로우브 시추공의 상하방향으로 움직임에 따라 존데의 중앙으로부터 상하로 감소되는 진폭으로 연장된다.

이 존데 응답함수를 설명하기 위하여 이 기술분야에 숙련된 자들에게 널리 사용되는 용어가 유도 공구의 "수직 구조적 요인(Vertical geometrical factor)"이다. 수직 구조적 요인(GF)은 0도전율(무한대 저항율)을 갖는 동일한 지층에서 측정된 존데 응답 함수이다. 하술되는 바와같이, 존데 응답 함수의 특성은 탐사되는 지층 도전율에 따라 변한다. 따라서 GF는 존데 응답함수에 대한 특수한 상황(0 도전율)이다. 0도전율의 상태는, 비록 비교적 낮은 도전율의 지층이 규칙적으로 부닥쳐 지지만, 유도탐사에서 종종 나타나는 것은 아니다. 일반적인 구조적요인(GGF)이란 용어는 종종 주어진 응답 곡선이 얻어지는 도전율에 관계없이 존데 응답 함수를 설명하는데 사용된다.

존데 응답함수의 0이 아닌 사이드 로우브 때문에, 존데 상하의 지층에 흐르는 전류는 탐사 측정치에 불필요한 영향을 미친다. 예컨데, 존데 응답함수의 주요 로우브가 낮은 도전율의 얇은 성층을 탐사할 경우, 그 얇은 성층이 높은 도전율의 성층들에 인접하게 놓이면 도전율 측정치는 지나치게 클 것이다. 이 불필요한 영향을 이 분야에 숙련된 자들은 "쇼울더 효과(shoulder effect)"라고 칭하며, 일반적으로 존데 응답 함수의 0이 아닌 사이드로우브로 인한 존데 측정의 부정확한 해석을 설명하려는 것이다.

존데 응답 함수의 이들 사이드로우브의 특성은 과거에는 유도탐사의 형태와 결합된 존데의 구조에 의하여 조절되었다. 과거에 이 사이드로우브를 최소화시키기 위하여, 예컨데 존데 자체내에 미리 정해진 관계로 배열된 다수의 송신기와 수신기를 사용하는 등의 여러가지 시도가 이루어졌다. 미합중국 특허 제2,582,314호와 제3,067,383호는 일렬로 배열된 다수 코일들이 사용되어 존데 은답함수 응답 곡선을 "집중시켜서" 주요 로우브의 폭을 좁게하고 사이드로우브를 감쇄시키는 유도탐사 존데를 기술하고 있다. 미합중국 특허 제2,790,138호는 2개의 별도의 유도코일 장치가 사용되는데, 두 장치는 내측의 송신기-수신기 코일 쌍이 외측 송신기-수신기 코일쌍 사이에 배치되는 동일 중심을 갖게 되어 있는 유도 탐사공구를 기술하고 있다.

두 코일 쌍들이 존데의 중심으로부터 어느 고정된 거리보다 큰 수직변위에서 동일한 사이드로우브 응답을 갖는다고 가정하면 ,외측으로 고정된 거리에서 시작하여 존데의 중심으로부터 이격된 지층들이 영향은 한 코일 쌍으로부터의 신호를 다른 쌍으로부터의 신호에서 빼므로서 감소될 것이다.

이들 짐중된 코일 시스템과 미합중국 특허 제2,790,138호에 기재된 방법은 탐사공구가지층의 도전율을 수십의 크기에 걸쳐서 정확하게 측정할 수 있는 정도까지 존데 응답 함수의 사이드 로우브를 효율적으로 감소시킬 수는 없었다. 이들 집중된 코일 장치의 복잡성과 상호결합의 문제, 그리고 존데를 구성하는데 있어서의 난점 때문에, 사이드로우브를 더욱 감소시키기 위한 더 정교한 집중된 장치를 얻기 위한 수단은 이미 수익성이 감퇴되는 지점에 달하였다.

상술한 쇼울더 효과 현상이외에도, 유도탐사 장치의 넓은 동적범위의 걸친 지층의 실제 도전율을 정확히 측정하는 능력을 제한하는 또 하나의 문제가 있다. 이 문제는 지층 도전율의 함수로서 존데응답 함수의 형태의 비선형 변화에 의하여 특징지워진다.

탐사되는 지층의 도전율이 증가함에 따라, 존데 응답함수의 주요로우브 및 그 사이드로우브의 진폭과 형상이 변하고, 또한 이들 변화는 증가하는 도전율에 비례하지 않는다. 이 특성을 "표피효과"라고 지칭한다. 표피효과 현상도 또한 도전율의 동상 성분측정을 저하시켜서 부정확한 값을 유발하는 오차 신호로서 설명된다.

이 표피효과 현상은 지층물질에 흐르는 2차전류의 상이한 부분들간의 상호 작용에 주로 기인하는 것이다. 이 표피효과 현상의 크기도 또한 장치 작동 주파수가 증가함에 따라 증가한다.

선행기술에서, 무엇보다도, 이 표피효과의 크기에는 코일 시스템 작동 주파수, 코일 시스템의 유효거리 및 인접 지층물질의 도전율의 복잡한 함수이다. 마지막 언급된 요인은 이 현상을 특히 결함이 있게 만드는데, 그 이유는 이것이 존데의 출력신호에 상술한 비선형 변화를 일으키기 때문이다. 이 비선형 변화에 발생은 코일시스템, 작동주파수 및 코일시스템의 유효길이를 적절히 선택하므로써 넓은 범위의 지층 도전율에 대해 거의 제거될 수 있다.

그러나, 이들 요인은 코일의 구성 및 작동과 관련된 회로에 부적당한 제한을 가한다. 이 제한은 다시 코일 시스템 장치의 다른 바람직한 특징을 제한한다. 예컨데, 코일 시스템은 시추공으로부터 상당한 측면 거리에 놓여있는 지역의 지층물질의 도전율 값을 정확하게 측정할 수 있는 것이 자주 필요하게 된다. 이것은 비교적 큰 코일 간격 또는 코일 시스템 길이를 필요로 한다. 그러나, 큰 간격은 표피효과의발생으로 인한 비선형성의 퍼센티지를 증가시킨다. 바람직하지 못한 또 하나의 예로서, 유도탐사 장치의 신호대 잡음비는 장치의 작동 주파수를 증가시키므로써 향상될 수 있다. 그러나, 이것 역시 표피효과 비선형성을 증가시킨다.

만약 탐사되는 지층의 도전율이 거의 0에 가깝다면, GF응답곡선은 표피효과 현상이 없는 도전율 값을 만들어낸다. 그러나, 높은 도전율에서 존데 응답 함수의 변화로서 반영되는 표피효과가 장치의 측정치들로부터 얻은 도전율 값이 틀리게한다.

미합중국 특허 제3,147,429호는 이 표피효과 오차를 이 기술분야에 공지되어 있고 GF응답곡선이 근거하는 선형이론에 의하여 예기되는 "구조적 요인"신호로부터 빼어지는 전압으로 특징짓는다.

미합중국 특허 제3,147,429호도 역시 표피효과 현상을 각 도전율 측정치의 직교 위상성분 X에 관한 것으로 논하고 있다. 이 기술분야에 숙련된 자들은 X성분의 크기가 탐사되는 지층물질의 도전율값의 함수라고 인식하고 있다.

미합중국 특허 제3,147,429호의 탐사시스템은 어느정도 직교위상 성분 측정치의 크기가 표피효과 오차신호의 크기와 같다고 가정하고 있다. 표피효과 오차신호는 만약 GF가 탐사되는 지층에 대해 적절한 응답곡선이라면 얻어지는 측정치로부터 측정치를 감소시키는 경향이 있으므로 동상 성분 측정치는 조정이 X성분의 크기에 좌우되는 조정된 직교 위상 성분을 더하므로써 수정될 수 있다. 이러한 시도에 의하여 표피효과 오차에 대한 동상성분 측정치의 어느정도 수정이 이루어지지만, 선행 기술에서는 표피효과 오차신호가 발생하는 지층내에서의 근원에 주위를 두지 않는 것이다. 오히려, 표피효과에 대한 선행기술의 수정은 도전율 측정치 자체의 성분의 크기에만 근거한 것이다. 다시말해서, 선행기술에서는 표피효과 오차신호의 공간적인 국면은 완전히 무시되었다.

전술한 쇼울더 효과 현상의 경우에서와 같이, 도전율의 넓은 동적 범위에 걸쳐서 실제 정확한 지층 도전율의 측정이 이루어지려면 시스템 전달함수의 공간적인 국면을 고려하는 것이 중요하다.

탐사되는 지층의 도전율이 전체적으로 동일할수는 없으며 시추공에 인접한 지층이 천공 진흙에 의하여 침투될수도 있기 때문에 표피효과 오차도 역시 공간적인 측면을 가진다. 표피효과 오차에 대한 공간응답 함수의 형상과 특성은 상이한 값의 도전율에서 측정된 GF응답곡선과 존데응답 곡선간의 편차로서 정의될 수 있다. 이들 곡선에 대해서, 측정 지점으로부터 시추공을 따라 종방향으로 변위된 지층의 영향은 비록 동일한 매체를 가정하더라도 표피효과 오차신호에 변화되는 영향을 미친다. 정확한 측정을 위하여 표피효과 현상을 보정하기 위해서는 직교 위상성분에 대한 단순히 크기판독에 근거한 동상성분 측정치의 총체적인 조정이 적절하지 않다.

지층의 여러 부분으로부터 오는 표피효과 오차에 대한 영향을 근거로 한 동상 측정치의 보정에 주의를 두어야 한다.

따라서, 지층 도전율 값을 처리된 측정치로 변환하는데 사용되는 결과적인 시스템 응답함수에서 사이드로우브를 최소화시키므로써 측정 심도로부터 이격된 지층에 흐르는 전류로부터 탐사 측정치로의 불필요한 영향을 감소시키는 유도 및 탐사측정치의 처리방법 및 그 장치를 제공할 수 있다면 편리할 것이다. 또한 탐사되는 지층의 도전율의 변화에 기인하는 존데 응답 함수의 비선형 변화의 효과를 최소화시킨 유도탐사 측정치 처리방법을 제공할수 있다면 유리할 것이다.

본 발명에 의하면, 각 측정 심도로부터 이격된 지층에 흐르는 지층전류로부터 측정치에 불필요한 영향을 감소시키기 위하여 유도 탐사측정치를 처리하는 장치와 방법이 발표된다. 탐사는 땅속의 시추공의 여러 심도에서 유도 탐사장치에 의하여 취해지는 지하지층의 측정치들로 구성된다. 각 탐사 측정치는 동상의 R및/또는 직교위상 X성분으로 구성된다. 탐사장치는 지층 응답 도전율 함수를 탐사장치의 측정된 전압함수로 변환하는 존데응답 전달함수를 갖는다. 존데응답 전달함수는 '탐사되는 지하 지층의 도전율에 따라 변화하고, 시추공의 길이에 걸치는 주요 로우브와 주요 로우브로부터 외측으로 연장되는 0이 아닌 사이드로우브를 포함한다.

본 발명의 방법은 존데 응답함수의 푸리에 변환을 변환된 함수가 최초로 0이 되는 주파수보다 작은 공간 주파수에서 끝을 자르므로써 0도전율에서 얻어진 공간 영역 존데 응답 함수를 윈도우하는(windowinng) 단계들을 포함한다(차후 본 명세서에서 함수의 주파수란 시간에 따른 주파수와 구별해서 함수의 공간적 주파수를 가리킨다). 다음에, 윈도우 주파수를 포함하고 있는 표적 전달함수가 선정된다. 그 다음 공간영역 필터 응답함수가 끝이 잘려진 변환된 0도전율 존데응답 함수와 표적전달 함수로부터 결정되고, 이것은 0도전율 공간 영역 존데응답 함수와 합성될때 감소된 사이드로우브를 갖는 존데응답 함수로된다. 마지막으로, 본 발명의 방법은 공간영역 필터 응답함수를 동상의 탐사 측정치와 합성하여 이격된 지층으로부터 각 측정치로의 불필요한 영향이 감소되는 처리된 탐사치를 얻는 단계를 포함한다.

표적 전달함수를 선택하는 단계는 끝이 잘려진 0도전율 존데응답 함수에서 남은 주파수를 포함하는 카이저윈도우함수(Kaiser window function)같은 전달함수를 선택하는 단계를 포함하여서 도전율의 단계 변화에 대해 처리된 탐사치에 최소 오우버슈우트(overshoot)와 리플(ripple)을 전달하는 분해(deconvolution)필터를 만들어낸다. 본 방법은 또한 공간 영역필터 응답 함수가 끝이 잘려진 변환된 0도전율 존데응답 함수에 대한 표적전달 함수의 비에서 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일면에 의하면, 각 측정치에서 각 측정심도로부터 이격된 지층으로부터의 불필요한 영향과 지층 도전율에 따른 존데응답 함수의 변화의 영향을 모두 감소시키기 위한 유도 탐사장치의 처리방법이 밝혀진다. 탐사되는 지하지층의 도전율에 따른 존데응답 함수의 변화이외에도, 존데 응답함수는 또한 주요로우브와 0이 아닌 사이드로우브에 의하여 특정지워진다.

본 발명의 방법은 각 필터함수가 그 필터의 범위내에 있는 동상 성분 측정치에 적용될때 측정치에서 측정이 이루어지는 심도로부터 이격된 지층으로부터의 불필요한 영향을 감소시킨 존데응답 함수를 근거로한 분해된 필터응답 함수를 다수의 도전율 범위 각각에대해 결정하는 단계를 포함한다. 마지막으로, 각 동상성분 측정치는 동상성분 측정치를 합성되는 측정치의 직교위상 성분의 크기에 따라 다수의 필터 함수들 중에서 선택된 분해필터 응답함수와 합성하므로써 처리된다.

본 발명의 방법은 주어진 지층 도전율 범위에 대해 분해필터 응답함수를 결정하는 단계가 이 전달 함수의 푸리에 변환을 변환된 존데응답 함수가 최초로 0이 되는 주파수보다 작은 주파수에서 끝을 자르므로써 주어진 도전율 범위에 대해 공간영역 존데응답 함수를 윈도우하는 단계를 포함하는 것을 또한 특징으로 한다.

그 다음에 윈도우 주파수를 포함하는 표적 전달 함수가 선정되고, 표적전달 함수와 끝이 잘려진 변환된 존데 응답 함수로부터 주어진 도전율 범위 존데응답 함수와 합성될때 최소의 사이드로우브를 갖는 존데응답 함수로 되는 공간 영역 필터 응다밤수가 결정된다.

본 발명의 그 밖의 또 다른 일면에 의하면, 각 측정치에서 각 측정심도로부터 이격된 지층으로부터의 불필요한 영향과 지층 도전율에 따른 존데응답함수에 다양한 영향 모두를 최소화시키기 위한 유도탐사치의 처리 방법이 기술된다. 이 방법은 각 도전율의 값에서 존데응답함수를 근거로하여 다수의 도전율 값들 각각에 분해필터 응답함수를 결정하는 단계를 포함한다. 그 다음에, 분해필터 함수를 실행하는 디지탈 필터가 선정되며, 이 디지탈필터는 복수의 계수를 가진다. 분해필터 각각은 디지탈필터의 계수값을 결정하여 실행된다. 그 다음에 각각의 계수에 대한 곡선이 각각의 계수용의 복수의 값들에 맞춰져서 도전율이 변화함에 따라 함수로서 변하는 계수함수를 얻는다. 본 방법은 동상성분 측정치를 합성된 디지탈필터의 계수들이 직교위상 성분 측정치를 도전율 변수로 사용하여 각 계수에 대한 함수를 풀어서 결정되는 상기 디지탈필터에 의하여 충족되는 분해필터로서 동상성분 측정치를 합성하므로써 지층 도전율에 따른 존데응답함수의 변화효과를 감소시키기 위하여 동상직교 성분 측정치를 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 더욱 완전한 이해를 위하여, 첨부도면과 관련하여 상세한 설명을 하면 다음과 같다.

도면전체를 통하여 유사한 참조번호는 유사한 부품을 지칭한다.

우선 제 1 도에는, 2-코일존데(하나의 송신기 코일과 하나의 수신기코일)에 대한 유도 구조가 개략적으로 도시되어 있다.

본 명세서에서, 나타난 유도식들은 이 간단한 2-코일 장치에 대해 전개된 바와같은 유도탐사 이론에 근거한 것이다. 그러나, 실제로 전형적인 유도존데에 대한 코일장치는 더 복잡하다.

비록 더 복잡할지라도, 본 발명은 더 복잡한 코일존데에 의하여 얻어지는 탐사측정치들에도 동일하게 적용될 수 있는데, 그 이유는 복잡한 존데의 응답이 2-코일 존데의 선형 조합이기 때문이다.

유도탐사에서 두가지 난제는 쇼울더효과와 표피효과에 대한 측정치의 보정이다. 쇼울더 효과는 인접한 도전율이 더 높은 성층에 흐르는 전류에 의한 얇은 성층(낮은 도전율의)의 측정된 도전율에 대한 불필요한 영향이다. 이 불필요한 영향은 지나치게 큰 측정된 도전율로 된다. 제 4 도는 실제 지층 저항율에 대한 가정된 측면과 유도탐사 측정치의 선행기술의 처리방법(측정치로부터 저항율을 계산하는 선행기술의 방법에 대한 미합중국 특허 제3,166,709호의 기재 참조)으로부터 얻어진 저항율 탐사치를 도시한 가정된탐사치의 시험부분을 도해한 것이다. 실제 저항율 값이 높은(도전율이 낮은) 다음에 낮은 저항율(높은 전도율)로 변할 경우, 실제 저항율과 계산된 값 사이에는 오차가 나타난다.

이 편차가 "쇼울더효과"를 나타낸다.

표피효과는 측정된 도전율이 실제 지층 도전율에 직접 비례하는 것보다 낮게 되도록 하는 증가하는 도전율에 대한 유도치의 비선형 응답이다. 이 비선형성은 도전성 지층에서 전자파의 감쇄 및 위상 천이에 기인하는 것이다. 유도탐사의 이론과 이 표피효과 현상은 선행기술에서 광범위하게 검토되었다.

저어널 어브 퍼트롤룸 테크놀로지(Journal of Petroleum Technology)의 1949년 6월호 제148-162면에 나타나는 "유도탐사 및 오일베이스 머드로 천공된 시추공의 탐사에의 응용에 대한 소개"라는 제목의 헨리-죠지 돌(Henri-Georgy Doll)의 논문과 지구물리학(Geophysics)의 1962년 12월 간행된 제28권 제 6 호 제829-858면에 나타나는 "유도탐사의 기본원리와 2-코일 존대의 연구에의 응용"이란 제목의 제이.에이치. 모란(J.H.Moran) 및 케이.에스.큰즈(K.S.Kunz)의 논문은 유도탐사의 이론의 논법을 나타내고 있다. 그밖에도, 제이.에이치.오란에게 공고된 미합중국 특허 제3,147,429호는 표피효과 현상에 대하여 상세히 논하고 있다.

상기 인용 자료에 나타난 자료를 요약하면, 유도탐사 공구에 의하여 얻어진 전압 측정치들은 구조적 요인 이론(돌의 논문)에 근거한 지층의 도전율을 표시한다. 다시 제 1 도로 돌아가서, 지층의 지점 P에서 유기된 유도 전류

(ρ,Z)는 Ioe^iwt형태의 송신기 전류 J의 결과이다. 이 전류는 주위의 지층에 송신기 위치와 지층 도전율 분포와 관련된 에디 전류 분포를 유기시킨다. 지층에 흐르는 전류는 막스웰 방정식을 적절한 경계조건에 대하여 풀어서 계산된다. 이 해법은 지층내의 주어진 지점에 에디 전류를 발생시키는 자계는 지층의 다른 부분에 흐르는 전류의 크기에 따라 좌우된다는 것을 의미하는 지연된 전위 해법에 의하여 일반적으로 설명된다. 혹은, 자계가 전파성의 매체를 통하여 전파 되는 것으로 생각될 수 있다. 모든 상호 작용 하는 혹은 전파 효과는 지연된 전위 해법에 의하여 설명되므로, 일단 지층내의 전류 분포가 계산되면, 지층 전류에 의하여 송신기 코일에 유기되는 전압은 비오-사바르의 법칙을 적용하고 에디 전류를 내포하는 체적 전체에 대하여 적분을 하므로써 계산될 수 있다. 따라서

여기서

은 송신기 코일 R에서의 자계이며 다음 방정식에 의하여 주어진다.

이것은 지층 도전율 분포σ_F(ρ,Z,

)에 의하여 수신기 신호에 대한 일반적인 해법이 된다(지층 좌표를 나타내기 위하여 원추좌표 ρ,Z,

를 사용)

여기서, 함수 g(ρ,Z,

,σ_F)는 카플링(coupling)의 구조적 부분과 전파 부분 모두를 나타낸다. σ_M(Z)는 위치 ρ=0,Z에서 도전율의 단위로 수신기 신호이다. 함수 g(ρ,Z,

,σ_F)는 치층 도전율 σ_F(Z)를 측정된 신호 σ_M(Z)로 사상한다.

동질의 매체에서, g(ρ,Z,ψ,σ_F)는 다음과 같은 식으로 주어진다.

여기서 L은 코일 간격이고, K²=iωuσ_F는 전파 상수이며, r_T는 송신기 코일부터 지층 요소(ρ,Z)까지의 벡터거리이고, r_R는 수신기 코일부터 지층 요소(ρ,Z)까지의 벡터거리이다.

(

종속관계는 원주형 대칭으로 인하여 없어진다)

함수 g(ρ,Z,

,σ_F)가 비선형인므로, 방정식(3)은 적절한 합성을 나타내지 않는다.

그러나, 함수 g는 지점 ρ=0,Z에서 지층 도전율 분포를 수신된 신호로 사상하는것(mapping)을 설명하지 않기 때문에 유도 존데 응답 함수로서 불려질 것이다. 함수 g는 명백히 시추공을 따라 각 지점에서 상이하다.

다음 유도식은 단지 원추형으로 대칭인 구조만을 고려하므로

에 걸친 적분은 없어진다. 측정된 신호는 시추공에 의하여 Z만의 함수로 되도록 한정되므로 ρ에 걸친 적분은 다음과 같이 주어지는 수직 공간 존데 응답 함수 g을 얻는다.

사상 함수 g(Z,σ_F)는, 일반식(3)과 같이, σ_F(Z)의 함수이며 σ_F(Z)의 선형 변화와 비선형이다. 하기 사상 작업

도 역시 적절한 합성이 아니므로 선형 분해의 개념은 적용되지 않는다.

그러나, 낮은 도전율의 한계에서, 방정식(4)는 다음과 같이 간략화된다.

여기서 g_GF(Z)는 유도 존데의 구조적 요인이고 전체 지층 도전율에 걸쳐서 일정하다. 함수 g_GF(Z)는 높은 도전율에서 유도 존데의 정확한 설명이 아니지만, 그러나, 본 발명은 g_GF(Z)를 분해 방법의 전개의 기초로서 사용한다.

g_GF(Z)의 지층 도전율과의 합성은 "측정치"6_GF(Z)를 만드는데, 하기식으로 주어진다.

이것은 표피효과가 없다면 유도 존데에 의하여 측정되는 것이며, 적절한 합성을 나타낸다. 방정식(8)은, ρ에 걸쳐서 적분될때, 돌(Doll)논문의 수직한 구조적 요인을 나타낸다.

방정식(7)에 의하여 주어지는 측정된 신호 σ_M(Z)는 복소량 σ_M(Z)=σ_R(Z)+iσ_X(Z)이고, 존데 응답 함수는 주어진 심도라고 불려지는 측정된 도전율에 지층의 각 요소의 도전율의 영향을 설명하는 가중함수이므로 g(Z)도 역시 복소수로 된다. 따라서,

g(Z,σ_F)=g_R(Z,σ_F)+ig_x(Z,σ_F) (11)

여기서 g_R(Z,σ_F)는 존데 응답 함수의 실 성분이고 동상 R성분을 변환하는 응답 함수이며 g_x(Z,σ_F)는 직교 위상 X성분을 변환하는 존데 응답 함수의 허성분이다. g(Z,σ_F) 및 그 성분 g_R(Z,σ_F)과 g_x(Z,σ_F))가 심도(Z) 및 도전율(σ_F)모두의 함수이지만, 차후 g(Z)는 달리 언급이 없으면 심도만의 함수로서 설명될 것이며, 한편 g(Z)의 변화는 탐사중인 지층의 도전율(σ_F)가 변함에 따라 인식된다. σ_F가 대략 0일 경우,g(Z,σ_F)는 실성분이며 G_GF(Z)유도 존데의 구조적 요인이라 정의 되며 σ_M=σ_R이다.

쇼울더 효과 보정

측정치 σ_M(Z)의 표시를 위한 좌표계의 근원은 보통 측정지점이 0과 같은 선Z상에 있도록 선택된다(제 1 도 참조). 상술한 바와같이, 존데 응답함수를 지층 도전율의 함수로서 표현하는 것은 바로 가까이에 있는 지층 구조에서 막스웰 방정식을 풀으므로써 밝혀질 수 있다(예컨데, 1981년 6월 23-26일 S.P.W.L.A.22년차 탐사 심포지엄에서 주어진 에스.기안제로(S.Gianzero)와 비이.앤더슨(B.Anderson)의 논문 "표피효과에 대한 새로운 관점(A New Look At Skin Effect)"참조. 동질의 지층에 대해서, 존데 응답 함수는 미합중국 특허 제3,067,383호에 설명된 바와 같이 통상 저항율 탐사활동에서 광범위하게 사용되는 코일 존데에 대하여 계산되고, 제 2 도는 그 특수한 코일 시스템에 대해서 지층도전율의 상이한 값에 대하여 통용되는 여러가지 계산된 존데 응답 함수 g_R(Z)를 도해한다. 예컨데, 미합중국 특허 제2,582,314호에 설명된 구조적 요인을 보면, 0도전율에서, 수직 구조적 요인 GF곡선이 얻어진다. 제 2 도에서 알 수 있듯이, 존데 응답 함수에서 변화는 지층도전율이 증가할때 중요하다. 전술한 바와같이, 존데 응답 함수의 변화는 지층 도전율에서 선형 증가와 비례하지 않는다.

지층 도전율의 증가에 따른 존데 응답 함수의 비선형성은 각 탐사 측정치의 실(R)성분과 직교위상(X)성분이 지층 도전율의 함수로서 도시된 제 3 도를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 제 3 도에 도시되었듯이, 실제 지층 도전율(GF)가 작을때, 대략 탐사 측정치의 동상 성분 σ_R과 같다. 그러나, σ_F가 커짐에 따라, σ_R성분 측정치는 실제 직선(곡선 F)로부터 편향된다. σ_F의 증가에 따라, 직교 위상 성분 σ_X도 역시 증가한다. 따라서, σ_F의 큰 값에 대해서, σ_R은 σ_F로부터 상당히 편향된다. (예컨데 미합중국 특허 제3,226,633호 참조)

제 2 도에서, 존데 응답 함수 g_R(Z)은 시추공의 길이에 미치는 주요 로우브와 측정 지점으로부터 증가하는 거리에 따라 진폭이 감소되는 꼬리를 가진 주요 로우브로부터 외측으로 뻗는 대칭의 0이 아닌 사이드 로우브를 갖는 것으로서 설명될 수 있다. 도전 율이 증가함에 따라, 이들 0이 아닌 사이드로우브들은 점차로 더욱 음으로되고 주요 로우브는 진폭이 감소한다. 이 큰 음의 로우브들은 존데가 높은 도전율의 지역으로부터 낮은 도전율의 지역으로, 그리고 그 역으로 통과함에 따라 탐사치에 "호온(horn)"이 나타나게 한다.

유도 탐사공구에 대한 존데 응답 함수는 이상적으로 각 측정 심도에서 지층의 극소하게 얇은 지층의 층의 도전율을 측정치 σ_M(Z)으로 사상하는 델타함수 σ(Z-Z´)로 될것이다. 제 2 도에 나타나듯이, 어느 신뢰성있는 존데에 대해서도 존데 응답함수는 전혀 이상적이 아니고, 각 측정치는 수 피이트 두께의 지층의 체적으로부터 영향을 포함할 것이다.

비록 존데 응답 함수는 지층의 극소하게 얇은 층을 설명하지는 않지만, 그러나 수 피이트 두께의 지층의도전율로부터의 영향은 오히려 포함하여서, 존데응답함수 g(Z)를 이상적인 델타함수 δ(Z-Z´)로 사상하는 연산자h(Z)가 존재할수 있을 것이다. 따라서, δ(Z-Z´)에 대한 표현은 하기와 같을수 있다.

방정식 (12)는 그 양쪽을 푸리에 변환하여서 주파수 영역 ω내에서 다시 쓰여질 수 있다.

(ω)=H(ω)G_GF(ω) (13)

동질의 매체내에서 도전율이 방사상으로 일정하다고 가정하면(침투되지않는 성층), 도전율은 명백히 다음과 같이 주어질 것이다.

여기서 Z´는 존데의 중심으로부터 축방향 거리이고 σ(Z-Z´)는 실제도전율이다. 방정식(14)는 선형 시 불변 필터의 합성적분의 형태로 되는 것으로 인식되어진다.

방정식(14)의 푸리의 변환은 하기와 같이 취해진다.

_M(ω)=G_GF(ω)

F(ω) (15)

여기서 공간주파수 ω는 거리의 반비와 같다. 지구 물리학(Geophysics) 1964년 2월호에 나타나는 씨이.에프.죠지(C.F.George)등의 "유도탐사치 분석에 역 필터의 응용"이라는 제목의 논문은 유도 탐사를 특징으로하는방정식들에 푸리에 변환을 적용하여 유도 탐사치의 데이타 처리를 개선하기 위하여 역 필터를 얻는것을 보여준다.

방정식(13)으로부터, 만약에 이상적인 시스템 전달 함수

(ω)가 방정식(15)의 G_GF(ω)로 대체된다면, 명백한 도전율

_M(ω)는 변환된 실제 도전율

_F(ω)와 같아야 한다. 따라서, 방정식(15)는 하기와 같이 된다.

_M(ω)=H(ω)G_GF(ω)

_F(ω) (16)

방정식(16)에서, 만약 H(ω)가 G_GF(ω)의 반비와 같으면, 측정된 도전율

_M(ω)는 지층 도전율

_F(ω) 와 같게될 것이다. 제 5 도는 대표적인 유도 탐사 존데(예컨데 미합중국 특허 제3,067,333호에 기재된 존데 참조)에 대하여 g_GF(Z) G_GF(ω)의 푸리에 변환을 도시한다. H(ω)가 G_GF(ω)의 반비와 동일한 것으로서 한정하는데 있어서의 문제는 G_GF(ω)가 ω의 어떤 값에서 사라지고 중간에 H(ω)를 남긴다는 것이다. G_GF(ω)=0인 특정치ω는 본 기술분야에서 "블라인드(blind)"주파수라고 불려진다.

H_L(ω)는 수학적으로 다음과 같이 설명될수 있다.

여기서 주파수 ωc는 제 1 블라인드 주파수보다 작다. 표적 전달 함수 T_L(ω)는 다음과 같이 정의될 수 있다.

다시 말해서, T_L(ω)는 제 5 도에 도시된 이상적인 저역통과 필터 곡선이다.

방정식(18)로 주어진 바와같이, 표적 전달 함수 T_L(ω)에 대해서 제 6 도에 도시된 바와같은 지층의 저항율의 가정된 측면에 대한 계산된 저항율 값이 될것이다. 표적 전달 함수 T_L(ω)는 이상적인 저역통과 필터로서 정의 되었으므로 특수한 컷-오프(cut-off)주파수에 대해 가장 넓은 대역폭을 갖는다는 성질이 있으나, 계산된 저항율 값들에서 제 6 도에 명백히 도해된 오버슈우트와 링잉(ringing) (리플)으로 표시되는 깁스(Gibbs)현상으로 손상을 받는다. 지층의 저항율에 돌연한 변화가 있을때 계산된 저항율값에 리플이 존재할 경우, 비록 쇼울더 효과의 어느정도 개선책이 얻어진다 할지라도 유도 탐사장치는 넓은 동적 범위에 걸쳐서 지층도전율 또는 저항율의 정확한 판독을 얻을수 없게 될것이다.

그러나, 넓은 동적 범위에 걸쳐서 도전율의 정확한 판독을 얻기위하여 제 6 도에 도해된 리플을 제거되어져야한다. 본 발명은 T_K(ω)의 역 푸리에 변환인 t_K(Z)가 지층 도전율 측면 σ_F(Z)와 합성될때 결과적인 탐사치 σ_P(Z)가 지층 도전율의 단계 변화에 응답하여 최소의 리플을 가지도록 방정식(18)로 정의된 표적 전달함수를 표적 전달 함수 T_K(ω)로 대치하므로써 깁스현상을 최소화시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 표적 전달함수 T(ω)는 카이저 윈도우 함수이다. 카이저 윈도우 함수는 본기술분야에서 지속기간이 한정된 충격응답(FIR)디지탈 필터로 알려져 있다. (1980년 2월에 간행된 음향, 언어 및 신호 처리에 관한 IEEE회보 제28권 제 1 호에 나타나는 "스펙트럼 분석을 위한 Io-Sinh window의 사용에 관하여"라는 제목의 논문은 카이저 윈도우 함수에 관하여 밝혀져 있다)

비록 카이저 윈도우 함수가 쇼울더 효과를 감소시키는 표적전달 함수에 대한것으로 밝혀졌지만, 본 발명은 이 용도에만 국한되지 않는다. 표적 전달함수는 구조적 요인에 근거하여 어떠한 소기의 시스템 응답함수를 얻기위해 변환을 수행하는 어떤 함수도 될수 있다. 예컨데, 표적 전달함수는 중간 심도 도전율 측정치를 변환하여 깊은 탐사 측정치로서 나타나는 시스템 응답 함수를 만들어 내도록 선정될 수 있다.

따라서, 방정식(17)은 하기와 같이 다시 쓰여질수 있다.

제 5 도는 카이저 윈도우 함수와 ωc보다 작거나 같은 주파수 ω에 대하여 G_GF(ω)에 대한 T_K(ω)의 비로부터 생기는 필터 전달함수 H_K(ω)모두를 도해한다.

이 기술분야에 숙련된 자들에게 공지된 방법, 예컨데 레메즈 교환 방법(Remez exchange method)을 사용하면, 방정식(19)의 H(ω)를 역 푸리에 변환하여 얻어지는 공간 영역 필터 함수 h(z)를 충족시키는 선형위상의 한정된 디지탈 충격 응답 필터를 결정하는 것이 가능하다. 레메즈 교환 방법은 레비너(Rabiner)와 골드(Gold)의 "디지탈 신호 처리의 이론과 응용"이란 제목의 책 제187-204면(1975년간)에 나타난다.

제 7 도는 대표적인 집속된 코일 시스템에 대한 존대 응답함수 g_R(Z)의 도해도로서, 그 응답 함수는 제 2 도에 도시되어 있다. 0지층 도전율 g_GF(Z)곡선은 방정식(19)로부터 얻어진 공간 필터 함수 h_K(Z)와 하기 식으로 주어지는 시스템 전달함수 f_GF(Z)와 함께 도시된다.

f_GF(Z)=h_K(Z)*g_GF(Z) (20)

여기서 부호 *는 합성 작업을 나타낸다.

제 7 도로부터, 시스템 응답 함수 f_GF(Z)에서 주요 로우브는 진폭이증가 되었고 날카로와 졌으며(좁아짐), 사이드로우브 꼬리가 감쇄된 사이드로우브는 급속히 0으로 소멸된다. 따라서, 측정 심도로부터 이격된 지층에 흐르는 전류로부터의 영향은 필터 h_K(Z)가 탐사치에 대해 측정치 σ_M(E)를 계산된 도전율 값 σ_P(Z)로 변환하는데 사용될때 상당히 감쇄되어진다. 제 8 도는 도전율 판독치가 작은(표피효과가 거의 없는) 측정된 도전율 값 σ_M(Z)에 본 발명에 의한 분해 필터 h_K(Z)를 적용하여서 계산된 저항율 값들에 극적인 개선이 이루어진 것을 설명하고 있다.

제 9 도는 제 2 도에 도시된 바와같은 다수의 존데 응답 함수들에 분해 필터 방법을 적용하여서 생기는 시스템 응답함수들을 도해하고 있다.

지금까지, 구조적 요인 이론을 근거로하여 분해 필터를 얻기위한 방법이 설명되었다. 즉, 표피효과 현상이 무시될 수 있고 σ_F(Z)가 작은 방법이다. 그러나, 분해 필터를 결정하는 방법은 어느 주어진 도전율 값에서 얻어진 존데 응답함수 g_R(Z) (제 2 도 참조)에 대해서도 얻어질수 있다. 따라서, 제 2 도에 도시된 곡선들 각각은 유도 탐사치 σ_R(Z)을 처리하기 위한 분해 필터를 얻기 위하여 처리될수 있다. 그러나, 계산된 도전율에 대한 정확한 값은 실제 지층 도전율들이 적용된 분해 필터 h(Z)를 얻는데 사용된 존데 응답함수 g_R(Z) 를 만들어내는 동일 도전율 값과 기본적으로 같다면 이들 필터들을 사용할때에만 가능하다. 만일 도전율값이 그 값으로부터 상당한 양만큼 변한다면, 이같이 적용된 분해 필터(그리고 g_GF(Z)에 대해 0보다 상당히 σ_F(Z)로써 얻어진 분해필터)는 계산된 도전율 σ_D(Z)에 대해 오차가 있는 값을 만들어 낼 것이다.

전술한 바와같이, 존데 응답 함수 g(Z)은 상당히 비선형적인 방식으로 지층 도전율에 의해 좌우된다. 이 종속도는 표피효과라고 하며 쇼울더 효과를 감소시키는 어떤 방법이 사용되는 가에 무관하게 높은 도전율에서 분해에 큰 오차를 만들어낸다. (쇼울더 효과 현상을 감소시키는 선행기술의 방법에 대해서는 미합중국 특허 제3,166,709호 참조. 미합중국 특허 제3,166,709호는 모든 목적을 위하여 본 명세서에 사용된다). 따라서, 이상적인 상황은 지층의 극소하게 얇은 층을 나타내는 시스템 응답함수를 가져야 하기만 하는것은 아니므로, 지층 도전율에 관계없이 일정하여야 한다. 본 발명에 의하면, 일정한 시스템 응답함수를 얻는 방법은 지층의 도전율에 방정식(19)의 역 푸리에 변환에 의하여 얻어지는 분해 필터 h(Z)를 적용하는 것이다.

분해 필터 방법을 적용하는데 있어서, 2가지 기본적인 방책이 있다. 첫번째 방책은 상이한 도전율 범위들에 대해 여러가지 분해 필터들을 결정하는 것이다. 제어 신호를 근거로, 다수의 분해필터들중에서 적절한 분해필터가 선택되어지고 탐사 측정치에 적용된다. 예컨데, 1,500,1000,3000,5000 및 10000mmho/m의 도전율에 대해 얻어진 존데 응답 함수용으로 분해 필터들이 얻어진다. 제 9 도는 1,500,1000,3000,5000 및 1000mmho/m에서 측정된 존데 응답 함수용으로 얻어진 분해 필터들로부터 생긴 시스템 응답 함수를 도해한다. 제어신호로서, 도전율 측정치 σ_X(Z)의 직교 성분의 값은 표피효과에 따라 좌우되므로 이 성분이 사용된다.

쇼울더 효과를 감소시키고 표피효과도 역시 감소시키는 분해필터 방법을 적용하는 두번째 방책은 직교-위상 성분 σ_X(Z)와 같은 제어신호를 근거로하여 각 분해 필터 h(Z)의 디지탈 분해 필터 시행의 계수를 지속적으로 적용하는 것이다. 이 방법에 있어서, 디지탈 필터는 고정된 수의 계수 값들을 갖는 분해 필터응답 함수 h(Z)의 디지탈 분해 필터 시행이 결정된다. 다수의 지층 도전율에 대해서, 분해 필터들은 이 디지탈 필터에 의하여 시행된다. 이같은 시행들로부터, 함수의 한 값이 각 필터 시행으로 부터 취해지는 계수 함수를 한정하는 다수의 값들을 가질것이다. 가장 좋은 곡선을 다수의 분해 필터 응답함수들의 시행으로부터 얻어진 각 계수에 대해 다수의 값들에 적합시키는 곡선에 의하여, 각 계수가 도전율 변수의 함수인 다수의 계수함수들을 얻는것이 가능하다. 유도 탐사 측정치의 직교 위상 성분이 표피 효과의 크기에 따라 좌우되므로, σ_X(Z)는 계수 함수에서 도전율 변수로서 사용될수 있다. 그다음에 저항울 탐사 측정치를 계산하는데 사용되는 가장 좋은 분해 필터의 계수들을 결정하는 것이 가능하다.

표피 효과 보정

어떠한 지층에 대해서도, "표피 효과 오차 신호"σ_S(Z)는 실제 측정된 신호 σ_M(Z) 와 방정식(9)에 의하여 정의되는 구조적 요인 신호간의 편차로서 정의된다.

σ_S(Z)=σ_GF(Z)-σ_M(Z) (21)

단순한 지층 구조에서, σ_SR(Z)는 용이하게 계산될수 있다. 주어진 측정 지점에서 방정식(21)은 사상 적분으로서 하기와 같이 다시 쓰여질수 있다.

여기서 함수 g_S(Z,σ_F)와 g(Z,σ_F)는 각기 지층 도전율 σ_F를 표피효과 항σ_S(Z)와 측정된 도전율 σ_M(Z)으로 사상하는 응답 함수율이다.

방정식(22)의 응답함수의 정의로부터, 방정식(21)의 측정치에 대해 주어진 바와같은 동일한 관계가 응답함수에 대해서도 적용된다는 것을 알수 있다.

g_S=g_EF-g_M(23)

측정된 신호 σ_M(Z)는 복소량 (σ_R(Z)＋iσ_X(Z))이고 구조적 요인 신호는 필연적으로 실수이기 때문에, 오차 신호도 역시 복소수이어야 한다. 그러므로, 방정식(21)을 사용하여 다음과 같은 것이 얻어진다.

σ_M=σ_R＋iσ_X=σ_GF-(σ_SR＋iσ_X) (24)

더구나, 오차 신호의 허수부가 모든 허수 정보를 내포하여서, σ_X(Z)=-σ_SX(Z)으로 놓을수 있다(이 유도식에 있어서, 직접적인 상호 결합은 X-신호의 일부로서 나타나는 것으로, 무시되었다). 그리하여 실수부는 모란(Moran)의 논문에 밝혀진 표피효과 전개와 동일한 다음과 같은 식이된다.

σ_R=σ_GF-σ_SR(25)

유사한 방정식(22)의 전개는 대응하는 응답함수들의 관계를 준다.

g_R=g_GF-g_SR(26)

실제로 보통 사용되는 대표적인 집중된 코일 존데(미합중국 특허 제3,067,383호) 참조)에 대해 방정식(5)을 사용하여 계산된 함수 g_R(Z)가 제 2 도에 도시된다. g_GF함수g_GF(Z)도 또한 비교를 위하여 도시되어 있다. 제10(a)도는 여러 도전율의 값에 대한 오차 응답함수 g_SR(Z)을 도시하고 있다. 제10(a)도의 곡선들은 방정식(23)에 의하여 선택된 값 σ_F에서 g_GF(Z)와 g_R(Z)간의 편차를 취하므로써 제 2 도의 곡선들로 부터 얻어진다.

비록 유도 측정에 관련된 사상 과정(방정식(7))이 적절한 합성은 아닐지라도 그리고 분해 그 자체가 존재하지는 않을지라도, n가 일련의 샘플된 탐사측정치에서 n번째 샘플일 경우, 어떠한 필터가 순차적인 측정치 σ_R(n)에 적용되어도 된다. 만일 h(n)이 길이 N의 디지탈 FIR필터를 나타내고, g_GF(N)에 대한 역필터로서 설계된다면 순차적인 측정치 σ_R(n)에 h(n)의 적용은 분해합으로 표현된다.

여기서 σ_RD(j)는 j번째 샘플에서 필터된 측정치이다. 방정식(25)로부터 σ_R(n)을 대체하면 하기와 같이된다.

이 표현은 표피효과가 없는 분해된 신호인 항 h*σ_GF(여기서 *는 개별적인 합성 작업을 표시한다)을 포함한다. 방정식(28)은 동상 R성분 신호에 분해 필터의 적용은 σ_GF(n)의 적절한 분해와 함께 우측에 분해 오차 항에 σ_SR(n)의 분해로서 생각될 수 있다.

g(Z)가 g_R(Z,σ_F) 또는 g_SR(Z,σ_F)같은 g_GF(Z,σ_F)형태의 사상 함수를 나타낸다고 하면, σ_F를 g(Z)와 사상해서 생긴 신호에 h(Z)의 적용은 하기와 같이된다.

여기서 Zn은 n번째 샘플의 위치이다.

h(n)에 대한 필터 계수들은 일정하므로, 합은 적분내로 들어갈수 있다. (σ_F가 고정되어 있는 한) 따라서 방정식(29)는 다음과 같이 된다.

샘플들의 순서{g(n)}이 임의의 응답함수 g(Z)에서 취해진다면, 하기 연산은 필터된 응답을 설명하며, 결정될수 있다.

제 9 도는 제 2 도에 도시된 함수 g_R(Z,σ_F)의 샘플들에 이같은 연산을 한 결과를 도시한다. 제11(b)도는 제10(a)도에 도시된 함수 g_SR(Z)에 h(Z)을 적용하여 유도되는 분해오차 응답함수 f_SR(Z)를 나타내는 함수들의 셋트를 도해한 것이다.

모란(Moran)의 특허 및 논문에 의하여 동질의 매체에 대하여 허 또는 X성분 신호는 표피효과로 인하여 손실된 많은 정보를 내포하고 있다는 것이 밝혀졌다. 측정된 신호는 파라미터 L/δ의 확장으로 쓰여질수 있으며, 여기서

는 표피 심도이다.

σ_SR의 표현은 하기와 같고

σ_X는 하기와 같다.

방정식(33) 및 (34)의 표현에 대한 해당하는 존데 응답함수 g_SR(Z)와 g_X(Z)는 동질의 매체에 대하여 방정식(4)로부터 유도될수 있고 항 L/δ와 형태에 있어서 방정식(33) 및 (34)와 유사하다. 제10(b)도는 제 2 도와 제10(a)도에 도시된 바와같은 동일한 존데에 대해 존데 응답함수 g_X(Z)를 도시한다. 제10(a)도와 제10(b)도를 비교하면 곡선들간에 뚜렷한 유사성이 보여진다.

다시 제 2 도에서, g_GF(Z)와 g_R(Z)간의 가장 명백한 차이점은 존데로부터 먼 정보의 상대적인 손실이다. 이 먼 자계의 손실은 g_SR(Z)와 f_SR(Z)에서 다시 나타난다(제10(a)도 및 제11(b)도에서 제각기). 이 정보는 또한 중앙치에 관해 감소되었지만 g_X(Z)에 다시 나타난다(제10(b)도). g_X(Z)와 g_SR(Z)간의 이 유사성에 의하여, 본 발명은 동질 지층내의 주어진

_F에서 계산된 g_X(Z)를 대응하는 f_SR(Z)에 적합시킨다. 이 소기의 변환을 얻기 위한 하나의 방법은 한정된 충격 응답(FIR)필터를 사용하는 것이다. 그러나, g_X(Z)와 f_SR(Z)간의 편차도 역시 도전율

_F의 함수이기 때문에(이것은 방정식(33)과 (34)에 의하여 동질의 매체에 대하여 도해된다), 상이한 도전율 레벨에서 g_X(Z)의 f_SR(Z)에의 적합에는 상이한 적합 필터가 필요하다.

비록 이들 두 필터들의 어느정도 상세한 것은 상이할지라도, 둘의 주요평균 로우브는 필터 변환의 주요 작업이 존데로부터 큰 거리에서 지층의 부분들로부터의 영향을 증가시키는 것이므로 상당히 유사하다. 예컨데 1000밀리 모오에서

_X(Z)에 대한

_SR(Z)의 비는 10,000밀리 모오에서의 비와 다르므로 두 필터의 이득은 상이하다.

_X(Z)에 대한

_SR(Z)의 비가 α(

_X(Z))으로 표시되고 적절한 필터가 단위이득으로 정상화되어지면, 하기와 같은 항등식이 얻어진다.

여기서 b(n)은 이득을 갖는 적합 필터이고 b₁(n)은 단위이득으로 정상화된 동일한 필터이다. 이에 의하여 g_X(Z)의 f_SR(Z)으로의 소기의 변환이 두 단계로 되어질 수 있다. 즉 형상 변환 다음에 크기 변환이 된다. 크기 적합은 단순히 필터된 g_X(Z)와 f_SR(Z)곡선들 밑의 면적이 확실히 같아지게 한다.

상당히 널리 분리된 두 도전율 레벨에서 정상화된 필터들이 유사하다는 사실은 주요 적합 변환이 필터의 중앙 로우브라는 것을 제시한다. 본 발명을 위하여 널리 분리된 두 도전율에서 얻어진 두 필터의 정상화된 "평균"이 결정된다. 이 평균 필터 ba(n)이 모든 도전율 레벨에서 g_X(Z)에 적용된다. 도전율의 각 값에서, 필터된 g_X(Z)는 그 동일 도전율 레벨에서 대응하는 f_SR(Z)에 비교된다. 이 비교로부터 변환된 g_X(Z)의 크기가 f_SR(Z)와 같도록 조절하는데 필요한 승압 함수 α(

_X(Z))의 값들이 얻어진다. 이들 값이 곡선 적합되어 필터된 g_X(Z)를 f_SR(Z)에 가장 잘 적합시키는 함수를 구한다.

위치 j 에서 구조적 요인 도전율 측정을 위한 방정식(28)에 포함된 식은 하기와 같이 표시될 수 있다.

여기서 σ_DGF(j)는 표피효과가 없는 것이다. 방정식(25)를 사용하여 방정식(36)은 하기와 같이 다시 쓰여진다.

여기서 우측항은 분해 오차항이다. g_X(Z)의 f_SR(Z)와 승압 함수 α(

_X(j))로의 변환으로부터, 하기의 근사식이 얻어진다.

변환된

_X측정에 의한 표피효과 오차의 근사치는 보정된 분해 측정치를 만든다.

여기서 σ_F(j)는 페이서 분해 도전율 측정치로서 정의된다. 방정식(39)는 분해로써 다시 쓰여져서 하기식이 얻어진다.

f_F(Z)=h(Z)^*g_R(Z)+α(σ_X)[ba(Z)^*g_x(Z)] (40)

여기서 f_P(Z)는 탐사 시스템에 대한 시스템 응답함수이다. 제 2 도의 존데 응답곡선들을 갖는 탐사 존데에 대한 항α(σ_X(Z)). [ba(Z)^*g_x(Z)]의 구성이 제11(a)도에 도시된다.

제12도에서, 방정식(39)로 주어진 바와같은 본 발명의 페이서 처리를 시행하는 유도탐사 시스템의 블럭 다이아 그램이 도시된다. 유도탐사 공구(30)은 시추공(26)내에 와이어라인 케이블(28)에 의하여 매달린 것으로 도시되어 있다. 유도공구(30)은 지층 도전율 σ_F(Z)를 탐사측정치로 사상하는 존데 응답함수 g(Z,σ_F)를 갖는 존데(36)(설명을 위해, 간단한 2-코일 존데가 주어진다)을 포함하고 있다. 공구(30)은 또한 송신기 발진기(34)로 부터의 신호에 응답하고 수신기 R로부터 신호를 받아서 각 탐사측정치에 대해 동상의 σ_R(Z,σ_F) 및 직교 위상의 σ_X(Z,σ_F) 성분을 발생하는 위상 감응 검출기(32)를 포함한다. 대단히 정확한 직교 위상성분의 측정치를 얻는 이같은 공구의 하나가 본 명세서에 언급된 미합중국 특허출원 제271,367호에 밝혀진다. 비록 각 탐사측정치에 대해 동상 및 직교 위상성분 모두를 발생하는 탐사공구가 제12도에 도시되었을지라도, 본 발명의 어떤 특징은 동상 측정치만을 발생하는 공구에 동일하게 응용될 수 있다. 제12도가 각 도전율 측정치의 직교 위상성분을 발생하기 위한 단일 위상 감응 검출기를 갖는 공구를 도시하지만, 2개의 위상 검출기를 갖는 공구도 본 발명에 의하여 처리되는 두 위상성분을 발생하기 위하여 사용될수 있다.

제12도에는 또한 공구(30)에 의하여 얻어지는 유도 측정치를 처리하기 위한 처리장치(12)가 도시되어 있다.디먹스(demux)(16)은 공구(30)으로부터 수신된 각 탐사측정치의 두 성분을 분리한다. 동상성분을 분해 필터 장치(18)로 인가되고 잠정적으로 가산장치(24)로 인가된다. 직교 위상성분은 선형 필터장치(20)으로 인가된다. 분해 필터장치(18)은 구조적 요인 응답함수 g_GF(Z)를 근거로 하여 필터 응답함수 h(Z)를 시행한다. 필터함수 h(Z)의 유도는 상기에 나타나 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 h_K(Z)는 대표적인 집중된 코일 존데의 g(Z)와 합성될때 예리해진 중간 로우브와 감소된 사이드로우브를 갖는 시스템 응답함수를 만들어 내는 필터함수를 표시한다.

필터(18)의 출력은 분해된 도전율 측정치 σ_D(j)이며 쇼울더 효과가 감소된 처리된 측정치를 나타낸다. 필터(18)로부터의 출력은 가산장치(24), 그리고 처리된 탐사치로서 기록이 될수 있도록 기록기(14)로 인가된다. 디먹스(16)으로부터의 동상성분 측정치는 잠정적으로 가산장치(24)에 인가된다. 직교 위상성분 σ_P(j)의 페이서 처리와 연관되어 사용될때, σ_P(j)를 σ_D(j)와 혹은 σ_R(Z,σ_F)와 직접 가산하므로써 개선된 유도탐사치가 얻어질 수도 있으며, 이 경우 본 발명의 페이서 처리는 처리된 측정치에서 표피효과를 감소시킨다.

처리장치(12)는 또한 탐사측정치를 처리하여 직교 위상측정치를 선형 필터장치(20)과 증폭장치(22)로 구성된 비선형 필터장치에서 필터링하므로써 표피효과를 감소시킨다. 필터장치(20)은 상기 주어진 바와같은 선형 필터 응답함수 ba(Z)를 시행한다. 필터장치(20)으로부터의 출력은 미리 설정된 비선형 승압함수 α(

_X(Z,σ_F))에 따라 증포기장치(22)에 의하여 승압되며, 비선형 승압함수는 측정된 직교 위상성분 σ_X의 함수로서 변한다. 증폭기(22)로부터의 선(23)상의 처리된 측정치는, 가산장치(24)에서 분해된 도전율 측정치 σ_D(j)와 혹은 공구(30)으로부터 직접적인 σ_R(Z,σ_F)측정치와 가산될때 표피효과가 감소된 페이서 처리된 도전율 측정치 σ_P(j)로 되는 표피효과 보정계수를 나타낸다. 가산장치 (24)로부터의 출력은 σ_D(j)와 함께 유도탐사 궤적으로서 기록하기 위하여 기록기(14)로 인가된다. 바람직한 실시예에 있어서, 처리장치(12)는 일반 목적의 프로그램된 컴퓨터이다.

제13도에는, 여러 도전율에서 제2도에 도시된 존데 응답곡선에 대해 본 발명에 의하여 얻어지는 일정한 시스템 응답함수 f_P(Z)의 구성이 도시된다. f_P(Z)로 표시되는 시스템 응답은 1밀리 모오에서 10,000밀리모오까지의 범위에 걸쳐서 실제로 일정하며 소기의 예화되고 증가된 중앙로우브의 특성을 가지고 거의 0으로 감소된 사이드로우브를 갖는다.

제14도를 보면, 본 발명의 페이서 처리의 개선된 정확도를 설명하는 실제 자계 유도 탐사로부터의 짧은 단면이 도시된다. 제14도에 도시된 탐사치는 전달함수가 제 2 도에 도시된 유도공구를 사용하여 얻어졌다. 5개의 추적이 제14도에 도해되는데, SP(자연발생 전위), SFL전극 공구 추적, IL_M(중간심도 유도공구) 및 본 발명에 의하여 처리된(페이서 처리된 추적) IL_d측정데이타이다. 본 발명의 장점은 지역 A로 표시된 부분에서 극적으로 도해 되어있다. 이 지역에서, 곡선 IL_d로 표시되는 선행기술의 탐사측정치 처리방법은 낮은 저항율 값을 지시하는 반면에 페이서 처리된 IL_d데이타는 근본적으로 SFL곡선을 압도한다. A지역에서, SP곡선은 근본적으로 변화를 보이지 않는다. SP곡선에서 변화가 없는 것을 지역 A에서 성층의 침입이 거의 없음을 표시한다. 따라서, SFL전극 공구의 지시는 쇼울더 효과의 영향을 받지 않는 것으로 지층의 참된 저항율(혹은 그의 역인 도전율)을 정확히 나타내고 있는 것이다.

본 발명의 분해 및 표피효과 위상 보정의 장점은 또한 지역 A에서 설명되는데, 그 이유는 지역 A에서 나타나는 높은 저항율 값들과 양측에 위치하는 높은 도전율의 쇼울더 성층의 큰 대비때문이다. 존데 응답함수의 주요 로우브가 지역 A뿐만 아니라 양측의 쇼울더 성층에도 마치기 때문에(이것은 본 발명의 보정된 시스템 응답함수의 경우에도 사실이나), 상당한 표피효과를 겪는 쇼울더 성층의 높은 도전율은 지역 A에서 얻어지는 도전율 판독에 상당한 영향을 미친다. 그러나 높은 도전율의 쇼울더 성층이 있음에도 불구하고, 본 발명의 페이서 처리는 지역 A에 위치한 낮은 도전율의 성층의 도전율을 더 정확히 측정한다.

제15도에는 제 2 도의 존데 응답함수들에 의하여 표시되는 것과 같은 적층된 지층에서 표준 집중 코일 존데의 f_P(Z)의 구성이 도시된다. 제15도에 도시된 각 곡선은 곡선이 도시되는 위치에서 응답의 "스냇셧(Snapshot)")으로서 디스플레이 된다. 점선 곡선들은 전형적인 선행기술, 즉 고정된 분해에 뒤이은 정확한 구조적 요인 이론치로의 승압에 의하여 처리되는 바와같은 존데 응답을 나타낸다. 실선 곡선은 본 발명의 페이서 분해 처리에 의하여 얻어지는 일정한 시스템 응답을 나타낸다. 본 발명의 개선된 결과는 제15도에서 선행기술의 시스템의 변화하는 응답에 비하여 공구가 얇은 적층된 성층을 통과함에 따라 거의 일정한 시스템 응답 함수로부터 명백하다. 본 발명을 요약하면, 측정 심도로부터 이격된 지층에 흐르는 전류로부터의 불필요한 영향(쇼울더 효과)과 지층 도전율에서 선행변화를 갖는 존데 응답함수에서 비선형 변화의 효과(표피효과를 감소시키기 위하여 유도 탐사치를 처리하기 위한 방법 및 장치가 기술된다. 쇼울더 효과를 보정하기 위하여, 0도전율에서 얻어진 존데 응답함수(구조적 요인)는 주파수 영역으로 푸리에 변환된다. 윈도우 함수가 변환된 0도전율 존데 응답함수에 인가되어 단지 변환된 함수의 공간 주파수만을 미리 정해진 상한주파수까지 통과시킨다. 이 상한 공간 주파수는 변환된 0도전율 존데 응답함수가 최초로 0이 되는 첫번째 주파수보다 작게 되도록 선정된다.

표적 함수는 감소된 사이드 로우브를 갖는 시스템 응답함수 같은 소기의 응답함수를 만들어내도록 선정되어 쇼울더 효과를 감소시킨다. 변환되고 끝이 잘려진 존데 응답함수에 대한 표적 전달함수의 비가 형성되고 그 역 푸리에 변환이 취해져서 처리된 탐사치에 최소의 리플을 만들어내는 공간필터 함수를 얻는다. 쇼울더 효과에서 소기의 감소를 얻기 위하여 바람직한 표적 전달함수로서 카이저 윈도우 함수가 기술된다. 측정 심도로부터 이격된 지층에 흐르는 전류로부터 불필요한 영향의 감소는 분해방법에서 얻어진 공간 필터함수가 탐사측정치의 동상 성분 측정치와 합성될때 일어난다.

표피효과를 최소화하기 위하여, 본 발명은 직교 위상성분 σ_X(Z)가 표피효과 오차 보정성분을 만들어내는 필터함수에 의하여 필터되는 유도탐사측정치의 페이서 처리방법과 장치를 밝히고 있다. 이 성분은 분해된 동상 성분 측정치 σ_R(Z)(쇼울더 효과가 보정된)에 가산되어 쇼울더 효과 및 표피효과 모두가 보정된 처리된 탐사치를 만들어낸다. 표피효과 보정은 쇼울더 효과 보정과 관계없이 이루어져서 개선된 탐사치를 얻는다. 그 밖에도, 페이서 처리와 연관되어 사용될때 쇼울더 효과보정에 대해 기술된 분해방법은 구조적 요인 존데 응답 함수에 근거할때 어떠한 소기의 공구 시스템 응답함수를 얻기 위하여서 사용될수 있다. 또한, 표피효과 보정성분과 가산되기 전에 동상성분 측정치를 처리하기 위하여 미합중국 특허 제3,166,709호에 기술된 것과 같은, 쇼울더 효과 보정 및 탐사치 처리의 선행기술 방법 사용될 수 있다.

Claims (16)

1. 탐사장치가 탐사되는 지하지층의 도전율에 따라 변화하는 존데 응답함수를 가지며, 공간영역 존데 응답함수는 주요 로우브와 사이드로우브를 특징으로 하고, 각 측정치에서 각 측정심도로 부터 이격된 지층에 흐르는 지층 전류로 부터의 불필요한 영향을 감소시키는, 지하 시추공내의 여러 심도에서 유도 탐사장치에 의하여 취해진 지하 지층의 유도 측정치로써 시추공이 가로지르는 지층의 도전율 탐사치를 얻는 방법에 있어서, 상기 방법이 (a) 변환된 함수가 최초로 0으로 되는 주파수보다 작은 주파수에서 그 푸리에 변환의 끝을 자르므로써 0도전율에서 얻어진 존데 응답함수를 윈도우하는 단계, (b) 윈도우내의 주파수를 포함하는 표적 전달함수를 선정하는 단계, (c) 끝이 잘려진 변환된 0도전율 존데 응답함수와 0도전율 공간영역 존데 응답함수와 합성될때 최소의 사이 드로우브를 갖는 시스템 응답함수로 되는 표적 전달 함수로부터 공간영역 필터 응답함수를 발생하는 단계, 및 (d) 각 측정치에서 각 측정심도 지점으로부터 이격된 지층에 흐르는 지층 전류로부터의 불필요한 영향이 감소되는 처리된 탐사치를 얻기 위하여, 공간영역 필터 응답함수를 탐사측정치와 합성하는 단계를 특징으로 하는 유도탐사방법.
2. 제 1 항에 있어서, 탐사되는 지하지층의 도전율에 따라 변화하는 실성분과 허성분을 지닌 공간영역 존데 응답함수를 가지며, 존데 응답함수의 실성분이 지층도전율 분포를 동상성분들로 변환시키고 존데 응답함수의 허성분이 지층 도전율 분포를 직교 위상성분들로 변환시킨 동상성분과 직교 위상성분으로 각 탐사측정치가 이루어지고, 지층 도전율로서 존데 응답함수에서 변화의 영향을 감소시키는, 지하로 시추되는 시추공내의 여러 심도에서 유도탐사장치에 의하여 취해진 지하 지층의 유도측정치로써 시추공이 가로지르는 지층의 도전율 탐사치를 얻는 방법으로서 상기 방법이 (a) 지층 도전율의 함수로서 존데 응답함수에서 변화를 나타내는 보정성분 측정치를 얻기 위하여 미리 정해진 비선형 공간 필터링 함수에 따라 직교 위상성분 측정치를 필터링(filtering)하는 단계, 및 (b) 측정된 지층 도전율에서의 변화에 대한 존데 응답함수에서의 변화가 감소되는 처리된 탐사측정치를 얻기 위하여 동상성분 측정치와 보정성분 측정치를 가산하는 단계를 특징으로 하는 유도탐사방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 측정치에서 각 측정심도에 관하여 이격된 지층에 흐르는 지층전류에 대한 불필요한 영향과 측정된 지층 도전율에서의 변화에 대한 존데 응답함수에서의 변화 영향이 감소되는 처리된 탐사치를 얻기 위하여 필터시킨 직교 위상성분과 합성된 공간 필터 응답을 가산하는 단계를 특징으로 하는 유도탐사방법.
4. 제 3 항에 있어서, 지층 도전율의 단계 변화를 위하여 공간영역 필터 응답함수가 처리된 탐사치에서 최소 리플(ripple)을 만들도록 표적 전달함수를 선택하는 것을 포함하는 표적 전달함수 선택 단계를 특징으로 하는 유도탐사방법.
5. 제 4 항에 있어서, 표적전달 함수가 끝이 잘려지고 변환된 0도전율 존데 응답함수에서 잔류 주파수를 포함하는 카이저(kaiser) 윈도우 함수인 것을 특징으로 하는 유도탐사방법.
6. 제 5 항에 있어서, 공간영역 필터 응답함수가 표적전달 함수대 끝이 잘려진 변환된 0도전율 존데 응답함수의 비로 결정되는 것을 특징으로 하는 유도탐사방법.
7. 제 3 항에 있어서, 필터되고 승압된 직교 위상성분 측정치가 지층 도전율의 변화에 따라 존데 응답함수의 실성분에서의 변화를 나타내는 보정성분 측정치를 형성하도록, 직교 위상성분 측정치를 필터링하는 단계가 승압(boosting)함수에 따라 각각의 필터된 직교 위상성분 측정치의 진폭을 승압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탐사방법.
8. 제 7 항에 있어서, 직교 위상성분 측정치를 필터링하는 단계는, (a) 편차 함수가 표피효과 오차함수를 포함하도록, 0도전율에서 얻은 존데 응답함수와 다양한 지층 도전율에서 얻은 존데 응답함수 사이의 편차를 결정하는 단계, (b) 각각의 표피효과 오차함수를 제 1 필터 함수와 합성하는 단계, 및 (c) 제 2 필터 함수가 미리 결정된 비선형 공간 필터링함수를 포함하도록, 존데 응답함수의 허성분에 인가될때 각각의 도전율값에서 분해된 표피효과 오차함수와 대략 동일한 함수를 발생하는 제 2 필터 함수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탐사방법.
9. 제 8 항에 있어서, 0도전율 존데 응답함수가 유도탐사장치의 구조적 요인(geometrical factor)인 것을 특징으로 하는 유도탐사방법.
10. 제 3 항에 있어서, 미리 결정된 비선형 공간 필터링 함수에 따라 직교위상 성분측정치를 필터링 하는 단계는, (a) 직교위상 성분 측정치를 미리 결정된 선형 필터링함수와 합성하는 단계, 및 (b) 미리 결정된 비선형 공간 필터링 함수를 얻기 위하여 단계(a)의 선형필터 전달함수가 크기 승압함수와 작용하며, 필터되고 승압된 직교 위상성분 측정치가 지층도전율의 변화에 따라 존데 응답함수의 실성분에서의 변화를 나타내는 보정성분 측정치를 형성하도록, 각기 필터된 직교 위상성분 측정치의 진폭을 승압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탐사방법.
11. 탐사공구가 탐사되고 지하지층의 도전율에 따라 변화하고 주요로우브와 0이 아닌 사이드로우브를 특징으로 하는 공간영역 존데 응답함수를 갖는 존데를 가지며, 각 측정치에서 각 측정심도로부터 이격된 지층에 흐르는 지층전류로부터의 불필요한 영향(쇼울더효과)을 감소시키는, 지하 시추공내의 여러 심도에서 유도탐사공구에 의해 취해진 지하 지층의 도전율 측정치로부터 유도탐사치를 발생하는 유도탐사장치에 있어서, 상기 장치가 (a) 존데 응답함수가 지층 도전율 분포를 동상성분으로 변환시킨 각각의 도전율 측정치에 관한 동상성분을 발생하는 수단을 포함하는 탐사공구를 시추공내의 여러 심도에 위치시키며, 상기 공구로 그리고 상기 공구로부터 신호들을 전달하는 전선 케이블을 포함한 위치결정 수단, (b) 0도전율 존데 응답함수의 푸리에 변환을 변환된 함수가 최초로 0이되는 주파수보다 작은 주파수에서 끝을 자르고, 표적전달 함수대 끝이 잘려진 변환된 0도전율 존데 응답함수의 비의 역 푸리에 변환이 존데 응답함수와 합성될때 최소 사이드로우브를 갖는 시스템 응답함수를 만들도록 표적 전달함수를 선택함으로써 분해 필터링 수단의 필터 응답함수가 0지층 도전율에서 얻은 존데 응답함수로부터 유도되도록, 쇼울더 효과가 감소된 분해된 도전율 측정치를 발생하기 위하여 동상성분 측정치에 응답하는 분해 필터링 수단을 포함하여, 쇼울더 효과를 감소시키기 위하여 이 측정치를 처리하기 위한 도전율 측정치에 응답하는 처리장치, (c) 분해된 측정치를 시스템의 탐사치로서 기록하기 위하여 상기 처리장치와 상기 위치결정수단에 응답하는 기록기를 특징으로 하는 유도탐사장치.
12. 제11항에 있어서, 탐사공구가 탐사되는 지하지층의 도전율에 따라 변화하는 실성분과 허성분을 지닌 공간영역 존데 응답함수를 갖는 존데를 가지며, 지층 도전율에 따라 존데 응답함수에서의 변화영향(표피효과)을 감소시키는, 지하시추공내의 여러 심도에서 유도탐사 공구에 의해 취해진 지하지층의 도전율 측정치로부터 유도탐사치를 발생하는 유도탐사장치에 있어서, 상기 장치가, (a) 존데 응답함수의 실성분이 지층도전율 분포를 동상성분으로 변환시키고 존데 응답함수의 허성분이 지층 도전율 분포를 직교 위상성분으로 변환시킨 각각의 도전율 측정치에 관한 동상성분과 직교위상 성분을 발생하는 수단을 포함하는 탐사공구를 시추공내의 여러 심도에 위치시키며, 상기 공구로 그리고 상기 공구로부터 신호들을 전달하는 전선 케이블을 포함한 위치결정수단, (b) (1) 비선형 필터링수단의 필터 응답함수가 0지층 도전율에서 얻은 존데 응답함수와 상이한 지층 도전율에서 얻은 존데 응답함수의 실성분 사이의 편차로 부터 얻은 편차함수로부터 유도되도록, 표피효과 보정성분 측정치를 발생하기 위하여 직교 위상성분 측정치에 응답하는 비선형 필터링수단, (2) 분해된 동상 도전율 측정치를 표피효과 보정성분 측정치와 가산함으로써, 감소된 표피효과를 갖는 페이서(phasor) 처리된 탐사측정치를 발생하기 위하여 동상성분 측정치와 상기 비선형 필터링 수단에 응답하는 가산수단을 포함하여, 표피효과를 감소시키기 위하여 이 측정치를 처리하는 도전율 측정치에 응답하는 처리장치, (c) 페이서 처리된 측정치를 시스템의 출력탐사치로서 기록하는 상기 처리장치와 상기 위치결정수단에 응답하는 기록기를 특징으로 하는 유도탐사장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 감소된 쇼울더 효과와 표피효과를 갖는 측정치를 얻기 위하여 분해 필터링 수단의 출력신호와 비선형 필터링 수단의 출력신호를 결합하는 장치를 특징으로 하는 유도탐사장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 비선형 필터링 장치가, (a) 편차함수의 평균으로부터 얻은 필터 응답함수에 따라 직교 위상성분 측정치를 필터링하는 선형 필터링수단, (b) 표피효과 오차보정 성분을 얻기위하여 상기 선형 필터링수단으로부터 필터된 성분을 승압하며, 존데 응답함수의 허성분과 편차함수로부터 유도된 이득함수가 측정된 지층 도전율 변수의 크기에 따라 비선형적으로 변화하는 증폭장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탐사장치.
15. 제13항에 있어서, 동상성분 측정치와 직교 위상성분 측정치를 발생하는 상기 장치가 각각의 측정심도에서 성분 측정치를 연속적으로 발생하기 위하여 단일위상 감응검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탐사장치.
16. 제13항에 있어서, 동상성분 측정치와 직교 위상성분 측정치를 발생하는 상기 장치가 각각의 성분 측정치에 관한 위상감응검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탐사장치.

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