NO309883B1 - Detektering av fluider med elektroseismikk hvor det elektriske potensial ogsÕ mÕles relativt et isolert basispunkt - Google Patents

Description

Den herværende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et utstyr for påvisning av væske i undergrunnen, nærmere bestemt av den art som er angitt i henholdsvis patentkrav 1 og patentkrav 12. Oppfinnelsen omhandler således detektering av fluider med elektroseismikk hvor det elektriske potensial også måles relativt et isolert basispunkt.

Med "væske" i undergrunnen menes i denne forbindelse særlig vann eller hydrokarboner som opptrer i porøs berggrunn.

Den vanligst benyttede fremgangsmåte til påvisning av væsker i undergrunnen er ved hjelp av seismiske undersøkelser ved bruk av akustiske bølger fra en seismisk kilde på eller nær overflaten. Det er kjent at de seismiske bølger blir reflek-tert av grensesjiktene mellom berglag, og slike refleksjoner kan benyttes til å kartlegge strukturer under overflaten.

For å oppnå bedre resultat er det i den senere tid benyttet tredimensjonale seismiske oversikter, særlig innen olje-industrien. Disse fremgangsmåter har imidlertid alle sine ulemper og virker heller dårlig med hensyn til å påvise væsker i undergrunnen.

I tillegg til hydrokarboner er det også viktig å påvise andre underjordiske væsker slik som vann til bygg- og anleggsvirk-somhet og til andre formål.

Det er også foreslått fremgangsmåter for påvisning av underjordiske væsker ved hjelp av eksisterende utstyr, men avhengig av elektriske fenomener. Amerikansk patent 2,054,067 beskriver en fremgangsmåte hvor forandringer i jordens motstand mellom to elektroder forårsaket av en akustisk ladning blir målt og benyttet til å tilveiebringe opplysninger om den underjordiske struktur. Amerikansk patent 2,354,659 beskriver en fremgangsmåte som benytter den likestrøm som kan bli generert når fluida forflyttet ved et seismisk sjokk returnerer til sin opprinnelige plass. Disse fremgangsmåter genererer imidlertid enten signaler som er for svake til å påvise eller måle nøyaktig, eller er brukbare kun ved meget små dyp.

Det er også foreslått fremgangsmåter som måler jordens spesifikke motstand på forskjellige steder og er avhengig av variasjonen i jordens elektriske spesifikke motstand i nærvær av ledende væsker for å angi nærvær av slike væsker, men dette har vist seg være av begrenset virkning.

Likeledes henvises det til U.S. patentskrifter nr. 3,599,085, 3,975,674 og 4,009,609.

Amerikansk patent 4,904,942 beskriver en fremgangsmåte for påvisning av ledende fluider i undergrunnen ved å generere en seismisk impuls på eller nær jordens overflate og bruke elek-troniske eller magnetiske følere for å påvise et elektromagnetisk signal generert av en dipolbevegelse i et område som inneholder to ikke-blandbare fluider.

De foretrukne følere som er omtalt, er to stavlignende elektroder plassert fra hverandre med en avstand på omtrent 4,6 - 610 meter hvorved stavene er drevet ned til det første vann-nivå under overflaten, og hvorved det fortrinnsvis benyttes en geofongruppe av følere. Elektrodene er eventuelt serie-koplet med et batteri til en transformators primærspole, mens dens sekundærspole er forbundet via et smalbåndfilter med et registreringsapparat som måler de elektriske svingninger som blir generert.

Fremgangsmåten fremlagt i denne oppfinnelse måler det elektriske potensial mellom to elektroder plassert i jorden og benytter en sedvanlig seismisk geofongruppe av mottakere og et sedvanlig arrangement, idet mottakerne er anordnet for normal seismisk virksomhet.

Det er funnet ut at denne fremgangsmåte ikke gir nøyaktige resultat og særlig har et lavt signal-støy-forhold som van-skeliggjør tolking av resultatene.

Det er funnet ut at det kan oppnås et bedre resultat dersom det elektriske potensial mellom ett sted og et basispunkt isolert fra jorden blir målt og sammenlignet med det elektriske potensial mellom et annet sted og basispunktet.

Ifølge oppfinnelsen er det anvist en fremgangsmåte for å påvise en væske i undergrunnen, hvilken fremgangsmåte omfatter utløsning av et seismisk støt som passerer gjennom jorden og måling av det elektriske potensial generert av sjokket fra det seismiske anslag som påvirker og blir påvir-ket av berggrunnen under overflaten, hvilken berggrunn inneholder væsken, på i det minste to forskjellige steder, hvilken fremgangsmåte utmerker seg ved at man går frem i henhold til de arbeidstrinn som er angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1.

Ifølge oppfinnelsen er det også skaffet til veie utstyr for påvisning av nærvær av en væske i undergrunnen, hvilket utstyr omfatter dels midler for utløsning av et seismisk sjokk på eller nær jordens overflate, dels midler til å måle og sammenligne elektriske potensial generert ved gjensidige påvirkning mellom det seismiske sjokk og væsken som befinner seg i porøs berggrunn på to eller flere steder, idet utstyret utmerker seg ved de konstruktive detaljtrekk som er angitt i den karakteriserende del av patentkrav 12.

Med elektrisk isolert menes at det ikke er noen elektrisk leder som forbinder de to signaler, f.eks. de danner ikke forbindelse til en elektromagnetisk innretning slik som en transformator, et voltmeter, ammeter osv. Fortrinnsvis blir signalet fra hvert sted ledet til et separat inngangstrinn i en forsterker som genererer et signal proporsjonalt med forskjellen i elektrisk potensial eller spenning ved hver elektrode og den felles jord, hvilken kan være en flytende vir-tuell jord.

I én utførelse av oppfinnelsen omfatter utstyret ifølge oppfinnelsen midler til å påvise og måle det elektriske potensial generert på to forskjellige steder av et seismisk sjokk som passerer gjennom væskeholdig berggrunn, og til å sammenligne elektriske potensial på disse to steder ved hjelp av et sammenligningsmiddel for derved å indikere nærvær av væskeholdig berggrunn, i hvilke midler det finnes detekteringsmid-ler som er i stand til å fange opp elektriske signaler generert i jorden, og utstyret med unntak av disse detekterings-midler lar seg isolere elektrisk fra joden, og i hvilket utstyr de elektriske signaler fra hvert av stedene kan holdes elektrisk isolert fra hverandre til de blir matet inn i sam-menligningsmidlet.

Det seismiske sjokk kan genereres ved å benytte vanlig utstyr og fremgangsmåter som med en hammer og plate, sprengstoff, en vibrasjonskilde eller andre kjente middel; sjokket kan være en vedvarende oscillasjon eller en impuls. Fortrinnsvis omfatter midlet til måling og sammenligning av det elektriske potensial elektroder som kan plasseres på eller i jorden, og som er forbundet med en elektrisk krets hvor det elektriske potensial fra hver av elektrodene kan måles i forhold til et ikke-jordet basispunkt, og disse to elektriske potensialer kan sammenlignes for å indikere nærvær av væskeholdig grunnfjell.

Den elektriske krets kan omfatte en forsterker forbundet med elektrodene, og til hvilken signalene fra hver elektrode overføres, og et datafangst- og registreringsmiddel forbundet med forsterkeren for å registrere det således genererte signal.

Fortrinnsvis omfatter det ikke-jordede basispunkt utstyrets og datafangst-kretssystemets skrog som er elektrisk isolert fra jorden.

Fortrinnsvis er det i det minste to par elektroder plassert i eller på jorden, og fortrinnsvis blir signalet fra de to elektroder i hvert elektrodepar matet inn i separate kretser og er isolert fra hverandre og jord, det vil si de er "flytende" .

I bruk er elektrodene i oppfinnelsens fremgangsmåte fortrinnsvis anordnet i elektrodepar som omfatter en indre og en ytre elektrode basert på avstanden fra den seismiske kilde.

Med indre og ytre elektroder eller elektrodepar menes indre og ytre i forhold til det punkt hvor det seismiske sjokk ut-løses, dvs. nærmere eller lengre fra dette punkt. Dette kan oppnås ved å ha fire elektroder fortrinnsvis plassert med innbyrdes avstand symmetrisk på en rett linje fra det punkt hvor det seismiske sjokk genereres, i dette skrift kalt den seismiske kilde, med to elektrodepar på motsatte sider av den seismiske kilde.

Fortrinnsvis er den innerste elektrode i hvert par plassert så nær den seismiske kilde som mulig.

Å være plassert på motsatte sider av det punkt hvor det seismiske sjokk utløses, vil si at dersom det trekkes en første linje mellom elektrodene, og det trekkes en andre linje fra det punkt hvor det seismiske sjokk utløses, perpendikulært på den første linje, ligger krysningspunktet for disse to linjer mellom elektrodene.

Fortrinnsvis ligger elektrodene og det punkt hvor det seismiske sjokk utløses, i det vesentlige på en rett linje, med det punkt hvor det seismiske sjokk utløses, i det vesentlige midtveis mellom de to indre elektroder.

Hvert elektrodepar kan betraktes som en antenne, idet hver antenne består av en indre elektrode, som fortrinnsvis er så nær den seismiske kilde som mulig, hvor signalspenningene er høyest, og en ytre elektrode som er lengre borte.

Fortrinnsvis er antennene anordnet i en geofongruppe, og antennene i antenne-geofongruppen er anbrakt symmetrisk om den seismiske kilde, slik at det langs hvilket som helst flatt plan som passerer gjennom den seismiske kilde og en antenne, er en annen antenne plassert i lik avstand på andre siden av den seismiske kilde.

I en annen utførelse av oppfinnelsen er det et symmetrisk arrangement av elektrodene rundt den seismiske kilde, og selv om det mottas signaler fra begge sider av den seismiske kilde, blir bare ett signal benyttet.

I en foretrukken konfigurasjon er elektrodene plassert på motsatt side av og på linje med den seismiske kilde, og hvert elektrodepar måler den horisontale komponent av det elektromagnetiske felt mellom hver elektrodes to endepunkt.

Datafangst-kretssystemet som utgjør en del av føler- eller detekteringsmidlet, er fortrinnsvis fullstendig isolert fra joden og er en del av og har samme potensial som basispunktet, med unntak av at selve elektrodene er i kontakt med jorden, for at de skal kunne motta de genererte elektriske signaler.

Fortrinnsvis flyter datafangstsystemet ved en spenning lik den gjennomsnittlige jordspenning til enhver tid i et under-søkelsesområde, i praksis vil imidlertid en brøkdel av batte-riets forsyningsspenning bli benyttet til å drive datafangst-kretsen, men dette kan man se bort fra.

Fortrinnsvis er det middel til å kompensere for forskjeller i kontaktmotstanden som støtes på mellom elektrodene og jorden for hver elektrode i hvert elektrodepar, og dette Van oppnås for eksempel ved å forbinde hver elektrode med et separat inngangsforsterkertrinn og ta forholdsregler for å justere forsterkningen i dette inngangstrinn. Alternativt kan det være en varierbar resistor i hver krets, hvilken kan justeres for å utjevne motstanden i hver krets.

Forsterkeren vil forsterke spenningsforskjeller mellom de indre og ytre elektroder, hvilke nøyaktig representerer spen-ningene generert i sedimentet eller grunnfjellet på grunn av det symmetriske arrangement av antenne-geofongruppen, og det er truffet tiltak for kompensering for variasjoner i kontaktmotstanden mellom hver antennes indre og ytre elektrode.

I denne spesifikasjon er begrepet signal begrenset til spen-ningene generert ved seismiske impulser i berggrunn som inneholder væske, og begrepet støy er i denne sammenheng brukt til å beskrive alle andre påviste spenninger.

Det er uventet blitt funnet at oppfinnelsens fremgangsmåte for behandling av signalet og anvendelsen av elektroder relativt nær den seismiske kilde gir et mye bedre signal enn tidligere omtalte og benyttede fremgangsmåter og arrangementer. Det er særlig blitt uventet funnet at økning av elektrodenes avstand fra hverandre og fra den seismiske kilde øker mengden av støy i signalet.

Når avstanden mellom den indre og ytre elektrode i et elektrodepar økes ut over den riktige avstand, øker dette mengden av støy i forhold til signalmengden. Det er også funnet at når de indre elektroder i et elektrodepar blir flyttet bort fra den seismiske kilde, avtar signalstyrken.

I tidligere omtalte og benyttede fremgangsmåter for bruk av seismisk sjokk til påvisning av fluider eller fluidførende lag under jorden, er det benyttet en omfattende geofongruppe av mottakere som er plassert med relativt stor innbyrdes avstand for å oppnå en rekke signaler for analyse, og for å oppnå de nødvendige opplysninger, og dette står i kontrast til fremgangsmåten i den herværende oppfinnelse.

I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen, når berglagene er i det vesentlige flate, er vinkelen mellom en linje trukket fra den indre elektrode i hvert elektrodepar til det fluidholdige lag og en perpendikulær linje fra den seismiske kilde mindre enn fem grader og fortrinnsvis mindre enn to grader. I mange tilfeller vil dette tilsvare en avstand på overflaten mindre enn 2,5 meter.

Dersom det fluidholdige lag ikke er i det vesentlige flatt, dvs. ikke er i det vesentlige parallelt med jordorverflaten, blir antenneplasseringene forskjøvet et passende stykke, det vil si, antennemønsterets sentrum er ikke lenger den seismiske kildes posisjon, men ligger vertikalt ovenfor krysningspunktet for den kortest mulige linje trukket fra den seismiske kilde til laget med fluidet.

Elektrodene kan være laget av hvilket som helst egnet ledende materiale, og for å oppnå bedre kontakt, kan elektrodene være i form av metallstenger, f.eks. av rustfritt stål, drevet ned i jorden, f.eks. til en dybde av 0,1 til 2,0 meter. For å få bedre elektrisk kontakt, kan bakken som omgir elektrodene, eventuelt fuktes med en vannholdig væske, fortrinnsvis ionisk. Ved forhold med lite støy kan det oppnås tilfreds-stillende signaler når elektrodene er plassert i bakken.

Fortrinnsvis blir signalene fra hvert av føler- eller detek-teringsmidlene matet inn i en operasjonsforsterker slik som en differensialoperasjonsforsterker.

Differensialoperasjonsforsterkeren kan være av vanlig utfor-ming og drift, og har fortrinnsvis en god forsterkning over hele frekvensområdet 4 Hz til 4 000 Hz.

Det er fortrinnsvis tatt forholdsregler for isolering og balansering av signalene fra hver av elektrodene i antenne før de når differensialoperasjonsforsterkeren, for å gi maksimal fellesforkasting av elektromagnetisk støy. Denne balansering kan oppnås manuelt ved å gjøre som beskrevet i denne utfø-relse av oppfinnelsen, eller elektronisk ved å bruke egnet kretssystem. Fortrinnsvis er hver elektrode i hvert elektrodepar forbundet med et separat inngangsforsterkertrinn, og det er tatt forholdsregler for å justere forsterkingen av inntakstrinnet for én elektrode i hver antenne for forskjeller i kontaktmotstanden som støtes på mellom elektrodene plassert på bakken.

Signalet fra forsterkeren kan overføres til en datamaskin for behandling, lagring og analyse. I en foretrukken utførelse utføres datainnhentingen på en datamaskin som styrer et analog-digital datafangstkort, f.eks. et med mulighet til 12 bit følsomhet og programmerbare analoge rekker, stikkprøvefre-kvenser og stikkprøvetider.

Dataene kan lagres i datamaskinen som en datafil og vises og behandles (f.eks. støyopphevelse og filtrering) ved å benytte en vanlig program- eller regnearkpakke. Matematiske program i form av regneark eller makroer kan benyttes sammen med data-filene til hjelp ved tolking av variasjon i egenskapene i grunnfjell og fluidum under overflaten etter dybde (f.eks. type bergart, berggrunnens porøsitet og gjennomtrengelighet, fluidets ledningsevne, saltholdighet osv.) idet det benyttes en rekke forutsatte parametere slik som overliggende lags ledningsevne og akustisk forplantningshastighet.

Man mener at fremgangsmåten i den herværende oppfinnelse benytter en elektrokinetisk effekt hvor den seismiske bølge generert av den seismiske kilde passerer gjennom suksessive berglag, idet den undergår svekking, refleksjon og refraksjon på velkjent måte. Når den akustiske bølge passerer gjennom porøst grunnfjell som inneholder et fluidum, bevirker den relativ bevegelse i fluidumet og dettes vertsfjell på grunn av disses ulike sammenpressbarhet, hvilket kan få fluidumet til å bevege seg gjennom trange kapillarer i grunnfjellet. Denne bevegelse kan føre til at det skjer ladningsseparasjon, og at det dannes en elektrisk dipol. Denne induserte dipol kan forårsake en forstyrrelse i det svakt ledende medium i materialet i de overliggende lag, hvilken forstyrrelse for-planter seg oppover til jordoverflaten, mens den undergår noe svekkelse og spredning alt etter jordens karakter. Forstyr-relsen vil forplante seg mye raskere enn den seismiske bølge, og skulle teoretisk ha en hastighet lik lysets hastighet i samme medium.

I den herværende oppfinnelse er elektrodene elektrisk isolert fra hverandre, ulikt systemet beskrevet i amerikansk patent 4,904,942 hvor elektrodepar er forbundet gjennom en transformators primærspole, og det som måles, følgelig er en potensialdifferens mellom de to elektroder. Det var meget overras-kende at ved å måle det elektriske potensial mellom et sted og et jordisolert basispunkt og sammenligne dette med det elektriske potensial mellom basispunktet og et annet sted, oppnås det et bedre resultat sammenlignet med direkte måling av den elektrisk potensialdifferens mellom de to steder.

Fremgangsmåten og utstyret i den herværende oppfinnelse kan også benyttes til å påvise den øvre flate av en underjordisk væske.

Med den øvre flate av en væske menes det nivå hvor væskefasen blir hovedsakelig kontinuerlig, for eksempel når alt fritt rom i porøst grunnfjell blir fylt av væske. Det er det punkt hvor det porøse grunnfjells fluidummetning når 100 %, i mot-setning til det delvis mettede grunnfjell ovenfor. Når væsken er vann, kalles dette nivå vanligvis for vann-nivået.

Til påvisning av den øvre flate av en underjordisk væske, kan graden av samsvar mellom signaler fra to forskjellige steder benyttes til å måle dybden av vann-nivået.

De av et elektrodepar påviste elektromagnetiske signaler generert fra over væskenivået, viser vanligvis ikke en stor grad av samsvar med andre radialt innrettede elektrodepar, mens signaler generert fra under væskenivået, viser en stor grad av samsvar. I tillegg er signaler fra under væskenivået vanligvis av mindre størrelsesorden. Således kan væskenivået bestemmes.

De elektromagnetiske signaler fra andre kilder, viser til forskjell fra elektrokinetiske signaler ikke symmetri om punktet hvor det seismiske sjokk utløses (det seismiske skuddpunkt). Signaler fra en underjordisk væskes øvre flate eller nedenfor dette nivå får plutselig mye større samsvar mellom symmetriske antenner, dvs. signalene blir mye mer radialt symmetriske.

Ved påvisning av den øvre flate av en underjordisk væske blir signaler fra" to symmetriske elektrodepar eller antenner sammenlignet, og det punkt der de begynner å bevege seg sammen i fase, tilsvarer væskens øvre nivå. Dette skjer fordi elektrokinetiske signaler kommer fra vertikal bevegelse i fluidum direkte nedenfor det seismiske skuddpunkt, og det genererte elektriske felt er som et resultat symmetrisk om vertikal-linjen og skuddpunktet. Andre signaler slik som seismo-elektriske effekter, elektro-kapillære effekter osv. oppstår i delvis mettet jordsmonn, i et tilfeldig utvalg av områder i jordsmonnet borte fra punktene vertikalt nedenfor skuddpunktet. Disse andre signaler som kommer fra steder utenfor aksen, gir asymmetriske signaler til et antennepar anordnet om skuddpunktet.

En spesiell utførelse av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet som et eksempel med henvisning til medfølgende tegninger, hvor

Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av utstyrets arrangement på jordoverflaten og hvordan den seismiske puls og signalet går under overflaten. Fig. 2 er en graf over signalstyrke mot antennenes avstand fra den seismiske kilde. Fig. 3 er et diagram over den elektriske krets benyttet i utstyret. Fig. 4 er et eksempel på påvisning av et høytliggende vannfø-rende sjikt ved bruk av utstyret. Fig. 5 er et eksempel på resultat oppnådd ved bruk av en utførelse av oppfinnelsen sammenlignet med resultat oppnådd på samme sted under identiske forhold ved bruk av allerede kjent utstyr.

Ifølge fig. 1 omfatter utstyret en akustisk seismisk kilde 1 som frembringer en seismisk impuls 19 som bevirker fremstilling av elektrokinetiske signaler 21 som blir påvist av elektrodepar 3, 4. Utstyret var elektrisk isolert fra jorden med unntak av elektrodeparene 3, 4.

Ifølge fig. 2 var elektrodeparene 3, 4 eller antennene plassert i ulik avstand fra den seismiske kilde, og et elektrokinetisk signal ble oppnådd ved å benytte fremgangsmåten beskrevet ovenfor. Forsøket førte uventet til oppdagelsen av at det skjer en rask, ikke-lineær reduksjon av signalstyrken etter som antennene blir flyttet bort fra den seismiske kilde. Av denne grunn blir det foretrukket at de indre elektroder 3 er plassert så nær den seismiske kilde som mulig.

Det vises igjen til fig. 1 hvor elektroder 3 og 4, som parvis danner en antenne, er plassert med den nærmeste elektrode 3 anbrakt så nær den seismiske kilde som mulig, og de ytre elektroder 4 er anbrakt langt nok borte fra 3 til at de bare fanger opp en liten del av signalet. Skjermet kabel 6 med skjermen forbundet med en forsterkers 7 hovedlinje er forbundet med forsterkeren 7. Forsterkeren 7 er forbundet med en analog-digital omformer 8 og med en bærbar datamaskin 8a via en databuss 9. En separat kabel 6a forbinder en utløser 2 med den analog-digitale omformer 8 via en pulsformende krets 7a.

Det vises til fig. 3 hvor signalet fra hver elektrode 3 og 4 er direktekoplet til separate impedanstilpassede lavstøyfor-sterkere 10 som har en beskjeden forsterkning, f.eks. 20 db og et lavpassfilter som svekker radiobølger med opp til 70 db uten å forvrenge det elektrokinetiske signal, som er typisk i størrelsesorden 20 - 200 Hz. Lavpassfilteret virker også som et foldingsfilter (engelsk: anti-alias filter). Det ble funnet at benyttelsen av smalbåndfilter på 50 - 60 Hz som beskrevet i amerikansk patent 4,904,942, førte til kraftig for-vrenging av det elektrokinetiske signal, og filtrene ble vraket. Den avgitte effekt for hver førstetrinnsforsterker 10 blir sent til separate spenningsdelerkretser 11, 12. Den på den indre elektrode 12 er forhåndsinnstilt og benyttes til å innstille forsterkerens 7 totale forsterkning til den ønskede verdi. Signalet fra den ytre elektrode går til en variabel spenningsdeler 11 som lar støyspenninger sammenholdes med dem som kommer fra den indre elektrode. Begge spenningsdelere er kapasitivt koplet til en differensialforsterker 13. Det er en differensialforsterker 13 for hver antenne. Når støyen fra den ytre elektrode svekkes for å tilpasses støyen fra den indre elektrode, gir differensialtrinn 13 tilstrekkelig, f.eks. 60 db, felles støyforkasting til at elektrokinetiske signal kan måles uforvrengt. Fellesstøy, som hovedsakelig består av brumming fra hovedstrømledning (vanligvis 50 eller 60 Hz) og langbølgeradio-interferens (vanligvis mer enn 100 KHz), er typisk fra noen få millivolt til noen få volt ved elektrodene 3, 4, mens de elektrokinetiske signal sjelden er mer enn noen få millivolt ved disse elektroder. Signalene blir forsterket i 7, slik at en mikrovolt inn-signal er likt et kjent antall bits i datafangstsystemet. Utgangen i slut-trinnet er forbundet med en analog-digital omformertavle (A/D) 8 som tar stikkprøver med en passende hastighet, f.eks. 20 KHz pr. kanal, og som er plugget inn i en vanlig bærbar datamaskin 8a. Den analog-digitale omformingstavle (A/D) 8 og datamaskinen 8a håndterer alle utløsnings-, signalfangst-, visnings- og lagringsfunksjoner på vanlig måte. Signalet måles over to ganger det aktuelle tidsintervall, slik at den andre del kan summeres med den første del ute av fase ved hovedledningsfrekvenser, for å fjerne eventuell gjenværende nettstøy. Signal-støy-forhold målt ved hjelp av den herværende oppfinnelse er normalt over 10:1 og kan overstige 100:1. I tidligere beskrevne og benyttede fremgangsmåter har signal-støy-f orhold vært dårligere enn 1:1.

Det vises til fig. 1 hvor utløseren 2 i bruk aktiveres av den seismiske kilde 1 som sender en seismisk impuls ned gjennom jorden langs en bane 19. Utløserpulsen dannes av 7a og star-ter registreringen av et signal ved å skru på A/D-omformeren 8 og datamaskin-registreringsapparatet 8a. Når den seismiske puls treffer et lag 20 som består av et porøst og gjennom-trengelig sediment eller grunnfjell som inneholder væske, genereres et elektrokinetisk signal som går tilbake opp til overflaten langs en bane vist skjematisk som 21. Når signalet når overflaten, fanges det opp av elektrodeparene 3 og 4 og føres langs den skjermede kabel 6 til operasjonsforsterkeren 7, analog-digital-omformeren 8 og deretter til datamaskinen 8a. Datamaskinen lager da en graf over antennespenning med tid som kan tolkes for å angi dybden og beskaffenheten av det væskemettede grunnfjell under overflaten. Dette utstyr måler potensialdifferensen mellom enden av hver elektrode i elektrodeparene 3 og 4, hvilken differens fremkommer av de elektrokinetiske virkninger av den seismiske puls og utstyrets ikke-jordede skrog. Kretsen som er benyttet i den herværende oppfinnelse, sammenligner disse to potensialdifferenser for å lage grafen.

Det vises til fig. 4 hvor det ovennevnte utstyr ble benyttet til å lage en oversikt på et sted hvor det vannførende lag Bagshot Sand bryter frem. Den nedadgående seismiske impuls' flygetid er blitt omformet til dybde ved å bruke en egnet hastighetsmodell som vist i rubrikk 22 som beskriver paramet-

rene for inndata.

r

Det sees tydelig at. vann-nivå 23 markeres av spennings-registreringer fra to antenner som er ute av fase over vann-nivået og i fase eller sub-parallelle nedenfor dette. End-ringshastigheten i det elektrokinetiske signal i det vannfø-rende lag 24 definerer det vannførende lags gjennomtrengelighet, og denne kalkuleres og tegnes inn mot dybde i et diagram 25. Signalet fra Reading Beds 26, et lukket vannførende lag (engelsk: aquiclude) nedenfor Bagshot Sands, er hovedsakelig støy, og det kan ikke regnes ut noen gjennomtrengelighet. Støysignaler 27 definerer en delvis mettet sone i Upper

Chalk. Elektrokinetiske signaler fra under vann-nivå i Upper Chalk 28 definerer dets lave gjennomtrengelighet 29.

Siden utstyret tillater de elektrokinetiske signaler generert av seismiske impulser i sedimenter og grunnfjell å bli målt kvantitativt, kan disse signalers amplitude benyttes til å bestemme sedimentets sammensetning eller grunnfjellets litologi, når den mettede væske er av konstant sammensetning, eller den mettede væskes ledningsevne når sedimentet eller grunnfjellet er av ensartet karakter. For eksempel skiller signalet over Bagshot Sand 24 dette lag ganske klart fra Upper Chalk 28, og slike skiller er basert på forskjellen i Bagshot Sands og Upper Chalks litologi og er av geologisk betydning.

Det vises til fig. 5, hvor det ble gjort målinger på ett enkelt sted under identiske forhold, (i) idet det ble benyttet utstyr som var en utførelse av den herværende oppfinnelse som beskrevet i tegningene, og (ii) hvor det ble benyttet en instrumenteringsforsterker av høy kvalitet med oppsett som i Thompson-patentet nevnt ovenfor. Signalet oppnådd ved å benytte utstyr ifølge den herværende oppfinnelse er vist i 30, og signalet oppnådd med tidligere kjent utstyr er vist i 31. Det kan sees at det elektrokinetiske signal 30 registrert med utstyr ifølge den herværende oppfinnelse er hovedsakelig støyfritt og kan følgelig benyttes til videre kvantitativ og kvalitativ analyse. Signalet 31 oppnådd med tidligere kjent utstyr er både støyfullt og forvrengt og kan ikke benyttes uten feil til analyse.

Claims (15)

1. En fremgangsmåte for påvisning av væske i undergrunnen, hvilken fremgangsmåte omfatter utløsning av et seismisk støt som passerer gjennom jorden, og påvisning og måling av det elektriske potensial generert av sjokket fra det seismiske støt som påvirker og påvirkes av berggrunnen (20) under overflaten, hvilken berggrunn (20) inneholder væsken, på i det minste to forskjellige steder (3, 4), karakterisert ved at det elektriske potensial på hvert av de to steder (3, 4) også måles i forhold til et basispunkt som er isolert fra jorden, og det målte elektriske potensial på de to forskjellige steder sammenlignes for således å angi væskens nærvær ved hjelp av en sammenligningsinnretning (7, 8, 8a) som genererer et signal i forhold til forskjellen mellom de elektriske potensialer på de to steder.

2. En fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at signalet fra hvert av de to steder er elektrisk isolert fra hverandre.

3. En fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at sammenligningsinnretningen (7, 8, 8a) innbefatter en differensialoperasjonsforsterker (7), og at signalene fra de indre (3) og ytre elektroder (4) blir isolert og balansert før de når differensialoperasjonsforsterkeren (7).

4. En fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det elektriske potensial blir målt på hvert sted som den elektriske potensialdifferens mellom et ikke-jordet basispunkt og det elektriske potensial på nevnte sted.

5. En fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det elektriske potensial blir målt på hvert sted ved bruk av et følermiddel som innbefatter en elektrode (3, 4) i kontakt med jorden på hvert sted.

6. En fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at hver elektrode (3, 4) utgjør en del av et elektrodepar.

7. En fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det er to elektrodepar (3, 4) hvor hvert elektrodepar er plassert på motsatte sider av den seismiske kilde, som definert i dette skrift, og den elektriske potensialdifferens for hver elektrode i hvert elektrodepar (3), (4) blir målt og sammenlignet med den for den andre elektrode i elektrodeparet.

8. En fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at hvert elektrodepar (3), (4) omfatter en antenne, idet hver antenne består av en indre elektrode (3) og en ytre elektrode (4), og hvor antennene (3, 4) er anordnet i en geofongruppe, og antennene i antennegeofongruppen er anbrakt symmetrisk om den seismiske kilde (1), slik at det langs ethvert flatt plan som passerer gjennom den seismiske kilde (1) og en antenne, er en annen antenne plassert med lik avstand på andre siden av den seismiske kilde.

9. En fremgangsmåte ifølge krav 8, karakteri sert ved at vinkelen mellom en linje trukket fra den indre elektrode (3) i hvert elektrodepar til det fluidumbærende lag (20) og en perpendikulær linje fra den seismiske kilde (1) er mindre en to og en halv grader .

10. En fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 8 eller 9, karakterisert ved at avstanden fra den innerste elektrode (3) til den seismiske kilde (1) er mindre enn 2,5 meter.

11. En fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 6 til 10, karakterisert ved at den øvre flate av væsken i undergrunnen påvises, at fremgangsmåten innbefatter anvendelse av flere par elektroder (3) , (4) plassert i eller nær bakken på motsatte sider av det punkt hvor det seismiske sjokk utløses, at signalene påvist av hver elektrode eller elektrodepar (3), (4) sammenlignes, og at endringene i signalene og graden av samsvar mellom signalene utnyttes til å måle dybden for den øvre væskeflate under jorden.

12. Utstyr for påvisning av tilstedeværelse av en væske i undergrunnen, hvilket utstyr omfatter dels midler (1) for utløsning av et seismisk sjokk på eller nær jordens overflate, dels midler til å måle og sammenligne elektriske potensial generert ved gjensidige påvirkning mellom det seismiske sjokk og væsken som befinner seg i porøs berggrunn på to eller flere steder, karakterisert ved midler som er innrettet til å holde de elektriske signaler generert på hvert av to steder (3, 4) elektrisk isolert fra hverandre, og ved midler som er innrettet til å måle det elektriske poten sial på hvert av de to steder (3/ 4) i forhold til et basispunkt som er isolert fra jorden.

13. Utstyr ifølge krav 12, karakterisert ved at midler innrettet for utførelse av nevnte væskepåvis-ningsoppgave omfatter i det minste ett par elektroder (3, 4) tilpasset til kontakt med jorden, en forsterker (7) forbundet med elektrodene og til hvilken signalene fra elektrodene blir overført, og datafangst- og datare-gistreringsmidler (8) forbundet med forsterkeren (7) for registrering av de således genererte signaler.

14. Utstyr ifølge hvilket som helst av kravene 12 eller 13, karakterisert ved separate kretser for mating av signaler fra de to elektroder (3,4) til forsterkeren (7), elektrisk isolert fra hverandre og jord (15), og v e d midler for å isolere og balansere signalene fra de indre (3) og ytre (4) elektroder før de når differensialoperasjonsforsterkeren (7).

15. Utstyr ifølge hvilket som helst av kravene 12 til 14, karakterisert ved midler innrettet til å kompensere for forskjeller i den kontaktmotstand som støtes på mellom elektrodene og jorden for hver elektrode i hvert elektrodepar (3), (4), og at det i hver krets finnes midler innrettet til å kunne justeres for å utjevne støynivåer i kretsen for hver elektrode.