株式会社物理計測コンサルタント

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比抵抗
業務内容 >> 物理検層 >> 比抵抗

比抵抗
検層名 ノルマル検層(電気検層/ノルマル法)
測定原理
ノルマル法概念図
< ノルマル法概念図 >

 ノルマル検層(電気検層/ノルマル法)は、導電性のある液体に満たされた孔井内で地層に電流を流し、地層の比抵抗を連続して測定する方法です。
 等方均質媒体の地層では、電流電極Aのまわり等電位面は球面となり、その電位Vは均質の地層の比抵抗ρに比例します。つまり、

ρ=4πAM・V/I


です。
 ここで、A、Bが電流電極、N、Mは電位電極を示します。AMは電極間隔あるいはスペーシングといい、電極間隔を大きくするほどそれに比例して探査深度が深くなる関係にある一方、鉛直(孔井軸)方向の分解能が悪くなります。
 当社の電気検層は2極法(ノルマル法)を採用しており、異なる電極間隔(25cm, 100cm)のものを使用することにより、異なる探査深度の地層の比抵抗を取得します。実際の地層は均質でなく、また孔径や泥水の比抵抗などに影響され、電流電極Aのまわりの等電位面が歪み、実際は見掛けの比抵抗が測定されます。
 一般に花崗岩の比抵抗値は、健岩部では大きい値を示し、亀裂部や破砕帯では小さい値を示します。

 電気検層では、同時に地層の自然電位(SP)を連続的に測定します。
 自然電位は、孔井内電極Mと地上の電極N間の電位差を記録します。自然電位の発生機構としては、イオンを含む地層水が流動するときに生ずる流動電位と、濃度の異なる地層水によって生じる電気化学的電位があり、大部分が後者の効果であると考えられています。

 電気化学的電位には、拡散電位と膜電位があります。砂岩などの浸透層と頁岩からなる堆積層では、浸透層の泥水濾過水と地層水が接触し、生じたのが拡散電位です。また、頁岩には膜電位が生じます。普通、頁岩と砂岩の自然電位差をSP偏差と呼び、頁岩を零位として表します。

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比抵抗
検層名 マイクロ比抵抗検層
測定原理
マイクロ検層概念図
< マイクロ検層概念図 >

 この検層は、電気検層のノルマル法およびラテラル法比抵抗測定において電極A、電極M1、電極M2の間隔をそれぞれ1インチ(2.54cm)という短い間隔で、ゴム性の絶縁パットの中央に埋め込み、これを孔壁に圧着しながら孔壁近傍の比抵抗を連続的に測定します。

 測定は、薄層や泥壁の影響を取り除く為に、2インチノルマル値(2極法)と1インチラテラル値(3極法)をパルスの切換えによって行っています。また、測定電極内には、小型モータを装備し、地上のコントロール装置からこのモータでパットのアームを開閉できるシステムとなっており、このアームの動きにより孔径の変化も測定できます。

 泥水を利用した掘削では、浸透面にできたマッドケーキの比抵抗(1インチ−ラテラル法;M1〜M2)と泥水濾過水を含んだ浸透層の比抵抗(2インチ−ノルマル法;A〜M2)の関係より浸透層の判定に利用されます。つまり、2インチノルマル比抵抗の値が1インチラテラル比抵抗よりも高い値を示す箇所が、泥壁が形成されている箇所であると考えられます。

 泥水を利用した掘削では、電極間隔の長い電気検層(ノルマル法)で検知できない割れ目等の検出に有効であると考えられます。


マイクロ検層ツール
< マイクロ検層ツール >

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比抵抗
検層名 ガード比抵抗検層
測定原理
ガード比抵抗検層概念図
< ガード比抵抗検層概念図 >

 ガード比抵抗検層は、電流集束型電気検層の一種で、制御電極を用いて測定電流を強制的に地層中に流しこむように工夫されています。別名ラテロ3(LL3)検層ともいわれています。

 この検層ツールは、主電極(探査電極)Eと2つの制御電極(ガード電極)G1G2で構成されています。
 ガード電極G1G2は、探査電極Eとの等電位になるように設計されており、EG1間とEG2間の電位差が0になります。
 このため、探査電極からの測定電流は、ガード電極G1G2から流れる制御電流によって上下から水平方向に集束され、地層へ強制的に流しこまれます。

 測定電流を集束して地層へ流し込むため、孔内水の影響をほとんど受けず、孔壁深部の見掛比抵抗を測定できます。
したがって、ウォッシュアウトが存在する孔井環境や、泥水比抵抗の低い泥水環境(例えば塩分濃度の濃い海水泥水など)でも有効に測定できます。

 さらに、ノルマル検層(電気検層/ノルマル法)と比較して高い垂直解像度を有するため、薄層の検知に優れています。
 また、フラクチャーが発達した硬い岩石中では、ガード比抵抗検層はフラクチャーの指標にもなります。

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比抵抗
検層名 デュアル・インダクション検層
測定原理
インダクション検層概念図
< インダクション検層概念図 >

 インダクション検層は比抵抗検層の一種で、ノルマル検層(電気検層/ノルマル法)ガード比抵抗検層とは大きく原理が異なります。

 ツール内部には送信コイルと受信コイルが配置されており、送信コイルに交流電流を流すとツール周辺には磁場が生じます。この磁場が地層中を通過すると、ループ状のうず電流が誘起します。うず電流はさらに2次的な磁場を誘起し、これを受信コイルで受け取ります。

 地層中に発生したうず電流は孔井を取り囲むようなループで、その大きさは地層の導電率に比例します。導電率の逆数は比抵抗ですので、地層の導電率を測定することは、結果的に比抵抗を測定することになります。

 インダクション検層は電磁誘導を利用するため、孔内泥水の影響を受けにくく、探査深度が深い場合、泥水に侵されない領域の比抵抗(≒真の比抵抗)を得ることができます。また、孔内に満たされた液体が非導電性の場合でも、地層の比抵抗を測定できる検層種目です。また、導電率を測定しているため、インダククション検層は比抵抗の低い地層に有効です。

 デュアル・インダクション検層ツールは、受信コイルを複数使って、2種類の探査深度で測定できるようにしたものです。探査深度の深い方をディープ、比較的浅い方をミディアム、さらに補助電極の短いラテロ型比抵抗を同時に組み込み、探査深度が最も浅くした比抵抗値をシャローと呼んでいます。

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