EP0242424B1

Electromagnetic array profiling survey method

Abstract

This record has no abstract on file.

EP0242424B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 9

Term

Term ended

Expired 23 May 2006, 20.3 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

15 claims: 15 independent, 0 dependent

  1. 1
    An electromagnetic geophysical survey method, wherein the variations in the earth's magnetic field are measured in at least two horizontal non-parallel directions at a fixed reference point in a survey area, and wherein variations in the earth's electric field are measured simultaneously with the measurement of the variations in the magnetic field along a survey line in the survey area, said method comprising the step of measuring variations in the electric field parallel to the survey line at a plurality of points spaced so as to sufficiently sample spatial variations of the electric field along the survey line. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren, bei dem die Variationen des irdischen Magnetfeldes in zumindest zwei horizontalen, nicht parallelen Richtungen bei einem festen Bezugspunkt in einem Vermessungsgebiet gemessen werden und bei dem Variationen des irdischen elektrischen Feldes gleichzeitig gemessen werden mit der Messung der Variationen des Magnetfeldes entlang einer Vermessungslinie in dem Vermessungsgebiet, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:Messen von Variationen des elektrischen Feldes parallel zu der Vermessungslinie bei einer Vielzahl von Punkten, die so unter Abständen angeordnet sind, daß sie die räumlichen Variationen des elektrischen Feldes entlang der Vermessungslinie ausreichend erfassen. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique, dans lequel les variations du champ magnétique terrestre sont mesurées dans au moins deux directions horizontales non parallèles en un point de référence fixe d'une surface à explorer, et les variations du champ électrique terrestre sont mesurées simultanément avec la mesure des variations du champ magnétique terrestre le long d'une ligne d'exploration de la surface à explorer, ledit procédé comprenant l'étape de mesure des variations du champ électrique parallèlement à la ligne d'exploration en une pluralité de points espacés de manière à échantillonner de manière suffisante les variations dans l'espace du champ électrique le long de la ligne d'exploration.
  2. 2
    An electromagnetic geophysical survey method as described in claim 1, characterized in that the two directions in which the earth's magnetic field is measured are orthogonal to one another. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Richtungen, in welchen das irdische Magnetfeld gemessen wird, orthogonal zueinander sind. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux directions dans lesquelles le champ magnétique terrestre est mesuré sont perpendiculaires l'une à l'autre.
  3. 3
    An electromagnetic geophysical survey method as described in claim 1 or 2, characterized in that one of the directions in which the variations in the earth's magnetic field is measured is substantially parallel to the survey line. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Richtungen, in welcher die Variationen des irdischen Magnetfeldes gemessen werden, im wesentlichen parallel zu der Vermessungslinie ist. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une des directions dans laquelle sont mesurées les variations du champ magnétique terrestre est essentiellement parallèle à la ligne d'exploration.
  4. 4
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 1 to 3, characterized by:- providing a direct current controlled source of electrical excitation of the earth's surface;and- simultaneously measuring the electric field excited in the earth's surface by the direct current controlled source at a plurality of points with spacing sufficiently close to adequately sample all variations of the electric field along a survey line. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: - Bereitstellen einer gesteuerten Gleichstromquelle für die elektrische Anregung der Erdoberfläche;und- gleichzeitiges Messen des in der Erdoberfläche durch die gesteuerte Gleichstromquelle angeregten elektrischen Feldes bei einer Vielzahl von Punkten mit ausreichend dichtem Abstand, um in angemessener Weise alle Variationen des elektrischen Feldes entlang einer Vermessungslinie zu erfassen. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon lune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que : - il est créé une source commandée de courant continu pour l'excitation électrique de la surface terrestre ;et- on mesure simultanément le champ électrique provoqué à la surface terrestre par la source commandée de courant continu en une pluralité de points dont l'espacement est suffisamment rapproché pour échantillonner de manière adéquate toutes les variations du champ électrique le long de la ligne d'exploration.
  5. 5
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 1 to 4, characterized in that the step of measuring the variations in the earth's electric field parallel to the survey line consists of measuring the variations in the potential differences between one or more pairs of adjacent electrodes in electrical contact with the earth and dividing the measured potential difference between each pair of adjacent electrodes by the distance between that pair. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens der Variationen des irdischen elektrischen Feldes parallel zu der Vermessungslinie darin besteht, daß die Variationen der Potentialdifferenzen zwischen einem oder mehreren Paaren benachbarter Elektroden in elektrischem Kontakt mit der Erde gemessen werden und die gemessenen Potentialdifferenzen zwischen jedem Paar benachbarter Elektroden durch die Entfernung zwischen diesem Paar dividiert werden. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape de mesure des variations du champ électrique terrestre parallèlement à la ligne d'exploration consiste à mesurer les variations de différences de potentiel entre une ou plusieurs paires d'électrodes adjacentes en contact électrique avec le sol, et à diviser la différence de potentiel mesurée entre chaque paire d'électrodes adjacentes par la distance entre cette paire.
  6. 6
    An electromagnetic geophysical survey method as described in claim 5, characterized in that the electrodes are spaced at substantially equal intervals along the survey line. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden unter im wesentlichen gleichen Intervallen entlang der Vermessungslinie angeordnet sind. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les électrodes sont espacées à des intervalles essentiellement égaux le long de la ligne d'exploration.
  7. 7
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 1 to 6, characterized in that the survey line is substantially straight. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermessungslinie im wesentlichen gerade ist. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la ligne d'exploration est essentiellement droite.
  8. 8
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 4 to 7, characterized in that the variations in the potential differences between each pair of adjacent electrodes are measured simultaneously. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Variationen der Potentialdifferenzen zwischen jedem Paar benachbarter Elektroden gleichzeitig gemessen werden. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les variations de différences de potentiel entre chaque paire d'électrodes adjacentes sont mesurées simultanément.
  9. 9
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 4 to 7, characterized in that the variations in the potential differences between each pair of adjacent electrodes in a group of adjacent electrodes consisting of less than all the electrodes are measured simultaneously and the measurements for each of the groups are made sequentially. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Variationen der Potentialdifferenzen zwischen jedem Paar benachbarter Elektroden in einer aus weniger als all den Elektroden bestehenden Gruppe benachbarter Elektroden gleichzeitig gemessen werden und die Messungen für jede der Gruppen sequentiell durchgeführt werden. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les variations de différences de potentiel entre chaque paire d'électrodes adjacentes dans un groupe d'électrodes adjacentes ne comprenant pas toutes les électrodes sont mesurées simultanément et que les mesures pour chaque groupe sont effectuées successivement.
  10. 10
    An electromagnetic geophysical survey method as described in claim 9, characterized in that at least one of the electrode pairs in one group is also a member of the adjacent group. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Elektrodenpaare in einer Gruppe auch ein Element der benachbarten Gruppe ist. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins une des paires d'électrodes dans un groupe fait aussi partie du groupe adjacent.
  11. 11
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 1 to 3 or 5 to 10, further characterized by:simultaneously with the measurement of the variations in the magnetic field, and the measurements of the electric field parallel to the survey line, measuring variations in the earth's electric field orthogonal to the survey line at the plurality of points. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 10, weiterhin gekennzeichnet durch: ein gleichzeitig mit dem Messen der Variationen des Magnetfeldes und den Messungen des elektrischen Feldes parallel zu der Vermessungslinie durchgeführtes Messen der Variationen des irdischen elektrischen Feldes orthogonal zu der Vermessungslinie bei der Vielzahl von Punkten. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ou 5 à 10, caractérisé en ce que, simultanément avec les mesures de variation du champ magnétique et les mesures du champ électrique parallèle à la ligne d'exploration, on mesure les variations du champ électrique terrestre perpendiculairement à la ligne d'exploration en la pluralité de points.
  12. 12
    An electromagnetic geophysical survey method as described in claim 11, characterized in that the step of measuring the earth's electric field orthogonal to the survey line consists of measuring the variations in the potential difference between a pair of electrodes in electrical contact with the earth, situated on a line orthogonal to the survey line, and dividing the measured potential difference by the distance between the electrodes. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens des irdischen elektrischen Feldes orthogonal zu der Vermessungslinie besteht aus Messen der Variationen der Potentialdifferenz zwischen einem Paar von Elektroden in elektrischem Kontakt mit der Erde, welche sich auf einer Linie orthogonal zu der Vermessungslinie befinden, und Dividieren der gemessenen Potentialdifferenz durch die Entfernung zwischen den Elektroden. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de mesure du champ électrique terrestre perpendiculaire à la ligne d'exploration consiste à mesurer les variations de différence de potentiel entre une paire d'électrodes en contact électrique avec le sol, situées sur une ligne perpendiculaire à la ligne d'exploration, et à diviser la différence de potentiel mesurée par la distance entre les électrodes.
  13. 13
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 1 to 12, further characterized by the step of simultaneously measuring the variations in the earth's magnetic field in a vertical direction at a plurality of points along the survey line. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt des gleichzeitigen Messens der Variationen des irdischen Magnetfeldes in einer vertikalen Richtung bei einer Vielzahl von Punkten entlang der Vermessungslinie. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en outre par l'étape de mesure simultanée des variations du champ magnétique terrestre dans une direction verticale en une pluralité de points le long de la ligne d'exploration.
  14. 14
    An electromagnetic geophysical survey method as described in any of claims 1 to 13, further characterized in that said measured variations in the magnetic and electric fields being transformed into frequency components, a method of deriving the conductivity of the earth below the survey line characterized by:- calculating as a function of frequency the horizontal component of the earth's magnetic field orthogonal to the direction of the measured electric field at each of the survey points from the measurements of the magnetic field in the two non-parallel directions;- calculating as a function of frequency the impedance at each survey point, the impedance being the ratio between the measured electric field at that point and the horizontal component of the earth's magnetic field orthogonal to the direction of the measured electrical field;- calculating by a weighting process equivalent to applying a low pass filter to the electric field in wavenumber space with a cutoff wavenumber for the filter that varies substantially inversely proportional to the effective depth of penetration into the earth of an electromagnetic wave of that frequency for predetermined frequencies the weighted averages of the impedances such that the number of impedances entered into each weighted average increases with decreasing frequency;and- calculating the distribution of conductivity in the earth below the survey line as a function of depth from the weighted averages of the impedances. Elektromagnetisches geophysikalisches Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Variationen des magnetischen und elektrischen Feldes in Frequenzkomponenten transformiert werden, ein Verfahren zum Herleiten der Leitfähigkeit der Erde unterhalb der Vermessungslinie, gekennzeichnet durch: - Berechnen als eine Funktion der Frequenz der horizontalen Komponente des irdischen Magnetfeldes orthogonal zu der Richtung des gemessenen elektrischen Feldes bei jedem der Vermessungspunkte ausgehend von den Messungen des Magnetfeldes in den zwei nicht parallelen Richtungen;- Berechnen als eine Funktion der Frequenz der Impedanz bei jedem Vermessungspunkt, wobei die Impedanz das Verhältnis ist zwischen dem gemessenen elektrischen Feld an diesem Punkt und der horizontalen Komponente des irdischen Magnetfeldes orthogonal zu der Richtung des gemessenen elektrischen Feldes;- Berechnen der gewichteten Mittelwerte der Impedanzen durch einen Gewichtungsprozeß äquivalent der Abwendung eines Tiefpaßfilters auf das elektrische Feld im Wellenzahlenraum mit einer Grenzwellenzahl für das Filter, welches sich im wesentlichen umgekehrt proportional zu der effektiven Eindringtiefe in die Erde einer elektromagnetischen Welle jener Frequenz für vorbestimmte Frequenzen verhält, so daß die Anzahl der Impedanzen, welche in jeden gewichteten Mittelwert eingegeben werden, mit abnehmender Frequenz zunimmt;und- Berechnen der Leitfähigkeitsverteilung in der Erde unterhalb der Vermessungslinie als eine Funktion der Tiefe von den gewichteten Mittelwerten der Impedanzen. Procédé d'exploration géophysique électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que lesdites variations mesurées des champs magnétique et électrique sont transformées en composantes de fréquence et qu'un procédé pour déduire la conductivité du sol au-dessous de la ligne d'exploration est caractérisé par : - le calcul, en fonction de la fréquence, de la composante horizontale du champ magnétique terrestre perpendiculaire à la direction du champ électrique mesuré en chacun des points d'exploration à partir des mesures de champ magnétique terrestre dans les deux directions non parallèles ;- le calcul, en fonction de la fréquence, de l'impédance en chaque point d'exploration, l'impédance étant le rapport entre le champ électrique mesuré en ce point et la composante horizontale du champ magnétique terrestre perpendiculaire à la direction du champ électrique mesuré ;- le calcul, au moyen d'un procédé de pondération équivalant à appliquer un filtre passe-bas au champ électrique dans un espace à nombre d'ondes avec un nombre d'ondes de coupure pour le filtre qui varie essentiellement de manière inversement proportionnelle à la profondeur de pénétration effective dans le sol d'une onde électromagnétique de cette fréquence, des moyennes pondérées des impédances pour des fréquences prédéterminées, de manière que le nombre d'impédances introduites dans chaque moyenne pondérée augmente quand la fréquence diminue ;et- le calcul de la distribution de conductivité dans le sol au-dessous de la ligne d'exploration en fonction de la profondeur, à partir des moyennes pondérées des impédances.
  15. 15
    A method of deriving the conductivity of the earth as described in claim 14, characterized in that the weighted averages of the impedances are calculated by a weighting process equivalent to convolving the electric field along the survey path with a zero phase, finite length weight function, the width of the weight function for each frequency being determined by selecting an appropriate width, obtaining a weighted average impedance using the selected function, using the weight average so obtained to calculate an apparent depth of penetration, comparing the calculated depth of penetration to the expected depth of penetration, using the difference between the calculated and expected depths to assist in the selection of a more appropriate width, and repeating the process iteratively until a predetermined accuracy of calculation of the depth of penetration is obtained. Procédé pour déduire la conductivité du sol selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyennes pondérées des impédances sont calculées au moyen d'un processus de pondération équivalant à combiner le champ électrique le long du trajet d'exploration avec une fonction de pondération de longueur finie et de phase zéro, la largeur de la fonction de pondération pour chaque fréquence étant déterminée en choisissant une largeur appropriée, en obtenant une impédance moyenne pondérée utilisant la fonction choisie, a utiliser la moyenne pondérée ainsi obtenue pour calculer une profondeur de pénétration apparente, à comparer la profondeur de pénétration calculée à la profondeur de pénétration prévue, à utiliser la différence entre les profondeurs calculée et prévue pour contribuer à la sélection d'une largeur plus appropriée, et à répéter le processus de manière itérative jusqu'à ce que soit obtenue une précision prédéterminée du calcul de la profondeur de pénétration. Verfahren zum Herleiten der Leitfähigkeit der Erde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gewichteten Mittelwerte der Impedanzen berechnet werden durch einen Gewichtungsprozeß äquivalent dem Falten bzw. Konvolvieren des elektrischen Feldes entlang des Vermessungspfades mit einer Nullphasen-Gewichtungsfunktion endlicher Länge, wobei die Breite der Gewichtungsfunktion für jede Frequenz bestimmt ist durch Auswählen einer angemessenen Breite, Erzielen einer Impedanz gewichteter Mittelwerte unter Verwendung der ausgewählten Funktion, wobei der so erzielte Gewichtungsmittelwert verwendet wird, um eine scheinbare Eindringtiefe zu berechnen, Vergleichen der berechneten Eindringtiefe mit der erwarteten Eindringtiefe, Verwenden der Differenz zwischen der berechneten und erwarteten Tiefe, um die Auswahl einer angemesseneren Bereite zu unterstützen, und iteratives Wiederholen des Prozesses bis eine vorbestimmte Berechnungsgenauigkeit der Eindringtiefe erzielt ist.
Independent claims15