JPS60501875A - 好ましくは多重サ−ミスタプロ−ブを使用する、海底温度勾配による地表下炭化水素の探索 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 好ましくは多重サーミスタプローブを使用する、海底温度勾配による地表上炭化 水素の探索発明の背景及び概要 本発明は、炭化水素鉱床を探索し、かつその特性を評価するのに温度測定を利用 する分野に存し、特に水底に設定された複数の測定場所において深さ数メートル のみにわたって取得された温度測定値を用いることに係わる。

例え゛ば１９８３年発刊のアメリカ石油地質学会会報所載の、エイチ・ジエイ・ マイアー等による１−ロッキー山脈地方の石油及びガスの集積と地熱異常との関 係ｊ　（ｉＶｌｅｙｅｒ、　Ｈ，Ｊ、ｅｔ　ａｌ、。

Ｔｈｅ　Ｒｅ１ａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎｏｍａ ｌｉｅｓ　Ｔｏ　Ｏｉｌ　Ａｎｄ　ＧａｓＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｉｎ　Ｔ ｈｅ　Ｒｏｃｋｙ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　Ａｒｅａ、Ａｒｎ、八ｓｓｎ、Ｐｅｔｌ 。

Ｇｅｏｌ、　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、１９８３　）に述べられているように、油田及 びガス田がしはしは、採算の取れる深さにおいて周囲の岩石よυ高温であること が知られている。Ｍｅ７ｅｒ等はロッキー山脈地方の６州の、２２カ所の油田及 びガス田について研究報告を行ない、それら２２カ所のうち少なくとも１５カ所 は採算の取れる深さで明白な地熱異常を有することを、温度検層及び密閉坑底測 定によって得られる値の幾つかはこれに該当しないもののドリルステムテストに 基づく結論として述べている。上記地熱異常の原因に関しＭｅｙｅｒ等は、深部 の流体の上昇運動が最も重大な要因であると結論付けている。同様にＭｕ　ｆ　 ｔ　ｉは米国特許第４，１２０，１９９号において、炭化水素鉱床に達していな い試掘坑内で温度勾配を測定し、測定値を炭化水素鉱床のおよその位置の指標と して利用することを提案している。この特許の水製するところによれば、単に深 さ５０〜１００フイートの領域で得られる測定値か−ら温度勾配を描き出す目的 で探索領域内に幾つかの浅い試掘坑を掘削することが場合によって実際的であシ 得、もし一連の測定値が季節変化を無視し得るほどの短期間に取得され得るので あれは、より浅い試掘坑が用いられ得る。

更に、深い海の海底の熱流測定は海底に数メートルの深さまで突刺さるランスを 使用して行なわれ、前記ランスはランスの長さに沿って互いに離隔する幾つかの （例えば６個の）温度測定デバイスを具備している。しかし、浅い水の水底の温 度勾配が上記のようなランスで測定された場合、該温度勾配は重要な情報を檀蔽 し、あるいは不明瞭にする諸影響に関して十分に補正され得ないと考えられる。

本発明の構成の一部として、少なくとも水深が数百メートルを下回る場合、重要 な情報を十分圧確かつ確実に読取るためにはランス単位長当たりの温度測定値の 数をはるかに多数とじなければならないことが判明した。

上述の公知先行技術に鑑みて、試掘坑を予備掘削する手間を必要としないが、炭 化水素近傍の熱対流を確実に表わす抽出可能な情報を全く含まない温度勾配測定 値を取得し、得られた測定値を処理して地表下の炭化水素の存在及び性質につい ての有用な情報とする方法を見出す必要があると考えられる。本発明の重要な諸 局面は、この必要を満たす方向へ向けられている。

本発明の非限定的な一具体例では、有望な地表下領域は地震学的調査のような諸 研究あるいは他の資料から得られる当該領域の地質に関する知識に基づいて選択 され、ま１こ情報は海底吻質の地表熱伝導率並びに長期にわたる（例えば季節的 な）海底水温変化に関して適宜見出される請求める熱伝導率は、コアを採取し、 通常のニードル探子による測定値から熱伝導率を見出すととζこよって測定され 得る。あるいは他の場合には、熱伝導率は地表下の岩屑構造に関する、他機に取 得され得る情報から見積られることも可能である。長期海底水温変イヒは、例え は問題の海底領域に残置される温度プローブによって測定され得、前記プローブ は海底の水温を十分な頻度で（例えは１時間毎、１日毎あるいは１週間毎に）十 分長期間にわたり（例えば少なくとも３〜６力月間、好ましくは１年間）記録す るべく構成されている。あるいはまた、季節的な海底水温変化を後述する海底温 度勾配から演鐸することもできる。

複数の測定場所は好ましくは地表下の地質に関する知識に多少とも基づいて、測 定場所から測定場所への温度勾配が不適当に反復しないように選択されるが、他 方−シ合った場所同士の間の温度勾配が唐突に変化するのを回避するべく十分近 接して設定される。例えば問題の領域が断層を含む場合、測定場所は断層面に対 して垂直な線上に設定され得、その際測定場所同士は断層付近ではよシ短い間隔 （２５〜１００メートル）を有し、その他の領域ではより長い間隔（１ｋｍ　） を有し得る。地表下の層が対称形の岩塩ドームを含む場合は、測定場所は十字形 に、あるいは規則的な格子状に設定され得、その際ドーム端部付近ではよシ密に （２５〜１００ｍ間隔）、Ｐ−ム端部から離れたところではよシ疎らに（０，５ ｋｍ間隔）設定され得る。ランスの長さに沿って互いに僅かに離隔し合って連な る複数個の温度測定デバイス（例えはメートル当たり２５〜１００個）のストリ ングを有し、問題の領域において海底に突刺さシ得る特別のランスが巻上げケー ブルに吊下された状態で、選択された測定場所を目掛けて発射され、海底に打込 まれる。あるいは他の場合には、自由落下する特別のランス／ｇツケージが船側 越しに投込まれ得る。前記パッケージは沈下して海底に達し、ランスを泥中に打 込む。必要な温度測定がなされた後、水中解放機構が始動され得、それによって 、球形ブイを具えた温度記録ノ（ツケージが海上に戻り、着脱可能なランスケー スは泥中に残される。

各温度測定デバイスによって一定期間内に連続的に測定される温度測定値が記録 され、その中から選択された測定値が海上の船へ音波で送信され、それらの測定 値は前記船において、ランスが十分深く、あるいは十分真直に打込まれたかどう か、送信された測定値が疑わしいあるいは無効のデータを指示しているかどうか 、当初選択された測定場所同士の間隔に修正の必要が有るか、もし有るならどれ ほどかといった諸要素のチェックに用いられる。典型的にはランスの型並びｌこ 地層により５〜２０分掛かるランス打込みの際の摩擦に基因する温度上昇のよう な一時的作用に関して本発明によシ補正を実施し得るほど十分な測定がなされた 後、ランスは次の選択された測定場所へ移動され、こうして上述の手損が総ての 測定場所について反復される。

その後ランスは回収され、記録された温度測定値が、測定デバイスが一定温度の 地層中に長期間残置されたなら記録したような温度に近似する平衡温度を各測定 場所の各深さについて見出すべく処理される。温度測定デバイスは互いに近接し て設置されているので、所与の測定場所における平衡温度対深さの記録は、実際 上はぼ連続的な温度勾配であると見做され得る。

長期にわたる（季節的な）海底水温変化に基因する海底−の熱伝播を考慮するこ とが本発明にとって重要であると判明した。

そのため、上記変化の作用は下方へ投影さ才ｔ、所与の測定場所の所与の深さで 測定された平衡温度のとの部分が該変化に基つくものであるかが調べられる。

（以下余白） 所与の測定場所の温度勾配が、長期海底水温表化の作用に関しての補正がなされ た後に、深さに対して実質的に線形であれば、このことは熱が全くあるいはほぼ 地表層のみをその熱伝導によシ通過して伝播するということを意味し、当該測定 場所の熱流は、上記のように補正された温度勾配と上記層の（コアから測定され るかまたは公知である）熱伝導率との積として見出され得る。補正後の温度勾配 が深さの一次関数ではな（、実質的に直線の一方の側に位置する曲線である場合 、このことは著しい流動（当該測定場所において地表層を鉛直に貫流する流体の 流れ）の存在を意味し、この測定場所の熱流は地表層を貫流する流体の流量と、 前記層の密度と、飽和媒体の熱容量と、この場所で測定される最上位及び最下位 の温度と、ペクレ数との関数として見出され得る。

各測定場所において上述のように規定される熱流は熱流マツプを描（べくプロッ トされ得、描かれたマツプは本発明によシ、付近の地表下戻化水素鉱床の位置を 指示し得る。更に、他機に取得され得る地質学的情報が海底下の層の地質学的モ デルの形成は用いられ得、このモデルは海底の物流のマツプと比較されて、モデ ルと熱流マツプとが十分に一致するまで修正され得る。

次りで海底温度が下方のモデル化された地表層へ、熱伝導率の深さに対する変化 、海底における堆積あるいは侵食、及び炭化水素の移動といった諸要素に関して 補正がなされたうえで投影され得、その結果マツプによって示された炭化水素が 適正温度で、商業的に有用となる行と十分長期にわたって熟成しているかどうか が決定される。上記の外、熱屈折並びに海底の地形等に僕する補正も本発明によ って適用され得る。

本発明の重要な一局面は、予備掘削された深い試掘孔内でではなく打込まれたラ ンスによ）深さ数メートルのみにわたって取得される温度測定値が、上述のよう にして測定されるのであれば、本発明によシ必要な信号−地質学的な時間におい て最近起こった炭化水素の移動に基因する海底熱流を表わす−をはるかに大量で あシ得る妨害的な諸影響から区別するのに用いられ得るということの認識である 。本発明の別の重要な一局面として、海底で得られるにせよ陸上で得られるにせ よ地表層の熱流測定値は存在する妨害的諸影響の考慮下に、炭化水素鉱床の熟成 温度及び時間を見積るために下方へ投影され得、その結果前記熟成の温度記録が 商業的に有用な炭化水素鉱床を示唆するかどうかが判明する。本発明の他の重要 な諸局面は、以下の詳細な説明によって明らかにする。

図面の簡単な説明 第１図は仮定の地表層（背斜構造）の鉛直方向断面と、前記層に関する１組の熱 流曲線であって、石油の、異なる地質年代に停止した熱対流をモデル化したもの とを示す。Ｎｕは地表熱温２図は海底の、仮定の岩塩ドームが存在する領域を見 上して描いた等探線マツプである。海底からキャップロックまでの深さをｋｍで 示し、また小円は温度測定場所を表わしている。

第３図は第２図の線３−３に沿った鉛直方向断面図である。

Ｑは、下方の岩塩ドームからの熱流である。

第４図は第２図の岩塩ドーム上方の海底において測定された熱流の等混線マツプ である（開放状態に囲んで示し、更に５０ｍＷｍ”間隔で等混線を描いた）。

第５図は第２図の線３−３に沿った断面図である第３図の示す地表層において測 定された熱流曲線である。

第６図は仮定の地表層（連続的によシ深く位置する複数個の岩塩ドームを含む） の鉛直方向断面と、前記層叢関する熱流曲＃（Ｘ１０−６ｃａ）・ｃｒｒＩ−２ ’　５ｅｃ−”　）とを示す。最も高温のドームはサワーガスを有する。熱流が 、残シのドームのどちらをポーリングするべきかの決定に用いられる。

第７図は別の仮定の地表層（岩塩ドーム端にケラ岩衝上断層が位置する）の鉛直 方向断面と、前記層に関する地表熱流曲線とを示す。

第８図は別の仮定の地表層【地表下に鉱脈が存在する）の鉛直方向断面と、前記 層に関する地表熱流曲線とを示す。地震学的調査から決定される潜在ポーリング 目標（平行線部分）は未知の浸透率を有する。高温である上記鉱脈構造は高い浸 透率を示唆する熱対流の存在を指示し、ワイルドキャット試掘の際には最も有望 である。

第９図は別の仮定の地表＃（成長断層）鉛直方向断面と、前記層に関する地表熱 流曲線とを示す。高温地表熱流域の方が、ポーリング場所として低温熱流域に優 る。

第１０図は更に別の仮定の地表層の鉛直方向断面と、前記層に□関する地表熱流 曲線とを示す。高温熱流ブライトスポット（地震学的断面図から位置決めされる ）が、浸透性の貯留層並びに該貯留層内に生じる熱対流の存在を指示する。

第１１図はカリフォルニア沖のサンタマリア海食のような沖合海食を示し、との 海食は未だ掘削されたことはないが、炭化水素鉱床度に関して地表熱流調査によ り評価され得る。海食を十文字に横切る１対の測定場所列によって高温地点が示 され得る。海食は、適正に加温された（即ち熟成された）炭化水素を有するには 新しいものほど高温でなければならない。このことは石油採掘権の賃貸取引以前 に、条件を最良にするべく実現され得る。

第１２図は本発明を具現するプロセスのフローチャートである。Ｋ（ｚｌは堆積 物の熱伝導率（Ｋ）の、深さくｚ）についての関数である。Ｔｗ（ｔｌは海底水 温（Ｔｗ）対時間（ｔｌである。Ｔ（ｚ、　ｔ）は各時間間隔ｔにおける深さ２ の温度（Ｔ）である。Ｔ　（ｚ）は深さによる温度勾配である。ｑ（ｘ−ｙ）は 海底の熱流マツプである。

第１３図は堆積物中で１個の温度検出デバイスによシ測定された、摩擦による加 熱を示すＴ（ｚ、ｔ）の−具体例を示す。点線は、シリンダの冷却に関し無限大 へ向かっての指数関数との適合を示す。

第１４図は、（Ａ）典型的な温度対深さ曲線、（Ｂ）ランスの海底への不十分な 貫入を示す曲線、及び（Ｃ）ランスにおける熱漏れあるいは電子部品の破損を指 示する浮動曲線各々の一例を示す。

第１５図は水の熱対流が地表堆積物を貫計る場合の温度勾配の形状を示す、補正 熱流は、温度勾配を、あるいは存在する熱対流に関して補正することによって決 定され得る。

第１６図は仮定の地表層（背斜構造）の鉛直方向断面と、下方へ投影されて等温 曲線を構成する地表熱流とを示し、前記投影によって貯留層温度が、熟成度分析 の一手段として見出される。

第１７図は地表熱流を、地震学的断面図のみからは決定されなかった二つの可能 な選択の一方、即ちどちらの反映構造（１または２）が石油トラップ上方に位置 するかを確認することによって地質学的モデルを調整するのに用いることを示す 。

第１８図は本発明の一具体例によって温度を測定する温度プローブの、一部を切 取った斜視図である。

合わせて第１９図となる第１９ａ図及び第１９ｂ図は本発明の局面の幾つかが適 用された温度測定用線形回路を示す。

合わせて第２０図となる第２０ａ図、第２Ｏｂ図及び第２０ｃ図は本発明の局面 の幾つかが適用された温度測定用多重回路を示す。

詳細な説明 本発明は、地質学的な時間の比較的最近に世界中の多（の地方で、炭化水素貯留 層内に重大な熱対流が生起したという見解、及びそのような熱対流による、地表 （例えば海底）へと向かう上方への熱伝達は大規模であるため、厚み数メートル の最上層の温度に影響する他の多数の要素から区別され得るという見解に常に基 づ（ものである。熱膨張率及び動粘性率がより高く、かつ密度、熱容量及び熱伝 導率がより低いため、水に溶解した、あるいは分離相として移動する炭化水素は 岩塩ドーム、断層、鉱脈等の構造に関連したトラップ並びに一定の層位トラップ への移動の間に単なる水の約２倍の熱を対流させると考えられる。

更に、炭化水素熱対流が現在起こっているかまたは地質学的な時間において最近 起こっていた場合、海底から出る熱の流れに大幅な異常が現われ得ると考えられ る。そのような熱流異常は、通常例えば岩塩ドームあるいは最近の噴火による貫 入部に関連した幅広い伝導性熱流上に重なり、なぜなら一方で岩塩及び火成岩、 他方で水成岩といった物質の熱伝導率の間ｌこは高いコントラストが存在するか らである。

更にまた、′本発明により発見され得る高温熱流域は、地表下の炭化水素の熱対 流が停止した後地質学的な時間においてきわめて長期間残存するものと考えられ る。例えば、第１図に示したような構造の二層多孔媒体における石油の熱対流を 有限要素モデル化すると第１図１こ示す類いの地表熱流が示され、その除液も急 峻な曲線は現在起こっている石油の熱対流に関するものであり、またその他の曲 線は石油の熱対流が図に記した年数だけ以前に停止した後の熱流に関する。

例１ 本発明の具体例が用いられ得る背景を非限定的に説明するものとして、アメリカ 合衆国のメキシコ湾岸沖に位置する岩塩ドームを仮定して考える。第２図は前記 岩塩ドーム及びその近傍を上から見上した等探線マツプである。閉じた曲線上の 数字は、ドーム上に位置する非浸透性キャップロックの等深値を示す。

第３図は第２図の線３−３における断面図である。岩塩のダイアビル形成は未だ 進行中であり、岩塩の、地衣へ向かっての押上げに関連して、炭化水素も岩塩に 隣接する浸透性岩石沿いに上方へ移動もしくは対流している（第３図の左側）。

上記炭化水素のトラップが構造の北東方（第２図１）の、岩塩ドームとキャップ ロックドの間に形成されている。第２図に小円によって示された場所で本発明ζ こより得られた温度勾配測定値が、第４図（こ示すような、熱流を１平方メート ル当たりのミリワット（ｍＷｍ−２）で表わす等混線マツプを描くのに用いられ 得る。第４図の閉じた等温線上の数字は、上記ｍＷｍ”を単位とする。第４図は 向き及び図示領域において第２図１こ合致し、また第４図中のＸ印は岩塩ドーム の中心ζこ一致する。第５図は、第３図に示す断面に沿った熱流を示す。第２図 〜第５図から、２５０ｍＷｍ−２の熱流に係わる等混線である最小円ζこよって 囲まれた最高温域が、ワイルドキャットで試錐井を掘削するのに最適の場所とし て知見され、その際十分有望な構造が地震学的断面図中ｔこも存在するかあるい は他の資料から知られていれば好ましい。

実施例２ 別の非限定的実施例として第６図に示されている如き構造を想定する。この図は 陸上の岩塩ドーム領域を縦断面図で表わしたものである。先ず地表に最も近いド ームをポーリングしその結果サワーガスが発生したと仮定する。これは炭化水素 が余りに長い間極めて高温に保持されていたため商業的に望ましい鉱床にはなり 得なかったことを意味する。次いで他の２つのより深い岩塩ドームをポーリング するものとする。本発明では中間の深さのト°−ムと最も深いド−ムとのうちい ずれをポーリングするかという選択を既に海底熱流マツプに関して説明した測定 と同様の地表熱流測定に基づいて行ない得る。中間深さのドーム又は最深部のト °−ムのいずれか一方が前記の地表最近傍のドームと比べてかなり低温であれば （これは本発明では地表熱流検出器を下方へ挿入することによって測定する）そ のより低温を示すドームの方がより有望なポーリング地点と言える。何故ならそ のようなドームの温度変遷の方が商業的に望ましい炭化水素を確実に形成せしめ たであろうと思われるからである。従ってこの実施例では本発明は地表測定によ り検出される最も高温の領域の近傍ではなくそこから離れた場所をポーリングす る実施例３ 別の非限定的実施例として第７図に示されている如き構造を想定する。これは組 成不明のダイアビル構造を示す沖合領域の縦断面図である。前記ダイアビル構造 はやはり構造不明の数個の衝上断層床に被覆されている。ここに示されている地 表下構造は全て有望なトラップ状石油採掘地であるように見える。ここで前述の 如き地表熱流測定を行な（、＋その結果第７図の如き曲線が得られたと仮定する 。この熱エネルギ流曲巌によれば前記ダイアビル構造部は高温領域（岩塩）であ るが、衝上新層部は全体的に低温であり従ってシエールの衝止断層であると考え られる。しかし乍らこれら衝止断層にも海面に近い側面に高温領域をもつものが 見られる。これは炭化水素がトラップ方向へ移動している証拠であるため最も有 望なポーリング地点と考えら更に別の非限定的実施例として第８図のｉｎき構造 を想定する。

この層はリーフの多い背斜構造を有し、（他のデータから）炭化水素対流が多孔 質リーフ内にあると考えられ、且つダレインストーンが構造の東端に向いている 。試掘は未だ行なわれてお札価格も決められていない。ここで重要なのはリーフ の多い鉱床が多孔質であってもその浸透率は低いかもしれないという問題である 。そうであれば炭化水素が商業的に見合うよう大量に存在しているとしても利益 にはつながらない。何故なら炭化水素の流動が困難になるからである。本発明に 従って地表熱流マツプを作成しその結果問題の領域が第８図の如き曲線で表わさ れたと仮定する。他の点では極めて有望と思われる該構造の東側面は全体的に均 等で大きな変化のない熱流を示し、そのため地質学的過去において最近重要な炭 化水素対流が生起したことはないという事実が判明する。これに対し中央の隆起 部では温度が遥かに高い。これは炭化水素の対流が存在し従ってその層が浸透性 を有することを意味する。このようにして最も有望なポーリング場所は構造の中 央部分であることが判明する。従ってこのブロックをめる競売にかなりの額を投 入することができ、且つ東側の構造部分には入札しないことで実質的な節約が可 能になる。

実施例５ 別の実施例として第９図の場合を考察する。この図は成長断層の多い領域を想定 しこれを地表下縦断面図で示したものである。実際、有望な炭化水素採掘地が余 りに多くあるため何処を最初にポーリングするかの決定は難しい。本発明によっ て作成した前記断面全体に係る熱流マツプが第９図に示されているｆｆ。

く成長断層の境界に沿って東側にピークを有し西側では変化しない形状の地表熱 流変化を示すと仮定すれば、最も有望なポーリング部所はこの高温領域の下とい うことになる。本発明では伝導熱流のみに基づく直線的熱勾配を観察する通常の 方法と異なり、゛（地表での流体移流に基づく）地表での非直線的熱勾配を観察 することによって問題の成長断層近辺の流体移動を測定することができる。前記 の場合は移動流体に伴う余分の熱によって局所的リプルが発生し、深さに起因し て生じる大規模な高熱流変化と重なり合う。

実施例６ 別の実施例として平坦プよ曖からなる地層構造を想定する。第１０図はその縦断 面図である。この断面には３つの「プライトスポット」層準を除けば注目すべき 点はない。このような情況では「プライトスポット」は地震調査におけるガス含 有層を著しく増大した形で表わすものであり、一般的には埋蔵ガスの存在を直接 示す。しかしながらポーリングされる「プライトスポット」のうち商業的に見合 うガスを含むものは半数に満たない。

本発明では本発明によって作成した地表熱流マツプにより最も有望な「ブライト スポット」を探査することができる。即ち地表での高熱流異常と合致する「ブラ イトスポット」を優先的にポーリングするのが最良ということになる。第１０図 ではブライトスポットＡが最も有望である。

実施例７ 別の非限定的実施例として、地表下層に有望な層序トラップをもつ複数のブロッ クに関するリースセールが予定されている場合を考察する。この場合は本発明に 従いこれらブロックの下方の得造全体に係る熱流表面プロフィルを作成すればど のブロックをめるべきかを判断できる（極めて高い熱流の変化を示すブロック） 。尚、熱流プロフィルは一方向のみか又は２次元までであってよく３次元の必要 はない。

実施例８ 最後の実施例として、これまで如何なるポーリングも行なわれたことがなく、存 在するかもしれない埋蔵炭化水素の地質学的時間における熱変遷が重要なファク ターの１つとなるような海食を想定し、特にこの海食の資源層内で炭化水素が適 切に熟成（ｃｏｏｋｉｎｇ）されているか否かを知りたいものとする。この場合 は前記資源層の構造空間を横切る単一線状に配置された複数の測定位置で測定し た地表熱流マツプを使用すれば地表での熱流量を得ることができる。この値は資 源層の深さでも同一であると考え得る。次いで地表と資源層との間の岩の熱伝導 率を推算することによりその時点での資源層の温度を計算する。この温度は資源 層の深さに平均熱伝導率を掛けた値で熱流を割り算することによりめられる。熟 成度分析には資源層の過去の温度変遷か必要であり、本発明を用いれば、この種 の分析の基準となる現在の温度を測定することができる。

一例としてカリフォルニア沿岸沖合のサンタマリアベイスン（５ａｎｔａ　Ｍａ ｒｉａ　Ｂａ５ｉｎ　）を考察する。ここでは最近かなりの石油及びガス埋蔵量 が新たに発見された。第１１図のライン１及び２に沿って本発明の熱′／ｉ測定 を行なっていればこの海食は全体がほぼ均等な高熱流を示す領域を構成している ことが判明したであろう。前記海食は熟成した炭化水素を含まない他の地質学的 に同年令の海食と比べて異常に高い温度を示すため前記データを該海食が地質学 的に若１，１という周知事実と組合わせれば、ポーリングを行なわなくてもこの 海食に熟成した（促って商業的に有用な）炭化水素が含まれているという結論か 得られたはずである。

典型的実施法 第１２図に海底鉱床（又は他の水中体）環境に適用した場合の本始明の典型的実 施プロセスの主要ステップを示した。第１ステツプは２つの主要パラメータ、即 ち測定場所区域における深さ２での熱伝導率Ｋを表わすＫ（Ｚ＋（この場合２は ランスの長さに沿った値）と、十分長い時間の間（例えば少なくとも３〜６ケ月 ）に十分な頻度（例えば毎時、毎日又は毎週）で測定される当該海底領域の時間 ｔでの水温Ｔｗを表わすパラメータＴｗ（ｔ）とをめるステップである。パラメ ータＫ　（ｚ）は例えば当該海底領域からコア試料を採取し、この試料を従来の 二−ドルプローノによる熱伝導率測定にかけることによってめ得る。

海底物質が問題の領域全体に亘ってほぼ均質であることがわかっていれば単一の コア試料を採取するだけでよい。そうでなければ、当該領域内に存在する種々の 材料を調べるべく十分な数のコア試料を採取しなければならない。海底下数メー トルまでの深さに亘って熱伝導率が変化しなければこの−ぞラメータは定数であ る。パラメータＴｗ（ｔ）は所定の方法でプログラムされ且つ当該領域内で所定 時間の間海底に放置されるレコーダに接続された温度プローブを用いて測定し得 る。この／ぞラメータは別の方法として後述の如き温度勾配からめることもでき る。

第２ステツプでは地震調査等々の如きデータ源に基づき地表上構造が成る程度判 明しているものとして、問題の地表上構造に適したノぞターンで測定場所を選択 する。この選択は測定が二重になるという欠点を回避すべく測定場所が互に十分 離れていると共に隣接測定場所間の温度勾配が激変しない程度に接近しているこ とが望ましいという事実を基準として行なわれる。例えば地表上構造が平坦な断 層を含む場合は、この断層と直交する線上で該断層の近傍では互に近接しく例え ば２５〜１００ｍの間隔）他の区域ではより大きい間隔（例えば１　ｋｍ　）を おくよう測定場所を決定するとよい。地表上構造が例えば直径約２ｋｍの岩塩ド ームを含む場合にはドームの縁の周りでは互に近接しく例えば２５〜１００ｍの 間隔）ド−ムから遠い区域ではより大きい間隔（例えば０．５　ｋｍ　）をもつ ような格子パターンに従って測定場所を決定し得る。

第３主要ステツプで（まランスを第１選択場所に妃Ｒし、海底下の所定の深さま で挿入し、一連の測定値Ｔ（ｚ、ｔ）即ち時間ｔに測定した深さ２での温度Ｔを 記録し、且つ少なくとも選択した測定値Ｔ（ｚ、ｔ）を遠隔測定器により水上の 船まで送信する。

第４ステツプではランスから音響的に遠隔送信された温度対時間測定値を水上の 船で受信し、そこでこれら測定値を電気信号に変換し、ランス位擢、有効データ が測定されて船まで送信されたか否か、等々のパラメータを確認すべくコンピュ ータにより予処理する。その結果、次の測定場所の選択又は全体的測定場所選択 を再検討するために使用し得る予備的熱流値が得られる。

１つの測定場所から１つの温度測定デバイス（深さ２）の出力毎に水上の船へ送 信される温度測定値を第１３図に示した。

この図では縦軸が特定深さの特定デバイスで測定した温度を表わし、横軸が時間 を表わす。原点からランスが選択測定場所で地層中に挿入される時点１＝０まで の間、ランス上の位置２にある特定測定デ、Ｓイスの温度はほぼ一定であり且つ 海底水温に該当する。時点１＝０でランスを地中に挿入するとランスの温度が急 激に上昇する。その原因の１つはランス挿入に伴う摩擦熱の如き過渡的要因にあ り、１つは地表下の温度がより高いことにある。その後温度は前記過渡的要因が 消失するため降下し続け、次第に平衡状態になる。次いでランスを取出すと摩擦 熱の如き過渡効果によって温度が再上昇する。

本発明では時間が無限大に近づく時の温度Ｔ（ｚ、ｔ）を測定する、即ち平衡温 度を近似するのが望ましい。これは現在の測定を図示したタイプの指数関数曲線 に合わせて調整することにより実現される。第１３図には連続温度曲線が示され ているが、実際には記録される測定値も遠隔測定器によって送信される測定値も 不連続時点で得られ、デジタル化される（デジタル値として記録され送信される ）。所定の深さ２に関する平衡温度はオーストラリアのフイジクス（Ｐｈｙｓｉ ｃｓ　）誌、１９５６年第９号、１６７〜１７９は−ジに記載のジェー・シー会 イエーガー（Ｊ−ａｅｇｅｒ、Ｊ、Ｃ，）著「完全導体の円柱によって内側が制 限された無限領域内での熱伝導（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅａｔｉｎ　 ａｎ　Ｉｎｆｉｎｉｔｅ　Ｒｅｇｉｏｎ　Ｂｏｕｎｄｅｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｌｌ ｙ　ｂｙ　ａＣｉｒｃｕｌａｒ　Ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｏｆ　ａ　Ｐｅｒｆｅｃｔ 　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　）ｌに従い、温度測定デバイスを同じ場所に同じ条件下 で長時間放置しておいた場合に該デバイスが示す定着温度を薄い柱体によって外 挿せしめる方法を用いてめることができる。

水上の船に送信されたデータの予処理には少なくとも選択した曲線、例えば第１ ３図の温度対時間曲線及び／又は計算した平衡温度Ｔ　（ｚｌ対特定場所の深さ を示す曲線、例えば第１４図の曲線Ａの表示も含まれ得る。これは次の如きパラ メータ、即ち＋ｉ１ランスが十分深く挿入されたか否か（海底面上方のランス部 分に存在する温度測定デバイスは第１４図の曲線Ｂで示されているように海底水 温に等しい安定した温度、を示すことになる）、対深さの曲線は滑らかな曲線に なるはずであり、第１４図の曲ｆｓＣの如き乱調曲線はランス及び地層間の不十 分な接触又は電子装置の誤操作の如き要因に起因する無効データを示し得る美及 び冊場所の選択が地表下の地質及び岩石構造に関して最初に与えられたデータに 適合しているか否か（例えば現在の測定場所に関する平衡温度対深さの曲線が前 回の測定場所に関する同曲線と大幅に異なる場合は恐らく次の場所を前記２つの 測定場所の中間に置くべきであろうし、又は前記２つの曲線が殆んど同一であれ ば次の場所は恐らく現在の場所から離れた地点に決めるべきであろうし、又は現 在の場所が乱調曲線で表わされ無効データを供給し得る場合はそのすぐ近くの別 の地点を試してみてもよい）を確認するためである。また、ランスから送信され る音響信号は現在のランス位置が選択した測定位置に該当するか否かを確認する のに使用できる。その場合はランスからの音響信号を海底の所定位置の送信機も しくはトランスポンダから受信した音響信号と整合させるか、又は水上の受信機 アレイと公知の音響信号源位置検出技術とを使用する。これに代えて、又はこれ に加えて、ランスの位置は繰り出した巻揚げケーブルの水平線に対する長さ及び 角度をモニターし且つ必要な立体幾何学方程式を解くことによって算出すること もできる。

この典型的プロセスの第５ステツプではランスを現在位置から巻揚げて次の測定 位置に移動させる。この次の位置は最初の位置選択に基づくか、又はステップ４ の結果に応じて修正した選択に基づいて決定される。次いでステップ３及び４を 繰返し、このようにして全ての測定位置で測定が同様に行なわれるまでステップ ３．４及び５を繰返す。

ステップ６ではランスを水上の船まで引き上げ、記録された全ての温度測定値を 回収し、第１３図を参照しながら説明した方法でコンピュータにより温度対時間 測定値を処理して各温度検知デノ々イスから時間的に連続して抽出した試料温度 をそのデバイスの平衡温度に変換する。ステップ６の結果一連の平衡温度からな る温度勾配Ｔｆｚｌが各測定位置毎に得られる。各平衡温度は地層中での各深さ くランス沿いの各温度測定デバイスの位置と、第１４図の曲ｌｆＭＢに関して説 明したデータからめられる当該測定位置でのランス挿入深さとによって決定され る）毎にめられる。本発明では温度測定デバイスがランスの長手方向で極めて近 接した状態で配置されるため、これら温度勾配は実質的に連続しているものと見 なし得る。

所定測定位置の所定深さ２に関して検出される平衡温度は地表と熱接触している 流体の長期の温度変化に起因して地層を下方へ伝搬する熱に特に影響される。海 底測定の場合には海底の海水の長期（季節毎）の温度変化がこれに当たる。この 下方へ伝搬する熱流に起因する地表下層の地表から数メートルまでの深さでの温 度変化は重要な現象（炭化水素の上方への移動又は対流）に起因する温度の何倍 にも達し得、且つこの有害な影響は季節毎の海底水温変化の幅がより大きい底の 浅い領域でより顕著になる。従って本発明ではこの下方へ伝搬する熱流が特定測 定位置の特定の深さで測定される平衡温度に与える影響を発見することによって この熱流を説明することが重要となる。

この下方への熱流が正弦波を近似すると見なされ得るとすれば、その影響はフー リエ級数に分解し得、且つ１９５９年才ツクスフオードユニバーシティプレス（ ０ｘｆｏｒｄ　Ｕｎ　ｉ　ｖｅ　ｒ　ｓ　ｉ　ｔｙｐｒｅｓｓ）出版カースロー （Ｃａｒｓｌａｗ　）及びイエーガー（Ｊａｅｇｅｒ　）著「固体における熱伝 導（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆＨｅａｔ　ｉｎ　５ｏｌｉｄｓ　）　Ｊ　６４ 〜７０”−ジに従い適切な温度関係にｔ換えることができる。特に、前述の如く 現在の長期海底温度測定からめられる海底水温’ｒｗの時間ｔの長期（季節毎） 変化はＴｗ（ｔｌと書き表わすことができ、且つ下記のフーリエ級数に分解し得 、更に下記のＴｗ（ｚ）の式に置換えることができる。Ｔｗ（ｚｌは下方へ伝搬 する熱流によって所定位置の海底地層中の深ざ２で現在測定している平衡温度Ｔ 　ｆｚｌに与えられる影響を表わす。

Ｔｗ（ｔｌ”　Ａｏ　＋Ａ１Ａ１Ｃ０３（−ｅｌ）＋Ａ２ｃｏｓ（２ｗｔ−ｅ２ ）−１＝　（１）（２） これらの式中、係数Ａはフーリエ式を測定位置の海底領域で現在性なわれている 長期温度測定Ｔｗ（ｔ）に合わせて調整することにより得られるフーリエ級数係 数であり、ノぞラメータにはランスを挿入する地表下層の熱拡散率を表わす。こ の／’？ラメータには当該層の熱伝導率Ｋ（コア試料のニードルプローブ測定値 の６０きデータからめられる）を該層の密度ｆと該層の熱容量Ｃ（やはりコア試 料の従来技術による測定又は他のデータからめられる）との槓によって割り算す ることζこより算出さね、る。

パラメータｆｎは成分波（ｎ）の位相偏移である。成分子　ｎ　（ｚｌは下記の 式で示されるように深さに伴って撮幅が減少し、やはり下記の式で示される如き 位相偏移φｎが存在する。

これらの関係はめるべき温度を所与の時系列から深さの関数とＵて計算するのに 使用し得る。修正が成功すればその結果として単に又は殆んど下記の地熱勾配の みが残される筈である。

Ｔｇ（ｚｌ　＝　’ＩＴＺＩ　−Ｔｗ（ｚｌ　（５）（以下余白） ランス単位長当たりの温度測定数が多くかつランスの地下層侵入深度が深いほど 上記補正を高精度に実施できることが本発明の一部として認められた。このため にはメータ当たりのデ／？イスの温度測定数が最小で１０〜１５個であることが 望ましく、好ましくはメータ当たシ２５〜１００個又はそれ以上であることが認 められた。特に、このようなデバイスの場合、上記パラメータに使用される時系 列が適切であるか否かを許容可能な程度に点検できる。関連相関を試験するため に、マーテインンン、ディー・ノー他「信号相関の逆アプローチ」地球物理学研 究誌８７、　４８０７−４８１８．　１９８２　（Ｍａｒｔｉｎｓｏｎ、　Ｄ、 Ｇ、、　ｅｔ　ａｌ、。

Ａｎ　Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　Ｔｏ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｃｏｒｒｅｌ ａｔｉｏｎ、　Ｊ、ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓ−，８７，４８０７−４８１ ８，１９８２）に開示されているような位相コヒーレンス試験を含む各種の方法 が使用され得る。

下方向に伝搬する熱流によシ所与の測定地点の所与の深度で測定された平衡温度 Ｔ　（ｚ）に加えられる付加分子ｗ　（ｚ　）をステップ７で得た後、例示プロ セスのステップ８に進み、顕著な移流（地層中の流体の鉛直方向流）が存在する か否かを確認し、存在している場合にはその影響を検討し、測定地点の各位置（ ｘ。

ｙ）の地熱熱流Ｑをめる。

特に、例示プロセスのステップ８において、海底の位置（ｘ。

ｙ）の熱流Ｑは、測定された温度勾配及び長期的海底水温変化による下方内熱伝 搬に基づいて計算された変動からめられる。

第１５図中、顕著な移流が存在していない場合、深度２で観察された温度Ｔ（ｚ ）と下方向熱流を考慮した成分％ｚ）との差である量Ｔｇ（ｚ）は、第１５図の 曲線Ａのように、深度Ｚに対して線形に変化する筈である。測定地点の近傍に顕 著な上方向流体流が存在している場合、第１５図の曲線Ｂに示すような関係があ シ、全値は実質的に、所与の地点でランスによシ測定された最高及び最低温度を 結ぶ直線（平衡）の上側に位置し得る。他方、測定地点の近傍に顕著な下方向流 体流が存在している場合、関係は第１５図の曲線Ｃで示され、全値は実質的に前 記直線の下側に位置する。

所与の測定地点におけるＴｇ（Ｚ）対２のコンピュータ分析が全く又は殆んど移 流を示さない場合、当該地点の熱流Ｑ（ｘ、ｙ）は下式からめられる。

ｑ　＝　Ｋ　［Ｔ（ｚ）−Ｔｗ（２））／　ｚ　＝　Ｋ（’Ｉｇ（ｚ）］／ｚ　 （６）ここ、で、式中ノｔラメータは上記と同一の定義である。

分析によシ顕著な移流が検出されない場合、当該測定地点の熱流は、本発明に従 い、移流熱流の変動を考慮して計算される。

−次元移流関係は下式で示され得る。

ここで、Ｔｇ（ｚ）はＴｗ（ｚ　）に補正した深度２の温度、Ｔｏ　は最高温度 測定値、Ｔｂ　は同じ（Ｔｗ（ｚ）に補正した最低温度測定値、及びＬは温度を 測定するランスの長さである。βは、移流流体速度Ｖ、測定地点周囲の飽和媒体 の密度Ｉ、該飽和媒体の熱容量Ｃ１当該地点で測定される長さＬ及び該飽和媒体 の熱伝導率Ｋについて与えられるペクレ数： β＝　ｖ、／’　ｃＬ／Ｋ　ｔ８） である。従って、任意の深度２における熱流ｑＧｓ）は下式：で表わすことがで き、従って、顕著な移流を示す該当地点の表面熱流Ｑ（ｘ、ｙ）は、下式： で示され得る。本発明のベクレ数は、観察点の温度の観察値と計算値との最小差 分、例えばアンダーソン、アール・エヌ他「大洋地殻中の地熱対流及びインド洋 の沈積物」サイエンス、２０４、　８２８−８３２．　１９７９　（Ａｎｄｅｒ ｓｏｎ、ＲｏＮ、、　ｅｔ　ａｌ、。

Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　０ｃｅａｎｉ ｃ　Ｃｒｕｓｔ　ａｎｄ　Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓｉｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｄｉａｎ　０ ｃｅａｎ、　５ｃｉｅｎｃｅ、　２０４．８２８−８３２．１９７９）に開示さ れているような方法を用いる繰返しプロセスにより決定され得る。

更に明記すべき点として、既に第１５図に関連して記載したように、ランスの侵 入深度に伴う所定地点の地熱熱流の変化は、顕著な移流の徴候（深度の一次関数 から大幅にずれている場合）として使用することができる。このための測定の一 好適例としてダーバン・ワトソン統計が挙げられ、（ｉ）　Ｔｇ（ｚ）対２曲線 上のＴｇ（ｚ）点の分布が直線に対してランダムである（例えは、ダーバン・ワ トンン統計量が約０．３又は０．４より小）ことを確認し、顕著な移流の不在を 示すか、又は（１１）該統計量が例えば約０．３又は０．４よシ大きいことを確 認し、顕著な移流の存在を示し、表面熱流に対する該移流の影響の補正が望まし いことを示すために使用される。

ステップ９では、ステップ８で得られた結果から表面熱流Ｑ（Ｘ、７）のエリア マツプが作成される。該エリアマツプは、第３図のような熱流等値曲線又は第４ 図のような所与の層断面の熱流曲線として示され得るか、又は特定の目的に適合 する他の形をと９得る。エリアマツプは、コンピュータによシ紙等の記録媒体又 はＣＲＴスクリーン上に作成され得るか、又は他の方法でコンピュータの記憶装 置に記録され得る。該当目的に好淳であると見做されたフォーマットの種類に関 係な（、マツプは第２〜１１図の具体例に関して記載したように、又は他の同様 の目的で使用され得る。

使用目的によっては、必要な表面熱流マツプの作成後、即ち熱流の高温点が見出 されなくなったら、例示プロセスをステップ９で中止すればよい。もつとも、本 発明のプロセスは、地震又は他の調査に基づくデータから測定地点領域の地質モ デルを作成し、該モデルを熱流マツプに対応させ、必要に応じてマツプを補正す るステップ１０に進行され得る。

こうして表面地質が検討され得、特に表面に急速な沈積があるか否か或いは逆に 急速な侵食があるか否かが検討され得る。

沈積補正は下式からめられる。

ここで、Ｑｓ（ｘ、ｙ）は点（ｘ、ｙ）の沈積を考慮した表面熱流、Ｑ（ｘ、ｙ ）は第１２図のステップ９で得られた熱流、■は例えばコア試料分析から得られ る沈積速度、ｔは例えばコア試料から得られる沈積時間、ｋは例えばコア試料か ら得られる沈積物熱拡散率、１２ｅｒｆｃは全誤差関数（例えばカースロー及び イエガー、オックスフォード大プレス、１９５９、４８４頁（Ｃａｒｓｌａｗ　 ａｎｄ　Ｊａｅｇｅｒ、　０ｘｆｏｒｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ　 、　］、　９５９　。

ｐ、４８４）参照）の二階積分である。又、当然のことながら当該分野の他の文 献中に記載されているように、より複雑な沈積補正も可能である。

更に、熱消散表面積が大きく傾斜表面中に側熱流が生じ得るという事実を利用し て、可変表面トポグラフィから地熱勾配に変動を生じさせ得る。この補正の内容 は非常に複雑であり得る。

このような補正は、ラツヘンブルック、エイ・エイチ、「表面熱勾配に対する二 次元トポグラフィの効果」米国地質調査誌１２０３−Ｅ、８６貞、　１９６９　 （Ｌａｃｈｅｎｂｒｕｃｈ　、　Ａ、Ｈｏ、　ＴｈｅＥｆｆｅｃｔ　Ｏｆ　Ｔｗ ｏ　−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　Ｏｎ　Ｓｕｐｅｒｆｉ ｃｉａｌＴｈｅｒｍａｌ　Ｇｒａｄｉｅｎｔｓ、　Ｕ−８−Ｇｅｏｌｏｇｉｃａ ｌ　５ｕｒｖｅｙ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　１２０３−Ｅ　、８６　ｐｐ、、　１９ ６９）に開示されている。

本発明の一具体例として、次に地震グラフのような他の地質学的情報から地下構 造が検討され得る（第１２図のステップ］１）。表面熱流マツプは、トラップの 深度ｄの詳細な熱伝導率関数Ｋ　（Ｋ（ｄ）　）を生成することにより、特定の 目標トラップの温度に変換され得る。このステップは、測定ランスに侵入される 数メータに止まらず、数キロメータの鉛直断面にわたってＫを決定しなければな らないという点において第１２図のステップ１と異なっている。沈積物の凝固、 岩石構造の変化及び深“′ｌγ伴う地震波速度の増加は、例えばスフレータ、ジ エイ・ジー及びクリステイ、ピー１地球物理学研究誌、１９８０Ｊ（５ｃｌａｔ ｅｒ、　Ｊ−Ｇ、ａｎｄ　Ｃｈｒｔｓｔｉｅｓ　Ｐ、、　Ｊ、　Ｇｅｏｐｂｙｓ ｉｅａｌ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ。

１９８０　）　に開示されているように、該関数を決定するために使用され得る 。トラップ深度ｄの温度Ｔ　（ｄ）は、下式から決定される。

次に、ある構造の温度と同一深度の周囲岩石の温度とが比較され得る。炭化水素 成熟分析が必要な場合、構造温度及びトラップの年代を使用して、例えばロイデ ン及びスフレータ「地球物理学研究誌、１９８１　Ｊ　（Ｒｏｙｄｅｎ　ａｎｄ 　５ｃｌａｔｅｒ、　Ｊ、ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓ、、　１９８１　）に 開示されているように、トラップが油又はガス「成熟窓」を越えているかどうか を計算することができる。

−例として、第１６図のような仮想背斜摺曲構造断面と、本発明によシ作成され た表面熱流マツプを下方に投影することによシ得られる等温曲線について考察し よう。構造マツプ（及び表面熱流マツプ）が図示トラップに石油の存在を示して いる場合、トラップの熱曲線（１５０Ｃ）及び熟成情報を使用して、この貯留槽 が産業上で使用し得るべく十分に成熟しているか否かを予測することができる。

必要な地質モデルの構成にあたシ、本発明によ勺作成される表面熱流マツプを使 用して、モデル、の表面熱流が十分な程度に達する迄モデルを精製することがで きる。例えば第１７図について考察すると、地質モデルのトラップ層の一般的な 輪郭が（１）であるか（２）であるかを地震断面から決定することはできない。

表面熱流はこれを決定し、例えば表面熱流が曲線■に対応するなら地震断面の（ ２）であることが確認され、（１）は放棄され、逆に表面熱流が曲線（Ｂ）であ るなら地震断面の（１）であることが確認され、（２）は放棄される。

最後に第１２図のステップ１２では、地質モデルについて補正された表面熱流マ ツプ及び推定炭化水素トラップの温度への下方向投影に基づいて、掘削場所、又 は地塊に高値を付けるべき場所、又はよシ高価な地震予知技術を用いてより十分 に探査すべき場所を決定する。

多重サーミスタプローブの一具体例 第１２図に関連して説明した例示プロセスは海底環境に関するものであるが、本 発明は当然、同様に他の水環境、例えば川床、温床、沼沢等にも適用される。又 、本発明は陸地環境にも当然適用され、陸地環境では下方向伝搬熱流が長期的水 温変化によらずに長期的な周囲空気の変化によるという点が異なり、該変化は、 海中環境の海底水の長期的温度変化を測定するのに使用したと同様の方法で測定 され得る。

本発明を実施するために使用される好適なランスの一例は第１８図に示されてお シ、該ランスは、深度数メータまで海床中に推進されるように構成されたランス １２の長手方向に密接間隔で配置された温度感知デバイス１１から成るストリン グ１゜と、ランスの推進を補助するための重量錘１４と、一定時間の間各温度感 知デバイス１１によシ測定された温度測定値を記録するための記録器１６（例え ばバッテリ駆動型ディジタル記録器）と、遠隔測定装置、例えば温度測定値を探 査船に伝送するための音響テレメータと、本発明の関数計算を実施するべく言Ｆ 録器及びテレメータを制御するだめの適当な電子制御回路を図示せず）と、巻上 げケーブル２０とから構成されている。温度測定デバイス１１の各々がランスに 沿って各点（即ち、所定の測定地点の海床中の各深度）における温度を測定する 間、デ・ζイスストリングはランスの全長に沿って伸延し、デ／ぐイスは非常に 密接した間隔で配置されている（例えばメータ当たシのデバイス数が２５〜１０ ０個）ので、実質的に連続的な温度勾配が測定され得る。測定値はランスから記 録器１６に多重送信され、全測定値が該記録器に記録され、少なくとも数個が音 波（例えば１２　ｋＨｚ　）によシ探査船に伝送される。

ランスは別の形状でもよく、実際に別の測定条件では別のランスが使用され得る 。例えば、迅速な熱応答（例えば−地点ましい。もっとも、このようなプローブ は柔い沈積物には最適であるが、硬い層には侵入できない。別のランスの場合、 温度センサは、硬い砂のような物質中に推進及び侵入可能な超硬ランス材料に封 入され得るが、このようなプローブは測定地点画たシの所要時間が長く、例えば １５〜３０分である。

例えば、好ましくは一度に信号を発生しているデバイスが１個しかなく唯１組の 線がランス全体に達するように多重化された既知の温度測定デバイスのストリン グが使用される。しかし乍ら、本発明に従って得られた結果全体が温度測定精度 を著しく向上させるという点、及び微小な温度差がしばしば重要である（ランス の数メータにわたる全体の温度勾配はＩＣ以内であり得る）という点から、本発 明の主要な面は、異なるセンサ間の小さい温度差を広い温度範囲で正確かつ好適 に測定するだめの新規方法の発見にある。本発明のこの面に関する別の主要な特 徴は、温度測定デバイスの出力を温度変化に対して線形に生成するための新規方 法の発見にあシ、更に別の特徴は、温度センサの特に有効な多重化方法の発見に ある。

サーミスタは温度に対する感度が高（、小さい温度変化を測定するために使用で きることが知られている。一方、サーミスタの抵抗は、正確な方程式は発見され ていないが温度と共に変化する「物質定数」Ｋ関係なく、温度と共に非線形に変 化することも知られている。例えば、アレン、ジエイ、ｒＮＴｃｔ＝ミスタマイ クロプロセッサ」測定と制御１９７８年４月（Ａｌｉｅｎ、　Ｊ、ｅＮＴＣＴｈ ｅｒｍｉｓｔｏｒ　Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓ　ａｎｄ　ＣｏｎｔｒｏＬＡｐｒｉｌ　１９７８　）、チャクラヴアーテイ、 アール・ケー他「活回路を用いるサーミスタ抵抗一温度特性の線形化」科学器具 誌４８巻１２号１９７７年１２月、１６４５−１６４９頁（Ｃｈａｋｒａｖａｒ ｔｙｓ　Ｒ，Ｋ、　ｒｅｔ　ａｌ−ｓ　Ｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔ ｈｅｒｍｉｓｔｏｒ　Ｒｅ５ｉｓｔａｎｃｅ−Ｔ９ｐｅｒａｔｕｒｅＣｈａｒａ ｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｒ７．　Ｒ ｅｖ−Ｓｃｉ、　Ｉｎｓｔｒｕｍ、ｔＶｏｌ、　４８．　Ｎｏ、　１２．　Ｄｅ ｃｅｍｂｅｒ　１９７７　、１）ｌ）−１６４５−１６４９）、アレン、ジエー 「抵抗−電圧変換回路による高線形化及び高感度化」エレクトロニク　エンジニ アリングタイムズ、１９７８年１１月２７日、１８頁（Ａ１１ｅｎ、　Ｊ、ｔ　 Ａ　Ｒｅ５ｉｓｔａｎｃｅ　−Ｔｏ　−ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｃ １ｒｃｕｉｔ　Ｇｉｖｅｓ　Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒｓ　Ｈｉｇｈ　Ｌｅｎｅａｒ ｉｔｙＡｎｄＨｉｇｈ　５ｅｎｓｉｔｉｖｉｔ７．　Ｅｌ’ｅｃｔｒｏｎｉｃ　 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｉｍｅｓ、　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２７、１９７８．　 ｐ、　１８　）及びトリニトリ−、エイチ［非線形サーミスタの実用設計技術Ｊ ＥＤＮ、　１９８３年１月２０日、９３−９６頁（ＴｒｉｅｔｌｓＪ、　Ｈ，ｅ 　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ＴａｍｅＴｈｅ ｒｍｉｓｔｏｒ　Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒｉｔｉｅｓ、　ＥＤＮ、　Ｊａｎｕａｒｙ 　２０．１９８３゜ｐｐ、　９３−９６　）を参照されたい。最初のアレンの開 示のように、サーミスタ動作を表わす初期式は、物質定数βを考慮した所＝４「 ベータ式」： １ｎＲ（２）”βＣｌ／Ｔ（２１−１／Ｔ〕＋　ｌｎＲ（１３）である。なを、 ここでＴはケルビン度で表わされ、Ｒｆ２）はＴ（２）におけるサーミスタ抵抗 、及びＲはＴにおける抵抗である。

「物質定数」βは温度範囲にわたって厳密に定義することができないので、二般 に、実際の多数の温度点の各々で実測抵抗値とこれに対応する計算温度値とを与 える市販のサーミスタから表が得られる。

前段落で挙げた文献に開示されているように、サーミスタの前記制限を補うべく 各種の提案がなされている。しかし乍ら。

広い温度範囲にわたシ異なるサーミスタセンサ間の小さい温度差を高精度に測定 できる（又は特定のセンサの極限温度を高精度に測定できる）温度感知装置、温 度に対して線形に変化するような装置出力、及びこのような装置の小型、単純さ 等の他の望ましい特性を得るという多（の必要が残っていることが認められてい る。

従って、本発明の主要な一面は、温度測定値の生成を上記の点で改良するような 発見に係る。要約すると、２個の異なる温度におけるサーミスタの抵抗又は異な る温度の２個の異なるサーミスタの抵抗は、従来のβ関係式に従い、予想外の有 効な変化を通して正確かつ線形に各温度に関連させ得ること、及び新規に発見さ れたサーミスタ抵抗と温度との関係式は特に有効に使用され得ることが発見され た。例えば、下記の関係式は予想外に広温度範囲にわたって正確に維持されるこ とが発見された。

ここで、ＴＩは第１のサーミスタセンサの温度、Ｔｏは基準温度（例えば２７３ ．１５ケルビン）又は第２のサーミスタセンサの温度、Ｋ′は比例定数、及びａ は該当用途に選択される尺度係数である。Ｒ１及びＲＯはそれぞれ温度Ｔ１及び ＴＯのサーミスタ抵抗値、及びｔは温度偏差である。

式１４中のこの僅かな温度オフセットｔを用いて、この式の直線性は、「ベータ 」式１３のこれに相当する「直線性」と比較して実地上の温度測定に充分有効な 広い範囲の温度に及んで著しく向上する。

１＝０の時、式１４は元の「ベータ」式の形に約される。Ｋ′の値がこの式を用 いて特定温度間隔（例えばＴＩ−ＴＯ＝１０Ｃ）について計算される時％　Ｋ’ は１つの間隔から次の間隔に変化するのが分かるだろう。″ｔ″の数値は比例定 数に′が関連温度範囲に及んでほぼ一定のままであるように選ばれる。

ゾール／ウェスタン（Ｄａｌｅ　／Ｗｅｓｔｅｒｎ　）曲線１サーミスタの場合 は、１０度間隔について決定されたに′の値はｔ−４０の時、はぼ一定であるこ とが発見された。これに加えて、このサーミスタ曲線の性質は、ｔ＝４０の時、 実質的に直線性の応答が、ＴＯがＯＣで一定に保たれる時、完全商業温度範囲（ ０〜７０Ｃ）にわたって生じるようなものである。

ＴＩ（ＴＯが決定されているか又は分かつている場合）、又はＴＩ−Ｔｏを決定 するため、ＲＯＫ対するＲ１の比を専ら特定する信号を検知素子が発する必要が ある。「ベータ式」を用いる先行温度計では、サーミスタ及び基準レジスタを横 切る電圧を等しくするため、演算増幅器に頼った。更に電流比の対数が温度計算 に用いられた。この種の先行技術方式では、電流比はこれらの素子の抵抗比の正 に逆数である。

本発明の場合は、付加係数か、センサからのデータを記録計内の温度調整回路に 伝達する単一方法によって機能する。

第１９図に示すように適合したａＥ１９ａ図及び第１９ｂ図によれば、本発明の この様相の原理が説明されており、各トランジスタＴはデュアルトランジスタ電 源と結合する。特定サーミスタＴからの読みがめられる時、対応するトランジス タＱ１のベースはシリコンの帯域ギヤツブ基準電圧Ｖｇｏχ１．２ボルトに達す る。これによってデュアル電源中では、デュアルトランジスタの絶対温度（ＰＴ ＡＴ）Ｋ対応する出力が生じる。

サーミスタの温度による抵抗の変化はサーミスタ電流に対して直接的及び間接的 効果を与える。サーミスタの温度は基準温度Ｔｏからスタートするから、電流中 の変化もＱＩＢのベース−エミッタ電圧を変える。プローブセンサの製造中にＲ Ｏは■０がＴｏにおいて工１に等しいようにトリムされることに留意すべきであ る。サーミスタを通過する電圧Ｅ１は基準抵抗ＲＯを通る電圧ＥＯとは、ΔＶＢ Ｈに等しい量だけすれるであろう。この場合△ＶＩＩＩＥ　＝　”Ｂゎ−ｖＢＦ 、ｂである。明確のため、トランジスタａ及びｂは完全に整合されていると仮定 する。従って、１０＝ＥＯ／ＲＯ，１１＝Ｅ１／Ｒ１＝（ＥＯ−ΔＶＢ、）／Ｒ １及び■０は絶対温度に比例するから、同様にＥＯは同じ＜ＰＴＡＴであると仮 定し得る。ΔｖＢＥは同じく絶対温度に比例するであろう。デュアル電源によシ 生じる電流比Ｉｆ／ＩＯは、従って実質的に温度から独立しているであろう。

■Ｂ８はＩｎ（ＩＩ／ＩＯ）に比例するため、ＩＩ／ＩＯはＲＯ／Ｒ１に対する 出力関係にきわめて接近している。

数値計算すれば、Ｐは抵抗比中の２−１０変化に及んでおよそ０．４％変化する 。Ｐの実際値は、使用されるデュアルトランジスタＱノのエミッタ飽和電流（工 ］、、８）に従属し、但しこの数は１．０４に近くなるであろう。両側降伏点の 対数をとシあげれば、Ｉｎ（ＲＯ／Ｒ１）＝１．０４　Ｉｎ（ＩＩ／ＩＯ）又は 　Ｉｎ（Ｒ１／ＲＯ）＝１．０４　１．ｎ（ＩＯ／ＩＩ）である。式（１４）は 次のよう書き直すゾール／ウェスタン曲線１サーミスタと共同使用するだめの実 用温度計を設計する場合、この形の次の式が有効であることが認められた。

但し、０５６８１ｏｇｘｏ　（Ｒ１／ＲＯ）は温度補正対数比増幅器の電圧出力 （ΔｖＢＰ、）を示し、ここから■０及び■１が流れ、Ｋ’＝　１２３．６９は 比例定数である。第１表はこの種の擬似温度計の出力を表す。

表　Ｉ 式（１８）による仮想温度計の温度出力表温　度　、０５６８１ａｇｒ＊　（Ｒ ｔ／Ｒｅ）　温度計出力Ｃ０ −２０，０２６８８３０−１９，９５２−１０，０１３００８５−９，９８４ ０００ １０−，０１２２２１３９，９９９ ２０−，０２３７１１４１９，９９９ ３０＋、　０３４５２２４　２９．９９２４０　−．０４４７３６５　３９．９ ９８５０　−．０５４３８４４　５０．００１６０　−．０６３５１１８　６０ ．００１７０　−．０７２１７７５　７０．０１５８０　−．０８０３７３５　 ８０．０００９０　−．０８８１４９７　８９．９７２１００　−．０９５５３ ８６　９９．９３２１１０　−１０２５６７５　１０９．８８１１２０　−１０ ９２６１６　１１９．８１９温度計を製造する際、この形の式を用いて得られる 主たる利点は、温度出力が対数増幅器の出力に実質的に直接比例することである 。介入環はすべて、式を直線性化するものばかシである。差引くべき大きなずれ （例えば２７３．１５）はない。

第１９ａ図及び第１９ｂ図で示した原形温度計としての実施式（１８）の結果を 次の第■表に示す。

表　■ 温度計の電圧出力 注　Ｒｉ（Ｋ−オー４）：Ｔ、＞ＯＣでは電圧出力がマイナスｌ一度抵抗一温度 変換表Ｒｆｔ）／Ｒ（２５）を用いて、適正抵抗値を回路中に切換えた。４℃で 常時高いことが確認された１つの読みを除いて、−１０と４０℃の間の全部の読 みは、表の四個所切捨てによる一定温度での打切り誤差がかなり大きいにもかか わらず１期待された値の０．０１°　内に入る。

０℃での読みはこれらの測定中数回チェックされ、常にゼロの２ｍ℃以内であっ た。温度計がそのまま残されてあれば、キースリイ（Ｋｉｅｔｈｌｅｙ）　１９ １型デイジタルマルテイメータニよって測定して幾らかのドリフト（±５ｒｒＬ ℃）を示した。但しこれはもしこのタイプの温度計をｏ、ｏｉ度のオーダーで測 定を行うために使用するとすれば、従来式の自動−ゼロ特注を付加することによ って調節することができる。この自動−ゼロ特性は箔業者に周知の技術を用いて ディフタル式に把握することができる。

アナログ乗算器の出力範囲の限定部分にわたって、乗算器Ｘ２内の（ＴＩ＋　ｔ 　）の値をつ（る正帰還の大きさを調節することによって相互インダクタンス乗 算器内の非直線性を目脂して補正することができた。但し、乗算器Ｘ１の出力範 囲のおよそ半分だけが使用できた。これらの関数はこれらの範囲を広げるため、 当業者に周知の方法でディジタル化することができる。

第１９ａ図及び第１９ｂ図に示すこの回路の概略図を参照すれば、乗算器２は、 温度を得るため対数出力と乗算するべき故の逆数を計算する。記数器はに／３１ ３．１５即ち約３．９５ボルトを示し、電源ＬＭ２３４から誘導され、その出力 自体もデバイスの絶対温度に比例する。この温度従属性は、「超整合対」形ＬＭ ３９４０ギングトランジスタＱ２の瀧度係数を補正する。

Ｇ２のΔＶＢＥは演算増幅器ＣＭ２Ｏ３によって係数１００を乗算される。

この出力は乗算器Ｘ１の入力２に加えられ、この乗算器も同様に「分割」方式で 作られている。これは２個の整合レジスタに内部的に印加される乗算器内の電流 の不均衡をつくり出す。

乗算器の出力段を構成する演算増幅器は、等しい、逆の不均衡をつくり出すこと によって均衡条件を保存するようにし゛〔変化し、これはＸ及びｙ入力における 電圧の積に比例する。出力増幅器（ＬＭ３５８Ａの半分）は１００　ｍＶ　／’ ｃに対応して乗算器ＸＩの出力を変動させる。この出力信号（これも同様に符号 を変えた）部分は、（ＸＩ−Ｘ２）が２（ＴＩ＋ｔ）に一致するよう乗算器Ｘ２ のＸ１人力にフィードバックスル。

式（１７）を用いて、差動温度計を実現することができる。

この種の差動測定は特に炭化水素鉱床を特徴づけるのに必要な高解像度測定を行 なうのに適している。

２個のデュアルトランジスタ温度センサがそれぞれ温度Ｔ１及びＴ２を示すと考 えられたい。差動測定について、両方のセンサとも「有効」状態にある。即ち、 デュアルトランジスタのベースはＶｇＯＫ、即ちほぼ１．２ボルトにある。２個 のセンサの出力は、勿論側々の線路上で得られなければならない。

センサからの「信号」は基準電流（Ｒｏ（１）及びＲｏ（２）を通る電流）及び サーミスタ電流（Ｒ＋１及びＲ＋２を通る電流）から構成される。くり返すと、 サーミスタの温度はこれらの電流比の正確な測定から決定することができる。

ギルパー）　（Ｇ１１ｂｅｒｔ　）　の乗算器コアとして構成された２個の整合 デュアルトランジスタを用いて、これらの電流比を変えずに、電流の大きさを変 えることができる。従って、温度センサがＴ１及びＴ２を示す時の基準電流を等 しくし、同時に温度データの完全性を保ち得る回路を構成することができる。

ＩＯ’（Ｔｌ）をＩＯ’（Ｔ２）　に等しく設定することによって、測定は２個 のデュアルセンサトランジスタの温度から独立する。従って差ｔＩＩＩＪ温度Δ Ｔ−ＴＩ−Ｔ２は２個の新たなサーミスタ電流の化工ｔ’　（Ｒｔ　１　）／Ｉ □’（Ｒ１２）　の対数に比例する。

もし一般的な方法、例えば、ロギングトランジスタで対数測定を行おうとする時 、雑音比信号は受容され得ないであろう。

但し、ホイートストンブリッジの出方は望みの出方に対する目ざましい炙実度を 示し、雑音比信号は劣化されない。

もし２個の整合サーミスタ及び２個の均等レジスタより成るホイートストンブリ ッジがａ（ＴＩ＋ｔ）（Ｔ２＋ｔ）／に’に比例する電圧で励振されろならば、 ブリッジの出力はサーミスタの温度差に比例するだろう。

この回路の等個物を、サーミスタ電流１１’（ＴＩ）及びＩＩ’（Ｔ２）が２個 の等−評価精度レジスタに印加されれば、実現できる。このように展開された線 電圧は１．０４ａ（ＴＩ＋ｔ　）（Ｔ２＋ｔ　）／に０に等しくなる。非常に高 い利得増幅器が２個のレジスタに印加される電圧の差を測定する。

ＴＩ＋を及びＴ２＋ｔは独立して再び決定されなければならず、但し２個の対数 増幅器によって決めることができる。式中で次の置換をおこなう。

（ＴＩ＋ｔ）（Ｔ２＋ｔ）　Ｋ 但しＬＯＧＯｕｔ　ｌ及び２は対数比増幅器の増幅電圧出力を４ 再度示す。１を乗することによってアナログ乗算器のより適正な作動点が得られ る。

深海では、この種の２センサ形温度計の変化型を使用することができよう。安定 した海底では「基準サーミスタ」を、泥層中の全部のセンサを比較し得る基準温 度として使用することができる。

しかし浅い海では、これはセンサの読取り温度を著しく変動させることになろう 。従って浅い海では、多重制御センサから得られる電流比が計器に生じる基準電 流比と比較され、蓄積される。この基準比は各測定サイクルの出発点で決定され 、安定状態に保たれ、同時にセンサプローブは全部（最初ＶＣ基準比を決定する のに用いたセンサも含めて）回路内に順次的に切換られる。

サーミスタの自己加熱は１０００分の１度のオーダーで実施されるサーミスタの 測定精度を偏らせる恐れがある。本発明が目指す適用では、全部のセンサが同様 の媒質にさらされることから、少量の自己加熱は許容され得る。更に、ステンレ ススチールのランスハウジングと飽和沈澱物との間の熱接触は特に受容されるこ とができる。ステンレススチールは特に熱の良導体ではないから、隣接する温度 センサ間の相互作用は最小化される。

本発明のこれらの様相を具体化するマルチセンサランスの非限定の例としての回 路を第２０ａ図から第２０Ｃ図に示す。これらは第２０図としてまとめられ、５ ０−１から５０−Ｎまでの多重化シーケンス温度センサを含む。そのうち１個を ５０−１に詳細に示しており、サーミスタＲＴ、基準レジスタＲφ、整合対トラ ンジスタＱ１及びスイッチＳを含む。スイッチＳは簡単のため単極双投スイッチ として示しであるが、実際的には急速多重化を可能にするためトランジスタ電流 スイッチであり得る。この場合、５０−１から５０−Ｎまでのユニットから選択 された単１ユニットだけが、およそ＋１．２ｖである図示の精度調整電源に任意 に１回接続され、同時に他の全部のスイッチがおよそ−１，２ｖに接続される。

スイッチＳは概略的に示した多重制御５１によりこの目的で作動する。Ｒφはセ ンサの装造時には、サーミスタ及び基準レジスタを介して流れる電流を、にトリ ムされる。これは２個のトランジスタ９１間の固有誤差を調整する。

サーミスタと基準レジスタを通過する電流をそれぞれ工１！（上記の工ｔに相当 する）及びＩφで示す。これらの電流は更に対数比増幅器５２として図示したデ ュアルトランジスタＱ（２）を通過する。演算増幅器Ａ１はＱ（２Ｂ）のエミッ タを地電位に維持する。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の比は、　トランジスタＱ（２Ａ） のエミッタを地電位に維持する増幅器Ａ２の出力がトランジスタＱ（２Ａ）及び Ｑ（２Ｂ）のベース・エミッタ電圧の増幅された変形であるように決められる。

従って増幅器Ａ２の出力は、基準電流ＩＯがサーミスタ電流１１より小さいため 、サーミスタの温度が基準温度（０℃）より低い時に負となるだろう。

対数比増幅器内の８２は小に選択されているため、基準電流比発生機６４に属す るトランジスタＱ（５Ｂ）のベース電圧はトランジスタＱ（２Ｂ）のベース電圧 に非常に近似する電位に保たれるだろう。従ってトランジスタＱ（２Ｂ）のコレ クタ電流１１にきわめて高いコレクタ電流■２が流れるだろう。演算増幅器Ａ３ と結合した図示の回路はトランジスタＱ（５Ａ）のベース電圧を電流工３がトラ ンジスタＱ（２Ａ）のコレクタ電流ＩＯときわめて近い方法で発生するように調 整する。このために演算増幅ＪＡ３と結合したこの回路は、ハンチング防止用と して内臓された任意の小不感帯域を備える比較器であるベクトル閾値デテクタ５ ４を含み、更に演算増幅器Ａ３の出力を、これが１０及び■１により近い概算を 見い出し得ることを決定した場合に調節するために役立つ。更に特定的には、デ テクタ５４はＡ２の出力から１つの入力をとり、他の入力はＡ３の出力からとり 、更に高さを比較することによって（更に不感帯域閾値を比較して）、カウンタ ５６に、ゲート６０を通ってＩＱルスソース５８から送られるアップダウンクロ ックパルスをカウントさせる。カウンタ５６のカウントは電流モードデジタル− アナログコンバータ６２に付与され、コンバータの出力は演算増幅器Ａ３を励振 して、可能なかぎり電流■０に近い電流■３を得るという目的を達成する。

電流■２及びＩ３は基準電流比を構成する。この基準比を、所定のプローブセン サ、例えば５０−１から送られる電流比に可能なかぎり近似させて複製すること によって、基準電流比と所定センサの温度との間に１対１の対応がつくられる。

プローブセンサの全部の出力なＩ２対Ｉ３の比に比較するため、温度を知る必要 があるだろう。

データ分析のため基準温度を決定する最も卒直な方法の１つは、デジタル−アナ ログコンバータ６２にデジタル入力を記録することである。この数は増幅器Ａ３ の出力の温度補正女形を表し、工２対Ｉ３比の対数に比例する。この情報から、 基準温度（その特定測定サイクルについて）は簡単に計算できる。

図示しない付加回路を用いて、デュアル電流源Ｑ５は、このようにつくり出され た電流比は温度の不連続間隔（例えば０．１℃）に対応するようにプログラム化 され得る。このため、オン−ボード・プログラマブル・リード−オンリー・メモ リーを備える新規のディジタル−アナログコンバータの１個を使用することがで きる。

デジタル−アナログコンバータ６２へのデジタル入力の温度補正に係る同じ回路 は更に、計器内の温度変動からＱ５の電流出力（Ｉ２及びＩ３）を独立させる。

コンバータに印加される基準電圧（Ａ４の出力）は、センサプローブ内の基準電 流トランジスタＱＩＡ（Ｎ）と同じ方法で結合されるトランジスタＱ８Ａの電流 出力から引出される。その出力は同様にトランジスタの絶対温度に比例する。ト ランジスタＱ８がＱ５と同じ温度の時、Ｉ２及びＩ３の大きさは温度と共に安定 している。従ってＱ８及びＱ５は相互に良好な熱接触状態で取付けられなければ ならない。Ａ２の出力は同様に温度に従属するから、Ｑ２は同じ（同じヒートシ ンク上に取付けられなければならない。

Ｑ２及びＱ５を通る電流が相互トラッキングするため、Ｑ８の最適位置はヒート シンクの中央、Ｑ２及びＱ５の間にあるだろう。Ｑ１０は僅かなずれ（＠度にも 比例する）を示し、計器を０℃以下の温度（例えば−ｉｏ’ｃ、又は−２０℃） に応答できるようにする。

基準比を安定させるため、各測定サイクルの出発時に充分な時間が与えられなけ ればならない。これは特に、ランスが沈澱層中に最初に浸入する時に該描する。

この時多数のセンサが摩擦加熱によって相対的に大きな温度上昇を受けるからで ある。

熱衝撃が収まった後では、基準比が泥土層内での残りのサイクルの間安定してい るように、閾値デテクタ５４の不感帯域をひろげるのが実際上好ましいであろう 。

以下余白 （Ｔ１十ｔ）及び（Ｔ２＋ｔ）を計算するために、より簡単な温度補償式を使用 し得る。図中のＲＴＣは、２５℃で−３５００９９ｍの負の温度係数をもつ抵抗 器−サーミスタ複合素子である。サーミスタは、Ｑ２及びＱ５と同じヒートシン クに装着されるべきである。抵抗器Ｒ４は、アナログ乗算１勇入力が室温でのト ランジスタＱ２及びＱ５のミリボルト出力（ΔＶＢＥ　）の２０倍の乗率をもつ ように選択される。Ｒ１６は乗算器の電圧出力を電流に変換する。この電流を利 用して電流モード除算器が、等式（１９）に符号■ｂで示されたＣＴｔ＋１　） （Ｔ２＋ｔ）／Ｋを演算する。■ｂ／２に比例する電圧がＲ５に生じる。

図中、唯１つのデュアルトランジスタ温度センサが５０−１で詳細に示されてい る。実際には、基準電流ｌ０（Ｎ）を発生する全部のトランジスタのコレクタが 互いに接続されており、サーミスタ電流を発生するトランジスタのコレクタ全部 も同様に接続されている。１度に１つの割合でセンサが“オン”になり、そのト ランジスタのベースは■ｇ。　である。残りのトランジスタのベースは−１，２ ■に維持され、七ンサラインに極く僅かのリーク電流を与える（必要ならばこの リーク電流を減算し得る）。

プローブで使用される個々のトランジスタのタイプ毎に（例えばＭＰＳ　−３１ ８）最適バンドギャップ基準電圧を実験的に決定し得る。アキラ・オオテ（Ａｋ ｉｒａ　０ｈｔｅ　）及びミチアキ・ヤマガタ（Ｍｉｃｈｉａｋｉ　Ｙａｍａｇ ａｔａ　）著、［精密シリコントランジスタ温度計（Ａ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　 ５ｉｌｉｃｏｎＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ　Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ）　Ｊ、電気電 子工学合計器測量会報（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｓｔ ｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　、　工Ｍ　−２６巻 、４号、１９７７年１２月、３３５頁以降）。

基準電流比を決定しカウンタ５６の出力レジスタをラッチした後は、トランジス タＱ　１　（Ｎ）及びＱ５の出力に乗率を掛は合せ、発生電圧出力を増幅するだ けでよい。トランジスタ対Ｑ３とＱ４及びＱ６とＱ７は夫々、ギルバート乗算コ ア６４．６６として構成されている。乗算コアの近傍の残りのトランジスタは、 能動デバイスのコレクターベース電圧をクランプするか又は回路の動作点をシフ トさせて成る種のコレクターベース電圧がマイナスになることを阻止する機能し かもたない。この種の乗算コアに固有の位相反転を示すために図示のトランジス タＱ４ＡはＱ３ｂに接続されトランジスタＱ４ｂはＱ３ａに接続されている。Ｑ ６及びＱ７Ｉこ関しても同様の接続が行なわれる。演算増幅器Ａ５とＡ６とが協 働して所望結果を生じる。これら増幅器の出力がプラスになると、対応する乗算 コア中の電流量が増加する。出力電力の比は入力電流の比によってプログラムさ れる。即ち、ＩＯ／１１＝ＩＯ’／ＩＩ’及びＩ　３／Ｉ　２　＝　ｌ３７Ｉ　 ２’である。

サーミスタ誘起電流ＩＩ’及びＩ２’が抵抗器Ｒ□１Ａ及びＲ□□Ｂを夫々通る 。デュアル演算増幅器Ａ７のＡ及びＢの主たる機能は、センサと基準化基準温度 との間の微分温度に対応する小さい微分電圧を増幅することである。このような 交差結合差動増幅器の共通モード利得は１である。この回路に於いて、所謂共通 モード出力（■ｃＭ）は抵抗器Ｒ，ＡとＲ１□Ｂとに存在する２つの電圧の数値 平均に等しい。演算増幅器Ａ５はこの電圧を徐算器出力ｖｂ／２に等しくする。

同時に、増幅器へ６は乗算器コア’Ｑ６−　Ｑ７．の出力を変調して、２つの基 準電流■。ｌとＩ３／とによって発生する電圧を等しくする。即ち、Ｖｏ＝　Ｉ 。Ｉ　ＲｌｏＡ　＝　Ｖ３＝　ｌ３１Ｒ１０Ｂである。

従って、抵抗器Ｒ１□ＡとＲ，１Ｂとに印加される線電圧は、［ａＶｂ：］に等 しく、増幅器Ａ７ＡとＡ７Ｂとによって発生する出力電圧は微分温度に比例する （また、同様の構成の系イードストーンブリッジの出力の２倍に等しい）であろ う。多（の用途では、差動出力を次Ｇこ、付加利得（例えば１０又はｉｏｏ　） を与える筈の不平衡（ＳＥ’）増幅器（例えばナショナルセミコンダクタＮａｔ ｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒのＬＭ　３９３　）の差動入力に接続 するか、又は、適当なアナログ−デジタルコンバータの差動入力に接続する。該 コンバータにはデジタルディスプレイ及び／又はデジタルレコーダが接続されて いる。

サーミスタ回路５０−１乃至５０−Ｎは、感温素子１０と同じく周囲との十分な 熱接触が得られるようにランス１２のシャフトに内蔵され得る（第１８図）。同 時に、給電、多重制御及び電流量０、工１用の配線がランスの長手方向に設けら れている。残りの回路部分は、ランス組立体の上端で例えばデジタルレコーダ１ ６と同じハウジングに内蔵されている。

（また、第２０ｃ図の回路による各サーミスタ温度の測定値をデジタルデータに 変換して符号１６で記録し且つ前記の如（海面に選択的に遠隔指示するためのＡ ／Ｄコンバータ及び公知の制御回路部分が同じハウジングに内蔵されている。） ）値台（内容に変更な（） ＦＩ６．６ 駆５論遠 Ｆ／Ｇ、／６ 氏淑 Ｆ／Ｇ、／７ Ｆ／Ｇ、／９ｂ 手続補正書 昭和６０年６り／θ日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １・事件０表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８４１０１０９９　ロ２、発明の名称　好まし くは多重サーミスタプローブを使用する、海底温度勾配による地表上炭化水素の 探索３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　ザ・トラステイーズ・オブ・コロンビア・ユニヴアーシティ・イン・ザ ・シティ・オブ・ニュー中ヨーク ４、代　理　人　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号　山田ビル６、補正により 増加する発明の数 ７、補正の対象　特許法第１８４条の５第１項の規定による書面中、出願人の代 表者の欄、図面及び委任状 ８、補正の内容 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面中、出願人の代表者を別紙 の通り補充する。

第１頁の続き ０発　明　者　ホーバート、マイケル番ニー［相］発　明　者　ウ゛アン拳ステ イーヴニンク、ウィリアム アメリカ合衆国、ニュー・ヨーク・１０９６４、パリセイズ、スワン・ストリー ト　（番地なし） アメリカ合衆国、ニュー・シャーシー・０７４３２、ミツドランド・パーク、ピ アス・アヴエニュー・２６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．海底下炭化水素を探査するために、得られた地質情報の関数として選択され た／（ターンで海底に浴って配列された測定場所を選択し、前記場所で海底下数 ｍの深度までの実質的に連続的な温度勾配を前記勾配の一時的外乱を補償できる プロセスを用いて測定するステップと、前記勾配中で長期の海底水温激化から生 じた熱流に起因する部分を決定するステップと、 先行ステップから得られた結果を利用して、各場所での表面熱流を箕出し、各測 定場所での有意な移流で該表面熱流を補正するステップと、 前記表面熱流のマツプを作成するステップとを含んでおり、前記マツプが、沖積 世以降、過去に対流を生じたか現在も対流を続けておりトラップに埋蔵されたか 又は近傍の海底下地層を通ってトラップに移行しつつある近傍の海底下炭化水素 の所在及び／又は性質を示すことを特徴とする海底下戻化水素探鉱方法。 ２、前記勾配の一時的外乱が、温度測定デバイスを海底内に配置したために生じ る摩擦熱と、周囲地層から温度測定デバイスまでの熱伝搬特性とを含むことを特 徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ３、前記勾配の一時的外乱を補償する前記プロセスが、同−不東環境中に無限に 長時間静置された場合の温度測定デバイスの整定温度を外挿するステップを含む 請求の範囲１に記載の方法。 ４、測定ステップが、各場所毎に温度測定ランスを海底に打込み、ランスが十分 な深度１で打込まれたか、及び、ランスによって無効な温度データが作成された か、及び、場所の選択が、得られる地下地質学及び層位学（リーソロジー）の知 識と一致しているかζこついて判断し、前記判断に従って必要に応じて測定ステ ップを修正するステップを含む請求の範囲１に記載の方法。 ５、測定ステップが、各場所毎に、前記判断に従って次の場所の選択を必要に応 じて確認し且つ修正するステップを含む請求の範囲４に記載の方法。 ６、前記勾配中で長期の水温変化から生じた熱流に起因する部分を決定するステ ップが、各測定場所毎に、長期海底水温変化のフーリエ級数式の係数と各場所の 地下地層の熱拡散率とフーリエ級数成分波の位相シフトとの関数として前記部分 をメ出す啓ステップを含ｔｊＭ求の範囲１ｆこ記載の万法。 ７．先行ステップから得られた結果を利用して各場所での表面熱流を党出し有意 の移流で前記表面熱流を補正するステップが、各場所毎に、長期海底水温変化か ら生じた熱流ｌこ起因する部分を測定勾配から減算して地熱勾配を算出し、地熱 勾配が海底下の深度に伴なって実質的に直線的に変化するか否かを判断し、否の 場合に前記場所での有意の移流の結果を用いて前記地熱勾配を補正するステップ を含む請求の範囲１に記載の方法。 ８、前記各場所での有意な移流ｌこよる地熱勾配の補正が、各場所で測定され長 期海底水温変化により補正された最高及び最低の温度と、ペクレ数と、測定場所 周囲の飽和媒質の密度と、前記媒質の熱容量との関数として行なわれる請求の範 囲７に記載の方法。 ９、測定場所の近傍の地下地層の地質モデルを作成するステップと、前記モデル を表面熱流マツプと実質的に一致させるために必要に応じて前記モデルを調整す るステップとを含む請求の範囲１に記載の方法。 １０、地質モデルを調整するステップが、各場所での表面熱流に対する該場所で の堆積作用の影響を考慮に入れる請求の範囲９に記載の方法。 １１、前記堆積作用が、堆積速度の推定値と堆積持続期間と堆積物の熱拡散率と の関数として算入される請求の範囲１０に記載の方法。 １２、地下炭化水素トラップの温度特性を知るために表面熱流マツプを下方に投 影する請求の範囲１１に記載の方法。 １３、温度勾配を測定するステップが、サーミスタ温度センサの使用を含んでお り、前記センサは、異なる２つの温度での１つのサーミスタの２つの抵抗の比の 対数又は前記２つの温度の１方を示す１つのサーミスタと２つの温度の他方を示 すもう１つのサーミスタとの夫々の抵抗の比の対数と、予想動作温度範囲での前 記２つの理髪間の差と、の間に実質的に直線的な関係が成立するような回路円に 備えられている請求の範囲１に記載の方法。 １４、前記測定ステップが、長さ数ｍのランスの長手方向−こ２５（固／ｍ以上 の密度で配列された温度測定センサの使用を含んでおり、前記センサは、各測定 場所で海底内に深度数ｍまで打込まれ、次の測定場所に移される…Ｊに前記温度 勾配を測定するに十分な期間だけ静置される請求の範囲１に記載の方法。 １５、前記温度測定センサの出力は、全部のセンサに共通の一組の導線によって ランスに沿って多重化され、多重出力は、ランスを内蔵又は具備して場所から場 所に運搬される装置によって記録される請求の範囲１４ｆこ記載の方法。 １６、前記温度測定センサがサーミスタを含んでおり、前記サーミスタは、電気 出力を与える電気回路に接続されており、前記電気出力は、前記温度勾配測定ス テップでセンサに作用する筈の周囲温度の代表範囲を包含する幅数１０℃の温度 窓ではサーミスタの温度変化と実質的に直線的ｔこ変化する請求の範囲１４に記 載の方法。 １７、海底上炭化水素を探査するために、海底に沿って配列された測定場所を選 択し、深度数ｍまでの実質的に連続的な温度勾配を測定するステップと、前記勾 配中の長期海底水温変化から生じた熱流に起因する部分を決定するステップと、 先行ステップから得られた結果を利用して、各場所での表面熱流（尊出すメステ ップと、 前記表面熱流のマツプを作成するステップとを含む海底上炭化水素探鉱方法◎ １８、前記測定ステップが、各場所毎に、２５個／ｍ以上の密度で当該ランスの 長手方向に配列された温度測定デバイスを担持するランスを海底内に打込み、前 記各デバイスの各測定温度に基いて前記実質的に連続的な温度勾配を測定するス テップを含む請求の範囲１７に記載の方法。 １９、測定ステップが、各場所毎に、現在場所での温度出力に従って次の場所の 選択を必要に応じて確認し修正するステップを含む請求の範囲１８に記載の方法 。 ２０、前記勾配中で長期海底水温変化から生じた熱流に起因する部分を決定する ステップが、各測定場所毎に、長期海底水温変化のフーリエ級数式の係数と、該 場所の地下地層の熱拡散率と、フーリエ級数成分波の位相シフトとの関数として 前記部分を算出するステップを含む請求の範囲１９に記載の方法。 ２１、先行ステップで得られた結果を利用して各場所での表面熱流を算出するス テップが、長期海底水温変化から生じた熱流に起因する部分を測定勾配から減算 することによって各場所での地熱勾配を算出して有意な移流との相関関係を設定 し、地熱勾配が海底地下の深度に伴なって実質的１こ直線的に変化するか否かを 判断し、否の場合、前記場所での有意な移流の結果によって地熱勾配を補正する ステップを含む請求の範囲２０に記載の方法。 ２２．測定場所の近傍の地下地層の地質モデルを作成するステップと、前記モデ ルを表面熱流マツプと実質的に一致させるために必要に応じて前記モデルを調整 するステップとを含む請求の範囲２２に記載の方法。 ２３、地質モデルを調整するステップが、各場所での表面熱流に対する各場所で の堆積作用の影響を算入するステップを含む請求の範囲２２に記載の方法。 ム、地下炭化水素トラップの温度特性を知るために、表面熱流マツプを下方に投 影する請求の範囲２３に記載の方法。 ２５、少くとも１つのサーミスタと対象地層との間に熱接触を成立させ、回路装 置を用いて、 （１）異なる２つの温度での１つのサーミスタの２つの抵抗の比の対数、又は、 前記２つの温度の１つの温度の１つのサーミスタと他方の温度の別のサーミスタ との夫々の抵抗の比の対数と、 （ｉｉ）　前記２つの温度の差 との間に関係を成立させるステップを含んでおり、数１０℃の温度範囲内の予想 温度のいかなる値に於いても前記関係が実質的に直線状に維持される地熱測定方 法。 ２６、前記関係化ステップが、 印　第１温度とオフセットとの和と ０ｉ＋　第２温度とオフセットとの和との積を算出する回路によって前記対数を 前記差の関数とするステップを含んでおり、前記オフセットは、１つ又は１年の 所与のサーミスタのレベルが前記直線性を充足するように選択される請求の範囲 ２５に記載の方法。