感應式寬帶三分量鉆孔磁場測量傳感器及利用其的鉆孔電磁勘探方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鉆孔電磁勘探（borehole electromagnetic exploration or tomography ;EM tomography)，更具體地說，本發明涉及感應式三分量鉆孔磁場測量傳感 器，其為了在鉆孔內監控自然的地球磁場的變化或者通過利用鉆孔的電磁勘探而應用于石 油、煤炭等的能量資源或礦物資源領域和土木及環境領域等，可在鉆孔內分別針對X軸、y 軸、z軸準確精密地三維測量寬帶磁場。
[0002] 另外，本發明涉及鉆孔電磁勘探方法，如上所述，利用可在鉆孔內分別針對X軸、 y軸、z軸準確精密地三維測量寬帶磁場的感應式三分量鉆孔磁場測量傳感器，可應用于石 油、煤炭等的能量資源或礦物資源領域，以及土木和環境領域等。
【背景技術】
[0003] 在現有技術中，為了監控地球磁場的變化，或應用于如石油、煤炭等的能量資 源或金屬等礦物資源的勘探以及土木、環境領域，提出了一種鉆孔電磁勘探（borehole electromagnetic tomography ;EM tomography)方法而使用，其中，在鉆孔內設置電磁傳感 器，從而調查地下地質或環境。
[0004] 換句話說，參照圖1，圖1是現有鉆孔電磁勘探（EM tomography)系統的整體構成 的概略圖。
[0005] 如圖1所示，鉆孔電磁勘探系統10通常構成為如下：分別形成兩個鉆孔11、12后， 其中一個設置有發射器（transmitter) 13,另一個設置有接收器（receiver) 14,并且設置 于地上的地上單元15接收來自于所述發射器13及接收器14的信號并進行分析，從而實現 對于所屬區域的地質或者主要資源的埋藏與否、以及地下環境等的勘探。
[0006] 此時，所述發射器13不僅位于鉆孔內，而且還可位于地上，并且使得所述接收器 14可位于與發射器13相同的鉆孔11內，或位于其他鉆孔12內而進行勘探。
[0007] 更具體地說，有關如上所述的鉆孔電磁勘探系統的現有技術例子，例如，有美國 專利US 7, 030, 617號（2006. 04. 18.)中所提出的"用于執行電磁感應勘探的系統、裝置 及方法（System, apparatus, and method for conducting electromagnetic induction surveys)〇
[0008] 換句話說，參照圖2,圖2是作為現有技術的例子在美國專利US 7, 030, 617號中所 提出的鉆孔電磁勘探系統的整體構成的概略圖。
[0009] 更具體地說，所述美國專利US 7, 030, 617號所提出的鉆孔電磁勘探系統20,如圖 2所示，其構成為如下：在鉆孔21內設置發射器（transmitter) 22,所述發射器22產生磁矩 (magnetic moment)，并在相鄰配置的另一個鉆孔24內設置接收器23,所述接收器23接收 從所述發射器22中所產生的磁場，此時，將輔助接收器（auxiliary receiver) 25相鄰地設 置于所述發射器22,所述輔助接收器用于檢測根據所述發射器22產生的磁場及由于導電 殼體（conductive casing)引起的衰減（attenuation)，并且設置于地上的地上單元26接 收通過所述發射器22、接收器23及輔助接收器25傳輸的信號并進行分析，從而實現對所屬 區域的地質或者主要資源的埋藏與否、以及地下環境等的勘探。
[0010] 因此，根據如上所述構成的美國專利US 7, 030,617號中所提出的鉆孔電磁勘 探系統20,根據通過輔助接收器25測量的磁場和發射器磁矩（transmitter magnetic moment)的比率（ratio)，可考慮到由于導電殼體所引起的衰減，由此可進行更準確地測 量。
[0011] 在此，一般而言，地下的地質結構是以非常復雜的三維結構形成，為了準確地掌握 所述地下空間的環境，在X軸、y軸及Z軸的各個方向上對磁場的方向上進行三維測量和分 析，但是所述美國專利US 7, 030, 617號中只是單純提出了產生磁矩的發射器和接收磁矩 的接收器的構成，并沒有提出如上所述的有關三分量的磁場測量及分析的技術內容。
[0012] 另外，如上所述的鉆孔電磁勘探系統相關的其他現有技術例子有，例如，韓國登記 專利公報第10-0563542號（2006. 03. 16.)中提出的"利用數字三分量磁通門磁場測量儀的 配置鋼筋的深基礎的深度探測裝置"及韓國登記專利公報第10-0264630號（2000. 06. 02.) 中提出的"根據鉆孔內三軸磁場測量的混凝土基粧內鋼筋探測裝置和探測方法"。
[0013] 更具體地，首先，所述登記專利公報第10-0563542號涉及利用數字三分量磁通門 磁場測量儀的配置鋼筋的深基礎的深度探測裝置，其構成為如下：具備磁通門傳感器，其插 入于鉆孔內部，從而感知從鋼材產生的感應磁場，并輸出數字信號，并且包括使用RS-422、 RS-232及USB通信協議變換從所述傳感器輸出的數字感知信息的裝置，從而可通過如筆記 本電腦一樣的便攜式電腦存儲并輸出磁通門傳感器中所感知的信息，并且可通過數字化的 磁通門傳感器感知大量資料并傳輸。
[0014] 而且，所述登記專利公報第10-0264630號涉及根據鉆孔內三軸磁場測量傳感器 的混凝土基粧內的鋼筋探測裝置及探測方法，其中，將三軸磁場測量傳感器插入至鉆孔內， 并在鉆孔內上下移動，測量基粧內鋼筋的感應磁場，同時測量所述三軸磁場測量傳感器的 深度，并將所述鋼筋的感應磁場測量值和三軸磁場測量傳感器的深度存儲于電腦，從而測 量基粧下端深度。
[0015] 換句話說，根據所述登記專利公報第10-0563542號及登記專利公報第 10-0264630號，記載了將三軸磁場測量傳感器插入于鉆孔內并進行三維測量的技術內容， 但是所述登記專利公報第10-0563542號及登記專利公報第10-0264630號是用于對配置于 混凝土基粧內的鋼筋的下端深度進行測量，因為假設鉆孔靠近基粧的情況，所以只使用高 頻的特定頻帶也無妨，不需要寬帶的頻帶，因此可利用商業化的磁通門式三軸磁場傳感器。
[0016] 換句話說，在電磁勘探中，在特定的地面環境利用特定頻率的電磁波進行電磁勘 探時，將被指為可進行勘探的深度的穿透深度（penetration depth)或透入深度（skin d印th) δ可由如下的[數學式1]表示。
[0017] [數學式1]
【主權項】
1. 一種感應式寬帶三分量鉆孔磁場測量傳感器，其可在鉆孔電磁勘探（borehole elec