(57)【要約】【課題】  低周波数と高周波数による反射法地震探査を行い、探査結果を処理することにより、従来方法と比較して精度の高いハイドレート層厚を得ることができるハイドレート層の層厚推定方法を提供する。【解決手段】  反射法地震探査方法によってハイドレード層の層厚を推定するための層厚推定方法において、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる海底疑似反射面をハイドレート層の下限とすると共に、３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの高周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる短い間隔での反射波群の内、その一番早い時間の反射波をハイドレート層の上限とする。【選択図】  図２
2006138706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射法地震探査方法によって海底下のハイドレード層の層厚を推定するための層厚推定方法であり、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる海底疑似反射面をハイドレート層の下限とすると共に、３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの高周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる短い間隔での反射波群の内、その一番早い時間の反射波をハイドレート層の上限とすることを特徴とするハイドレート層の層厚推定方法。
【請求項２】
前記高周波数の探査において、発生する高周波の周波数を３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲内で変化させて、複数の高周波数による探査を行い、海底面と、前記低周波数の探査において得られた海底疑似反射面との間に現れる反射波群を比較して、反射群の一番早い時間の反射波を求め、各高周波数探査から得た反射波群の一番早い時間の反射波の内、最も海底に近いものを、ハイドレート層の上限とすることを特徴とする請求項１記載のハイドレート層の層厚推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底地層内等にあるハイドレート層の層厚推定方法に関し、より詳細には、低周波数と高周波数の音波を用いてハイドレード層の上限と下限を推定するハイドレート層の層厚推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底の石油やメタンハイドレート等の資源の探査を行う手段の一つに反射法地震探査がある。この反射法地震探査では、海面付近や海中や海底で、圧縮した空気を瞬時に海中に放出するエアガンや圧電素子や超磁歪合金等の振動源（送波器）で、振動（音波）を発生させ、海底面や海底下の地層の境界面等で反射して戻って来る音波を、ストリーマーとよばれるケーブルに間隔を設けて配置されたハイドロホン（受波器）で受信し、この受信記録、即ち、海底面下の地震探査記録に現れる物性が異なる地層同士の境界面を探り、地質構造を解析している。
【０００３】
この音波が、海中を伝わり、海中を伝わった音波は海底面で反射して、ある程度の音波が受波器まで戻って来る。しかし、海底面の下の地層まで入っていく音波もあり、この地層の中に入った音波は地層同士の境界面でも反射して受波器まで戻って来る。海底面下、どの程度の深さまで音波が到達し、受波器に戻ってくるかは、使用する機器によって異なるが、石油探鉱のための地震探査では、海底面下１０，０００ｍ程度までの記録をとることもある。反射してきた音波を使って探査をするので反射法地震探査と呼ぶ。海底面下の地震探査記録では、物性が異なる地層同士の境界面は黒い線で現れ、この境界面は地質構造を示している。なお、最近の石油探鉱地震探査では、ストリーマーケーブルも６，０００ｍ以上となったり、複数本のストリーマーケーブルを同時に曳航して調査する場合もある。このストリーマーケーブルを複数本使用する場合には、立体的な地震探査記録を得ることができるので、３次元地震探査という。
【０００４】
この反射法地震探査に関して、エアガンから発する１００Ｈｚ程度の低周波数の音波は、反射波の分解能が低く高精度の地層探査が困難となるため、海底近傍を航走させる自律型無人航走体から振動波を発生し、この振動波を、この自律型無人航走体が曳航しているストリーマケーブルにより受信する海底地層探査システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
そして、特に、メタンハイドレート層を対象とした反射法地震探査では、エアガン等を用いた低周波（例えば、１００Ｈｚ）による探査では、ハイドレート層の存在を示唆する海底疑似反射面を確認できるが、深海曳航体などによる高周波（例えば、６００Ｈｚ）による探査では明確に確認できない場合があり、また、海底疑似反射面の直上に、振幅が小さくなるブランキング現象が確認される等の特徴が知られている。
【０００６】
なお、この海底疑似反射面は、周辺の順序良く並んだ地層境界面を示す記録を無視して伸びる音波境界面のことで、海底面を示す記録にほぼ平行で、反射の性質が異なる（位相が逆転している）、反射の強度が強い（記録としては太い線として見える）もののことを言う。
【０００７】
この海底下のメタンハイドレート等の賦存量を推定するために、正確な資源量評価手法が要求されているが、従来の評価手法では、メタンハイドレートの存在指標とされている海底疑似反射面の分布に基づいて、地震探査記録上に現れる海底疑似反射面をハイドレートの下限とし、検層データ、地震探査結果の解釈（ブランキング、砂岩層分布）、精密重力探査等から上限を推定し、ハイドレート層の層厚推定を行っている。
【０００８】
しかしながら、検層データの取得は掘削して行うため、これによるハイドレート層の上限の推定は正確であると思われるが、全ての海底疑似反射面が分布している領域を掘削して検層データを取得するわけにはいかないという問題がある。また、他の精密な重力探査等の方法による推定は直接ハイドレート層を扱っているわけではないため、これによる推定精度は低くなるという問題がある。
【０００９】
つまり、従来の手法では、海底疑似反射面を基にメタンハイドレート層の下面を特定することができるものの、メタンハイドレート層の上面は特定できず、資源量評価手法としては限界があり、新しい資源量評価手法が求められている。
【００１０】
一方、以前は、ハイドレート層は均質であると考えられていたが、低周波震源による反射法地震探査で現れていた海底疑似反射面が、深海曳航体からの高周波震源による反射法地震探査では明瞭に現れないことが知られており、ハイドレート層均質の考え方では説明できなかった。また、基礎試錐「南海トラフ」で採取されたコアや検層記録などにより、メタンハイドレート層は均質ではなく、メタンハイドレート層と非メタンハイドレート層の薄層互層になっているとの知見が得られている。この薄層互層の構成として、例えば、メンタハイドレート層全体では約３０ｍ，メタンハイドレート層の厚さ約０．２５ｍ，非メタンハイドレート層の厚さ約０．２５ｍで、薄層全体で１２０枚程度のものが想定できる。
【特許文献１】特開２００３−１９９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低周波数と高周波数による反射法地震探査を行い、探査結果を処理することにより、従来方法と比較して精度の高いハイドレート層厚を得ることができるハイドレート層の層厚推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明のハイドレート層の層厚推定方法は、反射法地震探査方法によって海底下のハイドレード層の層厚を推定するための層厚推定方法であり、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる海底疑似反射面をハイドレート層の下限とすると共に、３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの高周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる短い間隔での反射波群の内、その一番早い時間の反射波をハイドレート層の上限とすることを特徴とする。
【００１３】
つまり、第１段階として、低周波探査データにより海底疑似反射面を検出し、ハイドレート層の下限を取得し、第２段階として、高周波探査データによりハイドレート層の上限を取得し、第３段階として、検出した上限と下限によりハイドレート層厚を得る。
【００１４】
より詳細には、薄層厚さに対して震源の波長が長い（周波数が低い）場合は、薄層は影響せずに均質な場合と同様の反射応答を示し、海底疑似反射面を確認することができる。この海底疑似反射面の位置からハイドレート層の下限の位置を把握する。
【００１５】
また、震源の波長が薄層厚さに近い（周波数が高い）場合は、薄層の影響によりハイドレート層内部からの反射波を確認することができる。このとき、短い間隔での反射波群を確認することができるが、その一番早い時間の反射波がハイドレード層の上限にほぼ近いものとなるので、この一番早い時間の反射波の位置からハイドレート層の上限の位置を把握する。
【００１６】
この得られた上限と下限より、その場所でのハイドレート層厚を推定することができる。
【００１７】
そして、上記のハイドレート層の層厚推定方法において、  前記高周波数の探査において、発生する高周波の周波数を３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲内で変化させて、複数の高周波数による探査を行い、海底面と、前記低周波数の探査において得られた海底疑似反射面との間に現れる反射波群を比較して、反射群の一番早い時間の反射波を求め、各高周波数探査から得た反射波群の一番早い時間の反射波の内、最も海底に近いものを、ハイドレート層の上限とすることを特徴とするように構成すると、より精度よくハイドレート層の上限を推定できる。
【００１８】
つまい、高周波探査による薄層互層内の反射は、発信波の波長と薄層の厚さとの関係によって、変化するので、一周波数のみでは、薄層の厚さの変化に対応できないので、複数の周波数で行う。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のハイドレート層の層厚推定方法によれば、低周波数と高周波数による反射法地震探査を行い、探査結果を処理することにより、従来方法と比較して精度の高いハイドレート層厚を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して本発明に係るハイドレート層の層厚推定方法の実施の形態について、自律型無人航走体を使用する場合を例にして説明する。
【００２１】
最初に、このハイドレード層の層厚推定方法を実施するための反射法地震探査システムについて説明する。
【００２２】
図１に示すように、この反射法地震探査システムは、自律型無人航走体１と母船６と海底５に設置されたトランスポンダ４等から構成される。
【００２３】
自律型無人航走体１は、その底部に振動源２を、船尾に送受波装置１２をそれぞれ備え、また、船尾からストリーマケーブル３を曳航する。この振動源２は、自律型無人航走体１の規模と動力源などの関係からエアガンを使用できないため、小型軽量で省電力型の圧電素子や超磁歪合金などで構成される。これらは、連続的に発信でき、また、波形などを電気的に処理できる等のメリットがある。
【００２４】
また、ストリーマケーブル３は、反射波を捉えるハイドロホン、深度、方位、温度などを検出するセンサモジュール、データの伝送を行う伝送モジュール、自律型無人航走体１の振動をストリーマケーブル３に伝えないようにする振動制御モジュール、ストリーマケーブル３の姿勢制御を行うスタビライザモジュール等を備えて構成される。
【００２５】
この自律型無人航走体１は、母船６によって探査海域まで運搬された後、海中に降ろされて、予め海底５に設置された複数のトランスポンダ４から発信される信号を受信しながら、また、船尾の送受波装置１２と母船６の送受波器１４により、交信したり相対位置を検出しながら、所定の海域を所定の水深で航走する。例えば、海底より数ｍ〜数百ｍの高さを保って航走する。
【００２６】
この自律航走中に、自律型無人航走体１の底部の振動源２から海底５に向けて振動波Ｐ１を発する。この振動波Ｐ１の反射波は、自律型無人航走体１によって曳航されているストリーマケーブル３のハイドロホンによって受信され、記録装置に記録される。この場合において、振動波Ｐ１が比較的高い周波数であっても、海底５の近傍から発射され、その反射波を海底近傍で曳航されているストリーマケーブル３のハイドロホンで受信するため高感度で反射波を受信できる。そのため、高い分解能を得ることができる。
【００２７】
この地震探査後に、自律型無人航走体１を母船６に回収して、記録装置に記録されたデータを解析して地層構造等の解析を行う。これによって、振動波Ｐ１による地震探査が行われる。
【００２８】
なお、ここでは、このハイドレード層の層厚推定方法を実施するための反射法地震探査システムとして、自律型無人航走体を使用する反射法地震探査システムを例にしているが、その他の反射法地震探査システムをすることができ、所定の低周波と高周波による探査ができるシステムであればいよい。
【００２９】
そして、次に、本発明のハイドレード層の層厚推定方法について、図３を参照しながら説明する。
【００３０】
本発明においては、振動源２から発する振動波Ｐ１として、低周波の音波と高周波の音波を用いる。
【００３１】
図３は、ハイドレート薄層Ｌ１と非ハイドレート薄層Ｌ２の互層からなるハイドレート層に対する低周波数探査結果と高周波探査結果を模式的に示した図である。このハイドレード層（Ｌ１＋Ｌ２）は、その上側に第１堆積層Ｌ３を、その下側に第２堆積層Ｌ４を有し、第１堆積層Ｌ３が海水Ｗの下にある。
【００３２】
この低周波探査の音波は、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数であり、この低周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる海底疑似反射面Ｌｓをハイドレート層（Ｌ１＋Ｌ２）の下限とする。この場合には、ハイドレート薄層Ｌ１の厚さと非ハイドレート薄層Ｌ２の厚さに対して震源の波長が長い（周波数が低い）ので、薄層Ｌ１とＬ２は影響せずに、ハイドレート層（Ｌ１＋Ｌ２）が均質な場合と同様の反射応答を示し、海底疑似反射面Ｌｓを確認することができる。
【００３３】
従って、海底疑似反射面Ｌｓの位置をハイドレート層（Ｌ１＋Ｌ２）の下限とすることにより、ハイドレート層（Ｌ１＋Ｌ２）の下限位置を得る。なお、Ｗｓは海底を示す部分である。
【００３４】
この低周波探査では、ハイドレード薄層Ｌ１と非ハイドレード薄層Ｌ２の薄層互層の音波速度が細かく変化する場合を反映できず、平均音波速度に近いゆるやかな音波速度の変化に対応した、即ち、ハイドレード層（Ｌ１＋Ｌ２）全体に対応した反射波が得られる。その結果、低周波探査では、薄層互層内での乱反射は生じ難くなり、海底疑似反射面Ｌｓを判別できることになる。
【００３５】
そして、この低周波数探査に使用する周波数範囲については、中心周波数が１００Ｈｚより低い水中震源は殆ど無いので、１００Ｈｚが実質最低周波数となる。また、３００Ｈｚより高いと、薄層が影響してきて薄層互層内からの反射波が海底疑似反射面の付近に現れるという理由から、海底疑似反射面の位置を明確に決めることが難しくなる。
【００３６】
また、高周波探査の音波は、３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの高周波数であり、この高周波数で探査して得た地震探査記録上に現れる短い間隔での反射波群の内、その一番早い時間の反射波Ｈｓをハイドレート層（Ｌ１＋Ｌ２）の上限とする。この場合には、ハイドレード薄層Ｌ１と非ハイドレード薄層Ｌ２が影響して、短い間隔でのハイドレート層（Ｌ１＋Ｌ２）内部からの反射波群を確認することができ、この一番早い時間の反射波Ｈｓがハイドレード層（Ｌ１＋Ｌ２）の上限にほぼ近いものとなる。従って、この一番早い時間の反射波Ｈｓをハイドレート層（Ｌ１＋Ｌ２）の上限とすることにより、ハイドレート層の上限位置を得る。なお、Ｗｓは海底を示す部分である。
【００３７】
この高周波探査では、薄層互層内で生じる多重反射波により、海底疑似反射面Ｌｓを識別することは難しい。一方、薄層互層の多重反射波から一番早い時間の反射波Ｈｓの反射を識別することは可能なのでこれを用いる。
【００３８】
そして、この高周波数探査に使用する周波数範囲については、３００Ｈｚより低いと薄層が影響しないため薄層互層内部からの反射波が現れず、１ｋＨｚを超える高周波数では透過能力が落ちてきてハイドレート層からの反射波を得ることができないという理由から、薄層互層の上限を決めることが難しくなる。
【００３９】
なお、この高周波数の探査においては、高周波探査による薄層互層内の反射は、発信波の波長と薄層の厚さとの関係によって、変化するので、一周波数のみでは、薄層の厚さの変化に対応できない。そのため、発生する高周波の周波数を３００Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲内で変化させて、例えば、周波数３００Ｈｚ、７００Ｈｚ、１ｋＨｚに変化させて、複数の高周波数による探査を行い、各高周波数探査から得た反射波群の一番早い時間の反射波の内、最も海底に近いものを、ハイドレート層の上限とするように構成する。
【００４０】
そして、これらの得られた上限Ｈｓと下限Ｌｓより、その場所でのハイドレート層厚ＬＨを推定することができる。
【００４１】
つまり、第１段階として、低周波探査データにより海底疑似反射面Ｌｓを検出し、ハイドレート層の下限を取得し、第２段階として、高周波探査データによりハイドレート層の上限Ｈｓを取得し、第３段階として、検出した上限Ｈｓと下限Ｌｓによりハイドレート層厚ＬＨを得る。なお、低周波探査と高周波探査は、いずれを先にしてもよく、両方を含む振動を発生できる振動源であれば同時に行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】反射法地震探査システムの構成を説明するための図である。
【図２】本発明に係わるハイドレート層の層厚推定方法の原理を説明するための図である。
【図３】本発明に係わるハイドレート層の層厚推定方法の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    自律型無人航走体
２    振動源
３    ストリーマケーブル
４    トランスポンダ
５    海底
６    母船
１２    送受波装置
１４    送受波器
Ｌ１＋Ｌ２    ハイドレート層
Ｌ１    ハイドレート薄層
Ｌ２    非ハイドレート薄層
Ｌ３    第１堆積層
Ｌ４    第２堆積層
Ｌｓ    海底疑似反射面（下限）
ＬＨ    ハイドレート層の層厚
Ｈｓ    多重反射波の一番早い時間の反射波（上限）
Ｗ      海水
Ｗｓ    海底を示す部分
【図１】
2006138706.tif 000003
【図２】
2006138706.tif 000004
【図３】
2006138706.tif 000005