NO303554B1 - FremgangsmÕte og anordning for Õ forenkle stedfestelse av en undergrunns-sone i seismisk unders°kelse - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å forenkle lokaliseringen av en undergrunnssone i seismiske undersøkelsesoperasjoner. Nærmere bestemt er formålet med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen å forenkle lokaliserings-operasjonene gjennom hvilke f.eks. seismiske data forbindes med topografiske data for de respektive steder hvor de er oppfanget av mottagere.

Fremgangsmåter for seismisk prospektering omfatter generelt sending, inn i de formasjoner som skal undersøkes, av seismiske bølger i form av vibrasjoner eller impulser, mottagelse av bølgene som forplanter seg i undergrunnen med et mottagersett bestående av et flertall sensorer anordnet ved undergrunnsoverflaten eller nær denne, registrering av bølgene som oppfanges, og en rekke behandlinger av data for å forbedre representasjonen av de seismiske seksjoner som oppnås fra registreringene.

Moderne metoder omfatter bruk av dataoppsamlings-anordninger fordelt ved regulære intervaller, enkelte ganger over en avstand på flere kilometer. Hver av dem er innrettet for oppsamling av seismiske signaler som oppfanges av en eller flere geofoner, for å digitalisere og lagre dem i en hukommelse før sanntids eller forsinket transmisjon til en sentral styrings- og registreringsstasjon. De forskjellige oppsamlingsanordninger sender generelt sekvensielt de oppsamlede data til sentralstasjonen, enten direkte eller ved hjelp av reléelementer.

Forskjellige transmisjonssystemer av denne typen er beskrevet i f.eks. de franske patentsøknader 2.627.652, 2.608.780, 2.602.875, 2.599.533, 2.538.561, 2.511.772.

De seismiske seksjoner som er oppnådd etter seismiske operasjoner er representative for en undergrunnssone som er vertikal i forhold til innretningen av mottagerne i felten, og det er derfor viktig å lokalisere i rommet alle mottager-steder, og således å assosiere nøyaktige topografiske data med disse.

Lokalisering av posisjonene for mottagerpunktene blir ofte oppnådd etter installasjon av sensorene og oppsamlingsanordningene i felten. En velkjent teknikk består av å bruke f.eks. et radioposisjoneringssystem som regner ut posisjonen i forhold til flere sendere med kjent posisjon på jorden eller på satelitter, som "er vel kjent blant spesia-lister. Posisjonsdata lest på stedet for hver sensor eller ved barysentrum for hvert sett av sammenkoblede sensorer som utgjør hver seismisk mottager blir assosiert med f.eks. serienummeret for oppsamlingsanordningen og/eller steds-nummeret for denne i rekken av anordninger som er fordelt i felten. Alle disse dataene som samles opp av feltmannskapene kan bringes til sentralstasjonen for å bli registrert der på et hjelperegister som ofte er forskjellig fra det register som er ment for de seismiske data. Dataene må derfor nød-vendigvis bli satt i forhold til to forskjellig databærere for parvis ordning av de seismiske data med tilsvarende topografiske indikasjoner, og dette er ofte en feilkilde. Risikoen for feil og forvirring øker også på grunn av det stadig økende antall oppsamlingsanordninger som blir satt i felten for seismiske undersøkelser, og som forlenger over-førings- og parordningsoperasjonene.

Norsk patent 177.166 omhandler en anordning for initia-lisering (forhånds-innstilling) av oppsamlingsapparater plassert i felten for oppsamling av seismiske data som er avfølt ved hjelp av geofonrekker. Anordningen innbefatter en første, bærbar lysstråle-styringsenhet for kortdistanse, og en rekke sekundære lysstråle-enheter i hvert oppsamlings-apparat. Den første enheten forflyttes suksessivt nær de forskjellige oppsåmlingsapparatene, og driftsparametere utveksles mellom den første styringsenheten og de forskjellige sekundær-enhetene.

US patent 3.946.357 beskriver et system for oppsamling og overføring av seismiske data, og innbefatter en sentral-stasjon, geofon-overvåkningsanordninger for å oppsamle signaler som avføles av geofoner spredt ut i felten, utstyrt med minne-enheter for å lagre de avfølte seismiske data og også data som angår geofon-overvåkningsanordningenes posisjon i felten for overføring av alle data til den sentrale stasjonen.

US-patent 4.589.100 beskriver et -velkjent system for seismiske undersøkelser, bestående av en sentral styrings-og registreringsstasjon, et sett av seismiske opp samlingsanordninger fordelt i felten i et gittermønster, og et posisjoneringssett for å bestemme den geografiske posisjon for undersøkelsessystemet i forhold til hver av opp-saml ingsanordningene i felten. Sentralstasjonen kan omfatte utstyr som gjør det mulig å fange opp radiosignaler som sendes av et geografisk posisjoneringssystem såsom GPS-systemet, og den er utstyrt med utstyr for å bestemme den absolutte posisjon av stasjonen i rommet. Oppsamlingsanordninger i felten består av utstyr som er tilstrekkelig for å detektere anordningens relative posisjon i forhold til sentralstasjonen. De mottatte signaler som forbehandles i hver oppsamlingsanordning blir sendt til sentralstasjonen og kombinert med de som er mottatt der for å bestemme posisjonen for hver anordning i felten.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å forenkle stedfestelse av en undergrunnssone rekonstruert ved hjelp av en seismisk seksjon frembrakt ved behandling av seismiske signaler oppfanget av en gruppe seismiske mottagere på et stort antall mottakersteder fordelt rundt i felten, som reaksjon på signaler som utsendes i undergrunnen av en seismisk signalkilde, hvor de oppfangede seismiske signalene samles av en rekke seismiske oppsamlingsanordninger fordelt rundt i felten, og så overført til en sentral styrings- og registreringsstasjon, hvilken fremgangsmåte innebærer bruk av en posisjoneringsanordning for å bestemme den geografiske posisjon for et sted på grunnlag av radiosignaler som mottas på det nevnte sted. Fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter: direkte registrering av posisjonen i felten for hver seismisk mottager ved å forflytte posisjoneringsanordningen suksessivt til hver mottager;

overføring og lagring i hukommelsen i hver oppsamlingsanordning, av posisjonsdata som leveres av posisjoneringsanordningen som følge av stedfestings-operasjonen for hver av mottagerne tilordnet oppsamlingsanordningen, slik at det etableres en posisjonsetikett for hver mottager; automatisk tilordning av den tilsvarende posisjonsetikett til de seismiske data .som oppsamles av hver motta-ker, og

overføring av de oppsamlede data, merket med sine respektive posisjonsetiketter, fra hver oppsamlingsanordning, og konsentrering av dem i den sentrale styrings- og registreringsstasjonen for å etablere sett av registrerings-traser som hver er tilknyttet en mottagerposisjon.

Ifølge en utførelse foregår overføring av posisjonsdataene, bestemt av den nevnte posisjonsanordning, automatisk mot hver oppsamlingsanordning, gjennom en overførings-kanal som er etablert mellom anordningen og den nevnte posisj oneringsanordning.

I det tilfelle hvor hver seismisk mottager har flere sammenkoblede sensorer innrettet på linje, blir posisjoneringsanordningen benyttet f.eks. til å bestemme den geografiske posisjon for et punkt på hver linje.

Overføring av de oppsamlede data til den sentrale stasjonen fra hver oppsamlingsanordning eller fra minst noen av dem, kan utføres f.eks. over radio eller gjennom kabel.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som definert ovenfor, tilbyr mange fordeler i hovedsak på grunn av metoden for oppsamling og allokering av posisjonsdata. En operatør beveger seg rundt i feltet og passerer, i nærheten av hver geofon eller gruppe av geofoner som utgjør et spor, et posisjoneringssett innrettet for å regne ut posisjonsdataene fra posisjonssignaler som frembringes av et lokaliserings-system ved bruk av elektromagnetiske signaler. Posisjonsdataene på vedkommende sted blir innført i den tilhørende lokale oppsamlingsanordning.. Innføringen kan skje manuelt, eller bedre gjennom en kort avstandstransmisjon mellom posisjoneringssettet og hver anordning, via en kabel-forbindelse og/eller en trådløs forbindelse ved hjelp av f.eks. et lysstrålekommunikasjonssystem. De innførte posisjonsdata blir lagret i en hjelpehukommelse, og på det tidspunkt dataene blir sendt mot sentralstasjonen, blir posisjonsdataene lest inn i hjelpehukommelsen og inkludert i en "skyte"-starter eller en "spor"-starter. De geografiske posisjoneringsdata kan innføres f.eks. på tidspunktet for posisjonering av hver oppsamlingsanordning eller boks i felten. Med et muligens enkelt og derfor mindre kostbart posisjoneringssett, kan stedetiketter bli suksessivt assosi ert med alle de seismiske data som sendes fra de forskjellige oppsamlingsanordninger, uansett deres nummer. Systemet ifølge oppfinnelsen kan brukes med eksisterende oppsamlingsanordninger, uten å modifisere disse.

Den systematiske assosiasjon av topografiske adresser med de sendte meldinger er også meget nyttig for å unngå risikoen for forvirring hvis en defekt oppsamlingsanordning skal erstattes med en annen, hvis ordrenummmer eller serie-nummer er forskjellig.

En anordning for å implementere fremgangsmåten angitt ovenfor, gjør det mulig å forenkle stedfestelsen av en undergrunnssone som rekonstrueres av en seismisk seksjon som trekkes opp fra seismiske signaler oppfanget av en gruppe seismiske mottagere på et stort antall steder fordelt rundt i felten, som reaksjon på signaler utsendt i undergrunnen av en seismisk signalkilde, hvor de oppfangede seismiske signalene samles av en rekke seismiske oppsamlingsanordninger som er fordelt i felten, og sendes via et oveføringssystem til en sentral styrings- og registreringsstasjon, hvor anordningen har en posisjoneringsanordning for å bestemme den geografiske posisjon for steder ved bruk av radiosignaler som mottas på disse stedene. Anordning kjennetegnes ved at den har en anordning for å overføre data målt på stedet for hver seismisk mottager, til en tilordnet oppsamlingsanordning og til en adresserings-enhet i denne, som har en anordning for å etablere en posisjonsetikett samt en anordning for å knytte posisjonsetiketten til hvert datastykke som sendes.

Posisjoneringsanordningen omfatter en mottagerboks 2 innrettet for å beregne posisjoner, f.eks. ved triangulering fra signaler som mottas fra flere referansepunkter, eller fra radiosignaler som representerer posisjoneringsdata.

Anordningen for å overføre til oppsamlingsanordningene posisjonsdata målt av mottagerboksen, kan omfatte et bølge-transmisjonselement. Transmisjonselementet kan være innrettet for å sende og motta modulerte infrarøde bølger.

Adresserings-enheten kan omfatte .en optisk transduser tilknyttet en grensesnittkrets, en behandlingsenhet utstyrt med en hovedhukommelse for de seismiske data og en hjelpe hukommelse for dataene i posisjonsetikettene, hvor behandlingsenheten er innrettet for å knytte til de seismiske data den tilsvarende posisjonsetikett.

Andre trekk og fordeler ved fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskri-velse av utførelsen, gitt gjennom ikke-begrensende eksem-pler, og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser diagrammatisk en seismisk mottager-innretning anordnet i felten,

fig. 2 viser en mulig utførelse med hvilken topografiske data kan innføres i hver oppsamlingsanordning,

fig. 3 er et blokkdiagram av settet som finnes i hver oppsamlingsanordning, og

fig. 4 viser et mulig formateksempel for meldingene som sendes til sentralstasjonen for hver oppsamlingsanordning.

Et system ved seismiske undersøkelser omfatter en kilde S for seismiske bølger og en seismisk mottager- og oppsamlingsanordning, omfattende generelt (fig. 1) et stort antall seismiske mottagere RI, R2 ... Rn, som er fordelt langs en seismisk profil som skal undersøkes, oppsamlingsanordninger Bl, B2 ... Bk som er fordelt i felten, og en sentral styrings- og registreringsstasjon 1 som er instal-lert på et kjøretøy 2 for å styre de suksessive sendings/- mottagnings-sykler som blir utført.

Hver seismisk mottager RI, R2 ... Rn omfatter generelt flere sensoreleménter Cl, C2 ... Cp som er elektrisk sammen-koblet. Hvert resulterende signal blir brukt til å produse-re et seismisk registreringsspor. Hver av oppsamlingsanordningene Bl-Bk er forbundet med en eller flere seismiske mottagere R. De er innrettet for digitalisering av signalene de mottar fra de tilhørende mottagere, og for å lagre dem. Sentralstasjonen 1 styrer de suksessive avfyringer av kilden S, oppsamlingen ved de forskjellige anordninger av de signaler som blir sendt tilbake fra diskontinuiteter i undergrunnen og mottatt av mottagerne RI-Rn, og styrer deretter sentraliseringen av de lagrede data. Etter ordre fra sentralstasjonen 1, vil hver oppsamlingsanordning over-føre de data den har lagret. Oppsamlingsanordninger som beskrevet i patent FR-2.511.772 kan f.eks. benyttes med fordel. Disse anordningene kan forbindes med sentralstasjonen enten ved en felles transmisjonskabel eller gjennom en elektromagnetisk forbindelse. I fravær av en kabel, vil hver anordning Bl-Bn kommunisere ved en radioanordning med sentralstasjonen (tilfellet som vist på fig. 1). Tilkobling av kabelen til en oppsamlingsanordning vil automatisk koble ut den spesielle radioanordning og kommunikasjonen foregår gjennom kabelen. Radiosystemer som bruker lignende anordninger er også beskrevet i patentsøknadene FR-2.599.533 og 2.627.652.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å lokalisere med presisjon den undergrunnssonen som studeres gjennom den permanente assosiasjon med de mottatte seismiske data for de typografiske indikasjoner av de respektive steder hvor de er mottatt. Hvis hvert spor består av signalet fra en enkelt sensor, er stedet selvfølgelig stedet for denne sensoren. I det mer vanlige tilfellet hvor et spor blir produsert av en gruppe innrettede og sammenkoblede sensorer (Cl-Cp), er stedet et punkt i denne innretningen, f.eks. sentrum av denne.

En operatør i mannskapet som setter opp mottagerne på det valgte undersøkelsessted bestemmer (fig. 2) de topografiske data og inkluderer dem i den tilhørende oppsamlingsanordning .

Det er beleilig for denne bestemmelsen å bruke en radioposisjoneririgsanordning innrettet for å måle fase-skiftet eller tidsforskjellen mellom signaler som overføres fra forskjellige steder, og for å utlede derfra posisjonen for mottagerpunktet. Et velkjent posisjoneringssystem som refererer til satelitter og/eller bakkestasjoner plassert i brønner, som f.eks. GPS-systemet (Global Positioning System), kan brukes for dette formål. I en relativ opera-sjonsmodus, vil et system av denne typen gi posisjonen for et målepunkt med en presisjon i størrelsesorden IO"<6>, som er tilstrekkelig for behovene ved seismiske undersøkelser.

I det tilfellet hvor dette velkjente posisjoneringssystem blir brukt, bærer operatøren en måleboks 2 utstyrt med en mottagerantenne 27. Han går suksessivt til mottagerne på stedet. Han plasserer måleboksen 2 i sentrum for hver mottager Ri, og denne produserer posisjonsindikasjoner som umiddelbart overføres til den tilhørende oppsamlingsanordning Bi.

Overføring kan selvfølgelig oppnås ved å forbinde en måleboks 2 med oppsamlingsanordningen direkte gjennom en kabel. For å unngå forskyvninger mellom mottagerpunktet og den tilsvarende oppsamlingsanordning, blir målingene for-trinnsvis overført ved hjelp av f.eks. den transmisjons-anordning som er beskrevet i patent FR-2.602.875 som nevnt ovenfor, som er innrettet for å utføre signaltransmisjon ved modulasjon av en infrarød lysstråle mellom en transmisjons-boks I-R 3 og hver oppsamlingsanordning BL. Målingene som frembringes av måleboksen 2 på hvert seismisk mottagerpunkt blir overført gjennom en forbindelse av typen RS232 til transmisjonsboksen I-R 3, som operatøren f.eks. holder i hånden, og de blir sendt direkte til oppsamlingsanordningen Bi gjennom den optiske anordning I-R 3, uten at operatøren forlater målestedet.

En oppsamlingsanordning omfatter skjematisk (fig. 3) en første transmisjonsenhet 4 for å styre kommunikasjonen med sentralstasjonen 1, en annen sender/mottagerenhet for infra-røde signaler, omfattende en optisk transduser 5 og en grensesnittkrets 6 for å tilpasse signalene som mottas og sendes, en sentral enhet 7 for å lede og synkronisere opp-samlings- og kommunikasjonsoperasjonene, en hovedhukommelse8forbundet med en hjelpehukommelse 9. Hovedhukommelsen 8 er forbundet med oppsamlingsenhet10 som er innrettet for forsterkning, filtrering, prøvetagning og digitalisering av signalene som blir mottatt fra minst en mottager Ri som den er tilkoblet gjennom en linje 11. Når flere mottagere er tilkoblet en enkelt oppsamlingsanordning, omfatter opp-samlingsenheten en multiplekser ved inngangen. Hovedhukommelsen 8 blir brukt til å lagre seismiske data som gjelder en sendings/mottagnings-syklus eller "skyting". Hjelpehukommelsen 9 er forbundet med en grensesnittkrets 6, og blir brukt til å lagre de topografiske data som mottas fra transmisjonsboksen. Den første transmisjonsenheten 4 er innrettet for å utveksle signaler (ordre, fullførelses-meldinger og data) med sentralstasjonen, enten gjennom en elektromagnetisk forbindelse ved hjelp av en antenne 12, eller muligens ved hjelp av en kabel som er tilkoblet en sokkel 13.

Meldinger som tilsvarer seismiske data sendt mot sentralstasjonen omfatter f.eks. (fig. 4) en spor-starter TH som grupperer sammen tekniske data og oppsamlingen: filt-reringsparametere, prøvetagningsfrekvens for de seismiske signaler, anvendt forsterkning osv. De lagrede seismiske data blir sendt etter denne starter.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er oppnådd ved systematisk å inkludere de topografiske data i de meldinger som blir sendt. For dette formål er sentralenheten 7 innrettet for å lese, ved hver "skyting", hjelpehukommelsen 9, og for å inkludere innholdet i denne enten i "skyting"-starteren eller i spor-starteren.

Sentralstasjonen 1 omfatter en sender/mottager-enhet 14 innrettet spesielt for å motta meldinger, over kabel såvel som over elektromagnetiske bølger. Et styrings- og syn-kroniseringssett 15 dekoder dem, og legger til data angående nummeret på det sted hvor den seismiske kilden er avfyrt på tidspunktet for "skyting", nummeret på denne "skyting", antallet av primære og sekundære seismiske spor osv. Disse kompletterte data blir så formatert i henhold til et S.E.G.

(Society of Exploration Geophysicists) standardisert format for båndopptak før det blir overført til f.eks. en bånd-maskin 16 for videre behandling.

På hvert bånd blir således data mottatt på et mottager-sted automatisk assosiert med de topografiske data på dette sted. Det kan derfor ikke oppstå noen allokeringsfeil.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å forenkle stedfestelse av en undergrunnssone rekonstruert ved hjelp av en seismisk seksjon frembrakt ved behandling av seismiske signaler oppfanget av en gruppe seismiske mottagere (Rl-Rn) på et stort antall mottakersteder fordelt rundt i felten, som reaksjon på signaler som utsendes i undergrunnen av en seismisk signalkilde (S), hvor de oppfangede seismiske signalene samles av en rekke seismiske oppsamlingsanordninger (Bl-Bk) fordelt rundt i felten, og så overført til en sentral styrings- og registreringsstasjon, hvilken fremgangsmåte innebærer bruk av en posisjoneringsanordning for å bestemme den geografiske posisjon for et sted på grunnlag av radiosignaler som mottas på det nevnte sted, karakterisert vedat den omfatter: direkte registrering av posisjonen i felten for hver seismisk mottager (Rl-Rn) ved å forflytte posisjoneringsanordningen suksessivt til hver mottager; overføring og lagring i hukommelsen i hver oppsamlingsanordning (Bl-Bk), av posisjonsdata som leveres av posisjoneringsanordningen som følge av stedfestings-operasjonen for hver av mottagerne tilordnet oppsamlingsanordningen, slik at det etableres en posisjonsetikett for hver mottager; automatisk tilordning av den tilsvarende posisjonsetikett til de seismiske data som oppsamles av hver motta-ker, og overføring av de oppsamlede data, merket med sine respektive posisjonsetiketter, fra hver oppsamlingsanordning, og konsentrering av dem i den sentrale styrings- og registreringsstasjonen for å etablere sett av registrerings-traser som hver er tilknyttet en mottagerposisjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav1,karakterisert vedat posisjonsdataene som bestemmes av posisjoneringsanordningen, automatisk overføres til hver oppsamlingsanordning via en overføringskanal som er etablert mellom den og posisjoneringsanordningen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor hver seismisk mottager (Rl-Rn) har flere sammenkoblede sensorer (Cl-Cp) innrettet på linje, karakterisert vedat posisjoneringsanordningen benyttes til å bestemme den geografiske posisjon for et punkt på hver linje.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 3,karakterisert vedat dataene som samles i den sentrale stasjonen fra hver oppsamlingsanordning, over-føres med radio.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4,karakterisert vedat dataene som samles i den sentrale stasjonen fra minst noen av oppsamlingsanordningene, overføres gjennom kabel.

6. Anordning for å implementere fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, for å gjøre det mulig å forenkle stedfestelsen av en undergrunnssone som rekonstrueres av en seismisk seksjon som trekkes opp fra seismiske signaler oppfanget av en gruppe seismiske mottagere (Rl-Rn) på et stort antall steder fordelt rundt i felten, som reaksjon på signaler utsendt i undergrunnen av en seismisk signalkilde (5), hvor de oppfangede seismiske signalene samles av en rekke seismiske oppsamlingsanordninger (Bl-Bk) som er fordelt i felten, og sendes via et overføringssystem til en sentral styrings- og registreringsstasjon (1), hvor anordningen har en posisjoneringsanordning (2) for å bestemme den geografiske posisjon for steder ved bruk av radiosignaler som mottas på disse stedene, karakterisert vedat den har en anordning for å overføre data målt på stedet for hver seismisk mottager (Ri), til en tilordnet oppsamlingsanordning (Bi) og til en adresserings-enhet (7, 9) i denne,.som har en anordning for å etablere en posisjonsetikett samt en anordning for å knytte posisjonsetiketten til hvert datastykke som sendes.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert vedat posisjoneringsanordningen omfatter en mottagerboks (2) innrettet for å beregne posisjoner ved triangulering på grunnlag av signaler som mottas fra flere referansepunkter.

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert vedat posisjoneringsanordningen omfatter en mottagerboks (2) innrettet for å beregne posisjoner på grunnlag av radiosignaler som representerer posisjonsdata.

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8,karakterisert vedat anordningen for å overføre til oppsamlingsanordningene posisjonsdata målt av mottagerboksen, omfatter et bølgetransmisjonselement (3).

10. Anordning ifølge krav 8 eller 9,karakterisert vedat transmisjonselementet er innrettet for å sende og motta modulerte infrarøde bøl-ger.

11. Anordning ifølge kravene 8, 9 eller 10,karakterisert vedat adresserings-enheten omfatter en optisk transduser tilknyttet en grensesnittkrets, en behandlingsenhet utstyrt med en hovedhukommelse (8) for de seismiske data og en hjelpehukommelse (9) for dataene i posisjonsetikettene, hvor behandlingsenheten er innrettet for å knytte til de seismiske data den tilsvarende posisjonsetikett.