NO773867L - Fremgangsmaate til og apparat for utledning av marine seismiske data - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til og apparat for utledning av marine seismiske data.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til og et apparat for utledning av marine seismiske data, omfattende sleping

bak et fartøy både av en slepeline og en paravane i sideveis avstand fra slepelinen som sleper minst én geofon, og paravanen bærer' en seismisk energikilde, idet denne og geofonen samvirker for å oppnå de ønskede data.

Leting etter hydrokarboner utføres over hele verden og omfatter stort sett potensielt drivbare sedimentære bassenger under vann. Lite er kjent om det sedimentære tverrsnitt av mange av disse bassenger. Teknikkens stand når det gjelder seismisk tekonologi muliggjør utledning av totale hastigheter fra seismiske refleksjonsdata som når de omformes til intervall-hastigheter under visse forhold grovt regnet kan føres tilbake til bergarter som de sedimentære tverrsnitt er bygget opp av. Nøyaktigheten av disse hastighetsmålinger er imidlertid av-hengig av flere faktorer av hvilke kan nevnes:

1. Kvaliteten av de seismiske refleksjonsdata.

2. Signal- støyforhold.

3. Havbunnens geometri.

4. Undergrunnsstrukturens geometri.

5- Atmosfæriske forhold.

6. Nøyaktigheten - av T^-målinger utledet ved hyperbolsk innføring i refleksjonsdataene.

En kjent fremgangsmåte for opptegning av marine seismiske refleksjonsdata omfatter en seismisk kilde som taues langs eller umiddelbart bak et registrerings fartøy og en slepeline på opptil 2 km lengde som er forsynt med fra 2k til 96 geofongrupper i innbyrdes avstand hvor geofongruppen som er nærmest fartøyet er 200 til 500 meter bak den seismiske kilde. En slik anordning innfører en vesentlig avstand mellom kilden og den første mottager. Under registrering av refleksjonsdata kan denne avstand gi en grad av usikkerhet av T som anvendes i hastighetsberegningene. Videre kan slepingen av den seismiske kilde og geofonslepelinen nær fartøyet innføre uønskede støykilder og støy fra båten i de seismiske data sær-lig fordi kritisk anbragte geofongrupper får kort avstand.

U.S.-patentskrift nr. 3-77^-021 beskriver en fremgangsmåte for samtidig utledning av marine seismiske data for dype refleksjoner og grunne refleksjoner uten vesentlig interferens mellom disse. U.S.-patentskrift nr. 3-187-831 viser innretninger for å holde slepelinen med geofoner i en bestemt dybde under slepingen. U.S.-patent skri ft nr. 3.331-050 viser en fremgangsmåte for utledning av marine seismiske data ved anvendelse av paravaner som holder en forhåndsbestemt dybde under sleping.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte til og et apparat for å slepe en marin seismisk kilde i styrbar forhåndsbestemt avstand fra slepelinen med geofoner for å oppnå mere nøyaktige seismiske hastighetsmålinger.

Dette skjer ifølge oppfinnelsen ved frembringelse av et signal som representerer avstanden mellom paravanen og en omformer i forbindelse med slepelinen ved å sende og motta et signal mellom disse, frembringelse av et styresignal, idet paravanen har et styrbart s'ty reorgan, ' og tilførsel av styresignalet til styreorganet for å opprettholde den sideveis avstand på en forhåndsbestemt verdi.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kravene 2-20.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under hen-visning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk i grunnriss et utførelses-eksempel på et apparat ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et sideriss av apparatet på fig. 1.

Fig. 3 viser et blokkskjema for apparatutstyret i slepefartøyet for ut førelseseksempelet på fig. 1. Fig. 4 viser et blokkskjema for den styrbare paravane

på fig. 1.

Fig. 5 viser skjematisk et sideriss av en del av geofonslepekabelen på fig. 1. Fig. 6 viser et blokkskjema for en annen utførelses-form av apparatdelen på slepefartøyet. Fig. 7 viser et blokkskjema for den styrbare paravane for utførelseseksempelet på fig. 6. Fig. 8 viser blokkskjemaet i sideriss for geofonslepekabelen for utførelseseksempelet på fig. 6.

På fig. 1 og 2 sleper et fartøy 10 ved hjelp av en slepeline 11 grupper av geofoner 12-17. Fartøyet sleper dessuten ved hjelp av to paravanekabler 18 og 19 to styrbare paravaner 20 og 21. Hver paravane har en eller flere luft-kanoner 22 som henger ned fra paravanene. Enhver egnet seismisk energikilde eller luftkanon 22 kan anvendes f.eks. som vist i U.S.-patentskrift nr. 3-923.122.

Anordningen på fig. 1 og 2 omfatter hjelpemidler for

å holde luftkanonene i avstand fra geofongruppene med en hoved-sakelig konstant forhåndsbestemt avstand for å oppnå mere nøyaktige seismiske hastighetsmålinger. Dette skjer hoved-sakelig ved hjelp av en sender, en mottager og elektrisk utstyr ombord på fartøyet 10 for kontinuerlig måling av den sideveis avstand mellom luftkanonene 22 eller paravanene 20 og 21 og geofongruppene 12-17 på slepelinen 11 og utsending av styresignaler til de styrbare paravaner for å holde hver paravane i forhåndsbestemt avstand fra slepelinen 11. Geofongruppene holdes i forhåndsbestemt dybde ved tauingen ved forhåndsbestemt hastighet og selve geofonen veies og balanseres slik at de har samme tyngde som vannet de taues i. Videre må slepelinen holdes i forhåndsbestemt dybde ved hjelp av en vanlig neddykket paravane for å holde den forhåndsbestemt dybde.

Problemet som her løses er å holde den innbyrdes avstand mellom luftkanonene og geofonene på en forhåndsbestemt verdi for å oppnå større nøyaktighet av de seismiske hastighetsmålinger.

På fig. 3 er en vanlig seismisk rekkefølgetidsstyre-innretning 24 anbragt bak i fartøyet 10 og denne innretning tilfører inngangssignaler til en tidsgenerator og nedtellings- krets 25. Kretsen 25 leverer et tidssignal på 1 kHz til en totrinns binært kodet desimalteller 26, et 50 Hz til en like-strøm-pulsbreddeomformer 27, og en 2 Hz triggerpuls til en 1 ms forsinkelsespulsgenerator 28 for tilbakestilling av inn-gangssignalet til telleren 26 og for tilbakestilling av en flip-flop-krets 31 og en flip-flop-krets 30. Utgangssignalet fra generatoren 28 er tilført en akustisk sender 32 og starter samtidig telleren 26. Senderen 32 har en elektrisk forbindelse gjennom slepelinen 11 til en akustisk sender 33 som vist på fig. 5- Den akustiske sender 33 er akustisk koplet gjennom vannet med den akustiske mottager 34 som vist på fig. 4,f.eks. montert på den venstre paravane 20.

En differensialforsterker 35 som vist på fig. 3 på fartøyet sender et signal til en differensialforsterker 34 på en paravane som vist på . fig. 4. Den akustiske mottager 34 er forbundet med en forforsterker 37 som er elektrisk forbundet med et båndpassfilter 38. Filteret 38 er forbundet med for-sterkerdetektor 39 som er forbundet med en 5 ms pulsgenerator 40. Pulsgeneratoren 40 er forbundet med en differensialforsterker 41 som på sin side er forbundet via paravanekabelen 18 med en di fferensialforsterker 42 på fartøyet.

Differensialforsterkeren 42 på fig. 3 er forbundet

méd en 5 ms pulsgenerator 43 som er forbundet både med stoppinngangen i telleren 26 og en inngang i en ELLER-portkrets 44. Portkretsen 44 er forbundet med innstillingsinngangen i flip-flop-kretsen 31. To-trinnstelleren 26 på fig. 3 er med sine utganger for enere og tiere 1-8 resp. 1-4 forbundet med syv motstander hvis verdier er IR, 2R, 4R, 8R, 16R, 32R og 64R.

En utgang 8 fra telleren 26 er forbundet med innstillingsinngangen i flip-flop-kretsen 30 og med en inngang i ELLER-portkretsen 44. Flip-flop-kretsen 30 har både en utgang Q forbundet med styreinngangen i en elektronisk bryter 45 og en utgang Q forbundet med styreinngangen i en elektronisk bryter 46. Utgangen Q fra flip-flop-kretsen 31 er forbundet med en styreinngang i en elektronisk bryter 47. De syv motstander fra telleren 26 er parallellforbundet til en inngang i den elektroniske bryter 45 hvis utgang er forbundet både med en inngang i den elektroniske bryter 46 og med en inngang i en spennings-komparator 48. Utgangen fra den elektroniske bryter 46 er for bundet både med en inngang i spenningskomparatoren 48 og med forbindelsespunktet med syv motstander 49 hvis verdier er Ria, R2a, R4a, R8a, Rl6a, R32a og R64a. Disse syv motstander 49 på fig. 3 er forbundet med en bryter 50 i avstand fra senderen. Bryteren 50 er forbundet med en elektrisk spennings-kilde- 51. Utgangen fra spenningskomparatoren 48 er forbundet med en inngang i en elektronisk bryter 47 hvis utgang er forbundet både med en kondensator 52 og med styreinngangen i like-strøm-pulsbreddeomformeren 27- Den andre pol på kondensatoren 52 er forbundet med jord. Utgangen fra omformeren 27 er forbundet med inngangen i en differensialforsterker 35•

Utgangen fra differensialforsterkeren 35 er forbundet via paravanekabelen 18 med inngangen i differensialforsterkeren 36 på fig. 4. Utgangen fra differensialforsterkeren 36 er forbundet både med en styreinngang i en variabel pulsgenerator

53 og med den ene inngang i en pulsbreddekomparator 54. Utgangen fra generatoren 53 er forbundet med den andre inngang

i pulsbreddekomparatoren 54. Pulsbreddestyreinngangen i generatoren 53 er forbundet med et tilbakekoplingspotensiometer

55- Potensiometeret 55 er mekanisk forbundet med en servomotor 57- Utgangen fra pulsbreddekomparatoren 54 er forbundet med en servomotorstyrekrets 56 som på sin side også er forbundet med servomotoren 57- Servomotoren 57 er mekanisk forbundet med tilbakekoplingspotensiometeret 55 og paravanestyremeka-nismen 58 for styring av den sideveis bevegelse av paravanen i riktig retning.

Tidsgeneratoren og nedovertellekretsen 25 på fig. 3 leverer tidssignaler til hele den elektroniske del av apparatet. Kretsen 25 leverer et 1 kHz tidssignal for telleren 26 og et 50 Hz tidssignal for likestrøm- pulsbreddeomformeren 27-Kretsen 25 leverer også en 2 Hz triggerpuls for tilbakestilling av telleren 26 til null og tilbakestilling av flip-flop-kretsene 30 og 31 ved begynnelsen av sendeperioden. Flip-flop-kretsen 30 slutter da den elektroniske bryter 45 og bryter den elektroniske bryter 46.. Flip-flop-kretsen 31 bryter den elektroniske bryter 47- Kondensatoren 52 vil beholde sin lad-ning ca. 100 ms. 2 Hz triggerpulsen under en seismisk måling ved hjelp av rekkefølgetidsstyreinnretningen.

Kretsen 25 aktiviserer også forsinkelsespulsgeneratoren 28 som sender en Ims puls for å starte telleren 26 som teller i trinn på 1 ms. Også senderen 32 aktiviseres og sender ut et pulstog på 50 kHz til senderen 33 som er montert på slepelinen 11.

Senderen 33 på fig. 5 sender ut akustisk energi til vannet og denne mottas av mottageren 34 som er montert på en av paravanene 20. Mottageren kan være av vilkårlig art f.eks. en krystallomformer. Det korte tog av akustisk energi omformes av omformeren 34 til elektrisk signal og tilføres en forforsterker 37• Forforsterkeren øker signalnivået tilstrekke-lig og avgir det til et båndpassfilter 38 hvor alle uønskede frekvenser over og under sendefrekvensen sperres. Herfra til-føres signalet forsterker- og detektorkretsen 39 hvor høy-frekvens signalet omformes til en likestrømpuls som representerer omhyllingskurven av pulstoget. Herfra omformes likestrøm-pulsen til en 5 ms puls ved hjelp av pulsgeneratoren 40 og tilføres differensialforsterkeren 4l. 5ms signalet sendes fra differensialforsterkeren 41 på fig. 4 til fartøyet dvs. differensialforsterkeren 42 på fig. 3 via paravanekabelen 18.

Fra differensialforsterkeren 42 nyformes 5 ms pulsene ved hjelp av pulsgeneratoren 43 og tilføres stoppinngangen i telleren 26. Med telleren stoppet vil en spenning som er proporsjonal med avstanden mellom sender og mottager opptre i forbindelsespunktet med motstandene i utgangene fra telleren 26. Denne spenning tilføres spenningskomparatoren 48 for å be-stemme om paravanen er i riktig posisjon eller ikke. Generatoren 43 innstiller også flip-flop-kretsen 31 via ELLER-portkretsen 44. Denne på sin side bryter den elektroniske bryter 47.

Under normale driftsforhold sammenligner spenningskomparatoren 48 tellespenningen med spenningen fra velgeren 50. Velgeren 50 har et variabelt nettverk og koplingsorganer i likhet med telleren 26. Venderen 50 er kalibrert i meter heller enn i tid.

I tilfelle av at den akustiske puls fra paravanene ikke mottas, vil utgangen 8 (128 ms.) fra telleren 26 innstille flip-flop-kretsene 30 og 31. Flip-flop-kretsen 30 vil på sin side bryte den elektroniske bryter 45, og derved fjerne nett-verket fra spenningskomparatoren 48. Flip-flop-kretsen 30 slutter også den elektroniske bryter 46 og forbinder de to innganger i spenningskomparatoren med hverandre. Med inngang-ene forbundet med hverandre vil spenningskomparatoren 48

virke som om paravanen er i riktig posisjon og styre den i samsvar hermed.

Utgangen fra spenningskomparatoren 48 er forbundet

med den elektroniske bryter 47 som nå er sluttet. Utgangsspen-ningen påtrykkes kondensatoren 52 og inngangen i omformeren 27-Kondenstoren 52 tjener som et filter og opprettholder spenningen når den elektroniske bryter 47 brytes midlertidig mellom

tilbakestilling og mottagning av en puls fra paravanen. Omformeren 27 gjør dette og tidsstyres med 50 Hz av kretsen 25. Différensialforsterkeren 35 overfører så pulstoget via paravanekabelen 18 til differensialforsterkeren 36 på fig. 4. Differensialforsterkeren 36 på paravanen 20 sender pulser til den variable pulsgenerator 53 og pulsbreddekomparatoren 54. Generatorens 53 pulsbredde styres av tilbakekoplingspotensiometeret 55 som er mekanisk forbundet med styreservomotoren 57. Pulsbreddekomparatoren 54 sammenligner nå to pulsbredder og leverer et korreksjonssignal til servomotorstyrekretsen 56. Servomotorstyrekretsen på sin side styrer servomotoren 57.

Det skal bemerkés at totrihnstelleren 26 på fig. 5 kan være en tretrinnsteller, dvs. tiendeler, enere og tiere med en tidsstyrefrekvens på 10 kHz. Avstandsvelgeren 50 vil da også måtte utvides. Denne endring vil øke oppløsningsevnen fra halvannen meter til 15 cm.

Det vil også være nødvendig å anvende en andre para-vanestyrekrets (ikke vist) hvis det anvendes to paravaner. Signalene på 2 Hz, 50 Hz og 1 kHz fra kretsen 25 kan anvendes av denne andre styrekrets. Denne andre styrekrets vil bestå av alt som inneholdes på fig. 3-5 med unntagelse av kretsen 25, 1 ms forsinkelsespulsgeneratoren, drivkretsen og senderen.

Fig. 6-8 viser en modifikasjon av det ovenfor beskrevne apparat hvor den akustiske sender 33a på fig. 7 hvor for utførelse av det ovenfor beskrevne forløp,mottageren 34a på fig. 8 er montert på paravanen 20a og det tilhørende elektroniske utstyr er montert på eller i slepelinen lia. Driften blir her den samme som beskrevet for utførelseseksempelet på fig. 1-6 med unntagelse av den andre 2 Hz triggerpuls fra kretsen 25a på fig. 6. Denne triggerpuls for den modifiserte styrekrets 25a er l80° faseforskjøvet i forhold til den først beskrevne styrekrets. Dette muliggjør at de to sendere 33a på fig. 8 og 33b (ikke vist) på de to paravaner av hvilke bare den venstre paravane 20a er vist, arbeider vekselvis og den samme mottager 34a anvendes for å stoppe de respektive styre-kretser.

For drift med to paravaner fordobles alt på fig. 5 og

7 for den andre paravane med unntagelse av kretsen 25a på fig.

6, alle komponenter i linen på fig. 8, differensialforsterkeren 42a på fig. 6 på fartøyet og 5 ms pulsgeneratoren 43a på fig. 6 som også er på fartøyet.

Med utførelseseksempelet på fig. 6-8 er den akustiske sender 33 montert på paravanene 20 og 21 i stedet for på slepelinen 11 som i den første utførelse på fig. 1-5- To for-deler oppnås ved denne anordning, nemlig 1) at paravanene gir mere plass for lett monterting av senderne, og 2) at det blir mindre innviklet kopling av de utsendte elek-triske signaler i geofonlinen ved bevegelse av de akustiske omformere fra linen til paravanene.

Det er klart at ved anvendelse av apparatet på fig.

1-5 eller 6-8 vil det oppnås en mere nøyaktig bestemmelse av

parameterne for de forskjellige bergarter som danner de sedimentære partier som undersøkes.

Et trekk ved begge ut førelsesformer er at geofonene 12-17 kan slepes langt bak fartøyet og derved unngå interferens fra fartøyet.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte til utledning av marine seismiske data, omfattende sleping bak et fartøy både av en slepeline og en paravane i sideveis avstand fra slepelinen som sleper minst én geofon, og paravanen bærer en seismisk energikilde, idet denne og geofonen samvirker for å oppnå de ønskede data, karakterisert ved frembringelse av et signal som representerer avstanden mellom paravanen og en omformer i forbindelse med slepelinen ved å sende og motta et signal mellom disse, frembringelse av et styresignal, idet paravanen har et styrbart styreorgan, og tilførsel av styresignalet til styreorganet for å opprettholde den sideveis avstand på en forhåndsbestemt verdi.

2. • Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avstandssignalet frembringes ved sending og mottakning av et akustisk signal mellom paravanen og omformeren .

3- Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at slepekabelen har flere grupper av geofoner.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at den seismiske energikilde omfatter en seismisk luftkanon.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at frembringelsen av styresignalet skjer på slepefartøyet, og at styresignalet så overføres gjennom en kabel til paravanen.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at avstandssignalet frembringes ved å sende et signal fra omformeren og motta signalet på paravanen .

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at avstandssignalet frembringes ved tidsmåling av en signalpuls som sendes en styreenhet på slepefartøyet via en kabel til omformeren, gjennom vannet til paravanen og gjennom paravanekabelen til styreenheten.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at avstandssignalet frembringes ved sending av et signal fra paravanen og mottakning av signalet i omformeren.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at avstandssignalet frembringes ved tidsmåling av en signalpuls som sendes fra styreenheten på slepefartøyet over en paravanekabel til paravanen, gjennom vannet til omformeren, og gjennom slepekabelen til styreenheten.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at frembringelsen av avstandssignalet stoppes under kildens og geofonens drift for å utlede data.

11. Apparat for utledning av marine seismiske data, omfattende et slepefartøy, en slepeline med minst en geofon, og en paravane med en seismisk energikilde som slepes i sideveis avstand fra slepelinen, og energikilden og geofonen samvirker for å oppnå de ønskede data, ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved en første innretning (26, 32,33,34,41,42) for frembringelse av et signal som representerer avstanden mellom paravanen (20) og en omformer (33) i forbindelse med slepelinen (11) for sending for mottakning av et signal mellom disse, en andre innretning (48) for fra avstandssignalet å utlede et styresignal, og en tredje innretning (35,36,57) for tilførsel av styresignalet til et styreorgan (58) for paravanen for å opprettholde den sideveis avstand på en forhåndsbestemt verdi.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at den første innretning (26,32,33,34,41,42) omfatter hjelpemidler (33,34;33a;34a) for sending og mottakning av et akustisk signal mellom paravanen og omformeren.

13. Apparat ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at slepelinen har et antall grupper (12-17) av geofoner.

14. Apparat ifølge et av kravene 11-13, karakterisert ved at den seismiske energikilde omfatter en seismisk luftkanon (22).

15. Apparat ifølge et av kravene 11-14, karakterisert ved at den andre innretning (48) befinner seg i slepefartøyet (10) og omfatter hjelpemidler (35,36) for overføring av styresignalet fra fartøyet til paravanen.

16. Apparat ifølge et av kravene 11-15, karakterisert ved at den første innretning (26,32,33,34, 41,42) omfatter hjelpemidler (32) for utsending av et signal fra omformeren (33) og en mottaker (34) på paravanen (20).

17. Apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at den første innretning omfatter en signalpulstids-styreinnretning (26) på fartøyet (10) for tidsstyring av en signalpuls fra denne via slepelinen (11) til omformeren (33), gjennom vannet til paravanen (20) og paravanekabelen (18) tilbake til tidsstyreinnretningen (26).

18. Apparat ifølge et av kravene 11-15, karakterisert ved at den første innretning (26,32,33,34,41,42) omfatter hjelpemidler (33a) for utsending av et signal fra paravanen (20) og en mottaker (34a) i omformeren.

19. Apparat ifølge krav 18, karakterisert ved at den første innretning omfatter en signalpulstids-styreinnretning (26) på fartøyet (10) for tidsstyring av en signalpuls fra denne via paravanekabelen (18a) til senderen (33a) på paravanen, gjennom vannet til mottakeren (34a) og slepelinen (lia), tilbake til tidsstyreinnretningen (26).

20. Apparat ifølge et av kravene 11-19, karakterisert ved en stoppeinnretning (24,25) for å stoppe den første innretning under driften av den seismiske energikilde (22) og geofonen (12-17) for utledning av data.