NO834211L - System og fremgangsmaate ved seismisk undersoekelse - Google Patents

Abstract

Seimisk undersøkelsessystem som innbefatter en kanonskuddstyreenhet som kompenserer for iboende forsinkelse mellom skuddkommandosignalet og den aktuelle forekomsten av den aktuelle seismiske pulsen, samt system og fremgangsmåte ved den seismiske undersøkelsen. En digital klokke (17) er synkronisert med fjernt anordnede detektorer for å motta seismiske pulser. Taktpulser forekommende ved et tidspunkt foregående taktpulsen etter hvilken forekomsten av en seismisk puls er ønsket, blir frembrakt av klokken (17). Denne taktpulsen starter en digitalteller (20) ved et punkt foregående det ønskede tidspunktet for forekomsten av den seismiske pulsen. Telleren (20) er justerbar slik at forsinkelsen, som kommer mellom takten og den aktuelle forekomsten av den seismiske. pulsen, kan bli gjort til et minimum.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår systemer og fremgangsmåte ved seismisk undersøkelse.

Ved seismisk undersøkelse er det ofte ønskelig å avfyre seismiske kilder ved nøyaktige tidspunkter. US Patent nr. 163,757 beskriv-er f.eks. en påbunnen-seismometer-enhet, ved hvilke en bånd-opptaker er slått på og av ved nøyaktige tidspunkter for å opptegne seismiske opptegninger frembrakt av en kilde, som er avfyrt ved et nøyaktig tidspunkt. Før'seismometerene på bunnen er spredd, blir dens klokke synkronisert med klokken som styrer den seismiske kilden. På grunn av dette blir opptegningstidene ved seismometeret synkr.nisert med tidene ved hvilken den seismiske kilden ble avfyrt. Nesten alle seismiske kilder har imidlertid en iboende forsinkelse mellom tiden som de blir kommandert til å avfyre og den virkelige opptreden av den seismiske pulsen. Denne iboende forsinkelsen innbefatter den mekaniske forsinkelsen til de mekaniske delene, som utgjør en typisk luftkanon, og varierer ikke bare fra kilde til kilde, men kan også variere fra tid til tid.

Det er tidligere innsett denne iboende forsinkelsen og det er tilveiebrakt innretninger for å minimalisere dens betydning. Hovedreaksjonen på-fiette har tidligere vært å forsøke å kompen-sere for kanonforsinkelsen ved å synkronisere produksjonen av pulser fra seismiske multippelkanoner. Det kan være ønskelig å avfyre kanonene samtidig eller i et mønster med nøyaktig for-sinkelser mellom de seismiske pulsene på mange kanoner. I et hvert tilfelle har tidligere tidspunkter for avfyringen av kanonen blitt detektert, hvor tidsforskjellen mellom kanonavfyr-ingen ble bestemt og det ble tilveiebrakt innretninger for å justere tidspunktene for avfyringen av de forskjellige kanonene, slik at det ønskede avfyringsmønsteret blir tilveiebrakt. I

US Patent nr.3,686,218 (Ritter), blir f.eks. seismiske kilder avfyrt som reaksjon på et signal FCq fra opptegningssystemet.

En avfyringskommandoforsinkelseenhet innfører variable forsink-elser, som er innstillbare ved hjelp av brytere. Ved et variabelt tidspunkt, programert av brytere etter systemet avfyrings- kommandosignal FCq, blir avfyringskommando FC^,FC2,FC2, og FC4generert til avfyringskanonene. Signalene TB^, TB2, TB^og TB^representerer det virkelige tidspunktet for å avfyre kanonene og variasjonene mellom avfyringskommando FCq og det aktuelle avfyringene TB^, TB,, , TB^og TB^blir fremvist ved en fremvisningsenhet.Dersom disse variasjonene er forskjellige fra ønsket forsinkelse, f.eks. 20 milisekunder, blir bryteren endret for å justere forsinkelsen til det ønskede. Et slikt system er svært nyttig ved marineseismiske undersøkelser.

Når en seismisk kilde skal bli anvendt et seismometer på bunnen av den typen som betraktes, må ytterligere muligheter bli tilveiebrakt. Styresystemet må ha evnen for nøyaktig synkronisering av avfyringen av kanonene med nøyaktige tidspunkter, som sammenfaller med tidene,utledet fra en klokke i seismometeret på bunnen. Mens systemet i det nevnte patentet har evnen til å avfyre kanoner ved et variabelt tidspunkt etter forekomsten av en synkroniseringspuls, d.v.s. FCq, har den ikke evnen til avfyring synkront med dette signalet.

Derfor er dette formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en kanonskuddstyreenhet for et seismisk undersøkelses-system ved hvilket seismiske pulser blir generert ved nøyak-tig, forutbestemete tidspunkter, som sammenfaller med tidene utledet fra en fjern klokke.

I samsvar med et trekk ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et seismisk undersøkelsessystem som innbefatter en seismisk kilde for generering av seismiske pulser ved regulære forekommende intérvaler, som reaksjon på skuddkommandosignalet, fjernt anordnede detektorer for å motta pulsene, og en skuddstyreenhet for justering av tiden for de seismiske pulsene, idet styreenheten innbefatter: en digital klokke som kan bli synkronisert med detektorer, idet klokken frembringer regulære forekommende tidspulser, som innbefatter skuddtidspulsene hver forekommende ved et tidspunkt for angående tidspulsen for hvilken forekomsten av en seismisk puls er ønskelig, en justerbar digital teller, idet skuddtidspulsene tilføres digitaltelleren slik at skuddkommandosignalene.blir generert ved tidspunkter, som har en justerbar differanse fra skudd-tidssignalene, idet skuddkommandosignalene blir tilført den seismiske kilden for å utløse den slik at den justerbare forskjellen kan bli kombinert med iboende forsinkelse■mellom skuddkommandosignalet og påvirkningen av kilden, for å frembringe en seismisk puls av ønsket tid,

innretning for å frembringe et kanonsignal som representerer den aktuelle tiden for påvirkning av den seismiske kilden, feilmålingskretser for å frembringe digitalt feilsignal som representerer feilen mellom tidspulser som representerer ønsket tid for avfyring og kanonsignalet, og

innretning for å anvende digitalfeilsignalet slik at den justerbare telleren kan ble justert for å minimalisere feilen.

En indikasjon er fortrinnsvis anordnet for om det aktuelle kanonsignalet eller den neste taktspulsen forekommer først. Dette angir enten om kanonsignalet ligger foran eller etter taktpulsen, der hvilken avfyringen er ønskelig. Operatøren kan følgelig justere den digitale telleren for å øke eller redusere forsinkelsen slik at kompensasjonen kan bli tilveiebrakt både for en foran eller etterliggende puls.

En alarm blir fortrinnsvis aktivert når digitalfeilsignalet overskrider en innstillbar forutbestemt verdi. Alarmen blir også påvirket nåt størrelsen på feilsignalet overskrider kapasiteten til digitaltelleren som frembringer det. Opera-tøren blir på denne måten varslet om at fremvist feilstørr-else ikke er riktig.

Ved et ytterligere trekk angår oppfinnelsen en fremgangsmåte ved seismiske undersøkelser hvor et seismometer på bunnen blir spredt på sjøbunnen for opptegnelse av seismogrammer ved regelmessig forekommende intervaler, idet opptegningen synkroniseres med en puls fra en klokke i seismometeret på

bunnen, idet fremgangsmåten innbefatter:

synkronisering av klokken i seismometeret med en digitalklokke i styreenheten for en seismisk kilde,

frembringing fra digitalklokken i styreenheten regelmessig forekommende tidspulser, innbefattende skuddtaktpulser, som hver forekommer ved et tidspunkt foregående taktpulsen ved hvilken forekomst av en seismisk puls er ønsket,

forsinkelse av skuddtaktpulsen for en justering av tid for å frembringe et skuddkommandosignal,

utløsning av en seismisk kilde som reaksjon på et skuddkommandosignal, idet kilden har en iboende forsinkelse hvorved forekomsten av den seismiske pulsen blir forsinket fra forekomsten av skuddkommandosignalet,og

justering av forsinkelsen av skuddkommandosignalet slik at den justerbare forsinkelsen blir kombinert med den iboende forsinkelsen for å frembringe en seismisk puls ved det tidspunkt som er synkronisert med forekomsten av pulsen fra klokken i seismometeret på bunnen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor

fig 1 viser et marineseismisk undersøkelsessystem,

fig 2 viser et blokkdiagram av skuddstyreenheten for systemet,

fig 3A-3F er bølgeformer som viser operasjonen av skuddstyreenheten ,

fig 4A og 4B viser sammen den justerbare teller og til-hørende krets,

fig 5A-5C viser sammen feilmålekretsen og fremvisningsan-ordningen, og

fig 6 viser innstillingen av tidsfeilbryterene for å tilveiebringe forskjellige feilgrenser.

Med henvisning til tegningene viser systemet på fig 1 a

et seismisk undersøkelsesfartøy 11 som sleper flere luft-kanoner 12,13 som utgjør hva som er betraktet å være en enkelt seismisk kilde. Det aktuelle tidspunktet for avfyringen

av den seismiske kilden blir detektert av et akselerometer 14 som frembringer et kanonsignal. Denne kilden frembringer seismiske pulser som utbredes gjennom vannet og sjøbunnen til seismometerenheten 15 (OBS) på bunnen. Denne enheten opptegner seismiske opptegninger frembrakt av sukssesivt forekommende seismiske pulser. Enheten 15 kan være av den typen beskrevet i den tidligere nevnte US.Patentsøknad nr. 163,757. Enheten har en en selvinneholdende klokke. Før enheten er spredd på sjøbunnen er klokken i seismometeret 15 på bunnen, nøyaktig justert med klokken i en startenhet 16, som er ombord på far-tøyet 11.

Som vist på fig 2 er startenheten 16 en del av skuddstyreenheten og har en digital klokke 17 som frembringer regelmessige forekommende taktpulser. En startpuls blir tilført klokken 17 og til klokken 18 i seismometerenheten på bunnen før den enheten er spredd ut. Startenheten innbefatter dessuten innretning for frembringelse av skuddtaktpulser ved et tidspunkt foregående taktpulsene,ved hvilket forekomsten av den seismiske puls er ventet. Slike innretninger innbefatter en skuddintervaldeler 19. Ved eksempelet som betraktes frembringer klokken 17 pulser i sekunder av tiden. Det antas at det er ønskelig for den seismiske kilden å bli avfyrt ved 15 sekunders intervaler.

Fig 3A viser pulser som viser det 14., 15. og 16.sekund. Skudd-intervaltiden frembringer en skuddtaktpuls, vist på fig 3B, ved forekomstene av den 14. sekundpulsen. Et skuddkommandosignal (fig 3C) blir generert ved en justerbar forsinkelse etter skuddtaktpulsen. Skuddkommandosignalet blir tilført den seismiske kilden for å påvirke den. Akselrometeret 14 (fig 1) genererer et kanonsignal (fig 3D eller fig 3E) som representerer den aktuelle tiden for forekomsten av den seismiske pulsen. Dersom det er ønskelig at kanonsignalet sammenfaller med den 15. sekundpulsen (fig 3A), siden seismometeret på bunnen frembringer en seismisk opptegning som starter ved den 15. sekundpulsen. Fig 3A viser tiden for startingen av OBS opptegningen. Fig 3D er et eksempel som viser kanonsignalet som fører til det ønskede tidspunktet for^- forekomsten og fig 3E viser et eksempel, som viser kanonsignalet som ligger etter den ønskede tidsforekomsten. Foreliggende oppfinnelse til-veiebringer en innretning for å justere tiden for et skuddkommandosignal (fig 3C), slik at denne foranliggende eller etterliggende i tid blir minimalisert.

Med henvisning til fig 2 igjen, vises at skuddtidspulsen forhåndsinnstilles ved 3 dekadenedtelleren 20. Tellerverdien forhåndsinnstilt* i telleren 20 er justerbar ved hjelp av tommelhjulsbrytere 21. Skuddtaktpulsen innstiller også et flip flop 22 som åpner en port 23. Denne porten fører klokkepulser fra en klokke innbefattende et krystall 24 og deleren 25. Disse pulsene går gjennom porten 23 til telleren 20 slik at et justerbart tidspunkt etter forekomsten av skuddtaktpulsen, blir et forsinket skuddkommandosignal frembrakt. Dette signalet blir tilført den seismiske kilden for å utløse den. Ved justering av tommelhjulbryterene 21 for å variere den -forhåndsinnstilte tellerverdien innstilt i telleren 20, blir skuddkommandosignalet frembrakt ved det ønskede tidspunkt.

For å tilveiebringe en fremvisning av feilen mellom taktpulsene og kanonsignalet, blir feilmålelogikk^-jcretsen- 26 anordnet. Denne kretsen genererer et digitalt feilsignal, som representerer tiden mellom kanonsignalet og den neste taktpuls,eller tiden mellom neste taktpuls og kanonsignalet avhengig av hvilket som forekommer først. En digital fremvisningsinnret-ning 27 frembringer en utlesning av dette digitale feilsignalet. Dersom det digitale feilsignalet er større enn forutbestemt verdi, blir en alarm 28 påvirket. En overflytindikator 29 angir når størrelsen for det digitale feilsignalet overskrider målekapasiteten for kretsen, slik at operatøren blir informert når det fremviste feilsignalet ikke er riktig.

Fig 4B viser den tre-dekade-telleren som innbefatter trinnet 30, 31 og 32. Binærkodedesimalbrytere 33-37 varierer telleverdien som er forhåndsinnstilt i tellertrinnene 30-32. Som vist på fig 4A blir styringen av telleren 20 bevirket ved tilførsel av skuddtaktpulsen fra startenheten til en komparator 38 som sammenligner dette signalet med en terskel for å unngå feil som følge av uønsket støy.Skuddtaktsignalet trigger flip flopen 22. Topputgangen til flip flopen 22 blir tilført teller-trinnet 30,31 og 32. Tellerverdien, bestemt av bryterene 33-37 blir innstilt i tellertrinnene 30-32 ved dette tidspunktet. Klokkepulsene, som går gjennom porten 23 blir tilført teller-trinnet 30-32, og når telleren teller ned til 0, blir en skudd-kommandopuls frembrakt. Dette tilbakestiller flip flopen 22

og blir anvendt for å utløse den seismiske kilden som tidligere beskrevet.

Fig 5A-5C viser sammen feilmålingskretsen og fremvisningsanordningene. Taktpulsene som representerer sekunder fra startenheten 16 (fig 2),blir tilført en komparator 40 som frembringer et utgangssignal kun når inngangssignalet er over en forutbestemt terskel. Kanonsignalet for akselrometeret 14 blir tilført en lignende komparator 41. Utgangssignalene til komparatoren 40 og 41 blir tilført henholdsvis C-inngangene til første flip flopene 42 og 43. Dersom den andre taktpulsen forekommer først, blir flip flopen 42 innstilt,mens derimot kanonsignalet forekommer først, blir flip flopen 43 innstilt. Utgangen til hver flip flop er forbundet med D-inngangen til det andre flip flopet slik at når et flip flop er innstilt, blir det andre sperret. Q-utgangene til flip flopene 42 og 43 er tilført en ELLER-port 46 slik at alltid når en av de første flip flopene er innstilt frembringer ELLER-porten 46 en startpuls.

Utgangene til komparatorene 40 og 41 blir også tilført C-inngangene til de andre puls-flip flopene 44 og 45. Q utgangen til flip flopene 42 og 43 blir tilsatt D-inngangene til de respektive flip flopene 45 og 44. Dersom den andre taktpulsen forekommer først, blir flip flop 44 sperret, men flip flopen 45 blir innstilt av kanonsignalet innført dens C-inngang. På den andre siden, dersom kanonsignalet forekommer først blir flip flopen 45 sperret, men flip flopen 44 blir innstilt av den andre taktpulsen tilført dens C-inngang. Uansett hvilket flip flop 44 eller 45 er innstilt av det andre forekommende signal virker dets utgang via ELLER-porten 47 for å frembringe et stopp signal.

En digital teller som innbefatter trinnene 48 og 49 teller klokkepulser i intervalet mellom start og stopp signaler. Utgangene til trinnet 49 blir tilført dekoderene 50 og 51, som oversetter utgangen til en sy. -bits kode,som blir tilført fremvisningsenhetene 52 og 53. Disse fremvisningsanordningene frembringer en digital fremstilling av feilsignalet i milisekunder.

Dersom kanonsignalet forekommer først, blir flip flopen 43 innstilt. Q utgangen til flip flopen 43 blir tilført gjennom NELLER-kretsen 54 for å påvirke den negative fortegnsfremvis-ningen 55. Da denne fremvisningen er påvirket, angir dette at kanonsignalet ligger foran kanontaktpulsen, d.v.s. der er en negativ forsinkelse. Ingen fortegnindikasjon viser at,det er en positiv forsinkelse. På denne måten blir operatøren informert om kanonsignalet eller taktsignalet forekommer først. Størrelsen på feilsignalet kan så bli anvendt for å minimalisere det foranliggende eller etterliggende pulsforhold.

Når størrelsen på feilsignalet overskrider en forutbestemt verdi, blir alarmen 28 påvirket. Den forutbestemte verdi blir innstilt av bryterene 57. Ved riktig innstilling av disse bryterene kan grensen for størrelsen på feilen bli bestemt. Innstillingen av bryterene 57 for å velge forskjellige feilgrenser er vist på fig 6. I praksis vil disse feilene normalt bli holdt under 4 milisekunder før alarmen blir gitt.

Bryterene 57 er forbundet med en komparator 58, som også mottar de fire mest viktige siffrene fra telleren 49. Da feilsignalet, som representert av telleverdien i telleren 49, overskrider den forutbestemte verdien, som representert av innstillingen av bryteren 57, frembringer komparatoren 58

et utgangssignal som virker via ELLER-porten 59 for å påvirke alarmen 28.

I noen tilfeller er det mulig for størrelsen på feilsignalet

å overskride tellerens 49,kapasitet. Når dette forekommer blir overflytindikatoren 29, som er en lysimiterende diode, aktivert. Det mest. viktige trinnet for telleren 49 er forbundet med overflyt flip flopen 61. Når dette flip flopet er innstilt, aktiverer NELLER-porten 62 overflytindikatoren 29. Utgangen til flip flopen 61 blir også forbundet via ELLER-po porten 5 9 for å aktivere alarmen 28.

Claims (9)

1. Seimisk undersøkelsessystem som innbefatter en seismisk kilde for å generere seismiske pulser, ved regelmessig forekommende intervaler, som reaksjon på skuddkommandosignaler, fjerntliggende anordnede detektorer for å motta pulser, og en skuddstyreenhet for å justere takten til de seismiske pulsene, karakterisert ved at styreenheten innbefatter: en digitalklokke som kan bli synkronisert med detektorene, idet klokken frembringer regelmessig forekommende taktpulser, innbefattende skuddtaktpulser hver forekommende ved et tidspunkt foregående taktpulsen, ved hvilken forekomsten av en seismisk puls er ønskelig. En justerbar digital teller idet skuddtaktpulser blir tilført digitaltelleren slik at skuddkommandosignaler blir generert ved tidspunkter som har justerbar forskjell fra skuddtaktsigna-let, idet skuddkommandosignalet blir tilført den seismiske kilden, for å utløse den, slik at den justerbare forskjellen kan bli kombinert med iboende forsinkelse mellom skuddkommandosignalet og påvirkningen av kilden for å frembringe en seismisk puls ved ønsket tidspunkt, innretning for å frembringe et kanonsignal som representerer det aktuelle tidspunktet for utløsningen av den seismiske kilden , feilmålkrets som frembringer et digitalt feilsignal som representerer feilen mellom taktpulser, som representerer ønsket ti tidspunkt og avfyring, og kanonsignal, og innretning for å anvende det digitale feilsignalet slik at den justerbare telleren kan bli justert for minimalisere feilen.

2. Et system ifølge krav 1, karakterisert ved at det innbefatter en alarm påvirket når feilsignalet er større en forutbestemt verdi.

3. Et system ifølge krav 2, karakterisert ved at det innbefatter manuelt innstilbare brytere for å innstille den forutsigbare verdien, en komparator, idet feilsignalet og utgangssignalene til de felles innstillbare brytere blir tilført komparatoren, idet komparatoren er forbundet med alarmen for å utløse den når feilsignalet er større enn den forutbestemte verdi.

4. Et system ifølge krav 1, karakterisert ved at feilmålekretsen innbefatter en digital teller for klokkepulser i intervalet mellom start-og stoppsignalene tilført til denne, innretning som reagerer på den første forekomsten av kanonsignalet eller den neste taktpulsen for å frembringe et startsignal for den digitale telleren, og en innretning som reagerer på den andre forekomsten av kanonsignalet eller den neste taktpulsen for å frembringe et stoppesignal for den digitale telleren.

5. Et system ifølge krav 4, karakterisert ved innretning som reagerer på den første forekomsten, karakterisert ved å innbefatte to første puls flip flop, idet taktpulsen blir tilført en av flip flopene, og kanonsignalet blir tilført det andre flip flopet, idet det ene flip flopet blir innstilt av den første forekomsten av kanonsignalet eller det andre flip flopet blir innstilt av den første forekomsten av den neste taktpulsen, og at innretningen reagerer på den andre forekomst innbefattende to andre puls flip floper , idet kanonsignalet tilført en av flip flopene og taktpulsen, blir tilført den andre flip flopen, idet utgangen til den første pulsflip flopen er forbundet for å klargjøre den andre flip flopen, hvorved den andre forekomsten av kanonsignalet taktspulsen innstiller respektive andre pulsflip flop.

6. Stystem ifølge krav eller 5, karakterisert v e d at det innbefatter en overflytsindikator, idet den det mest betydelige trinnet for digitaltelleren er forbundet med overflytindikatoren, for å angi at størrelsen på feilen overskrider kapasiteten til telleren.

7. System ifølge krav 4 til 5, karakterisert ved at det innbefatter en alarm, idet det mest betydnings-fulle trinnet til telleren er tilkoblet for å utlø se alarmen for å angi at størrelsen på feilsignalet overskrider kapasiteten til telleren.

8. System ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det innbefatter innretning for å detektere den første forekomsten av kanonsignalet eller den neste taktpulsen, og innretning som reagerer på detekteringsinnretningen for å fremvise en indikasjon av om kanonsignalet eller taktpulsen forekom først.

9. Fremgangsmåte for seismisk undersøkelse hvor et seismometer på bunnen er spredt på havbunnen for å opptegne seismogrammer ved regelmessig forekommende intervaler, idet opptegningen blir synkronisert med en puls fra en klokke i seismometeret på bunnen, karakterisert ved synkronisering av klokken i seismometeret med en digitalklokke i en styre-enhet for en seismisk kilde, frembringing fra digitalklokken i styreenheten,regelmessig forekommende taktpulser inbefattende skuddtaktpulser, hver forekommende ved et tidspunkt foregående taktpulsen på hvilke forekomsten av en seismisk puls er ønskelig, forsinkelse av skuddtaktpulsen for en justerbar tid for å frembringe et skuddkommandosignal, utløsning av den seismiske kilden som reaksjon på skuddkommandosignalet, idet kilden har en iboende forsinkelse hvorved forekomsten av den seismiske pulsen blir forsinket fra forekomsten av skuddkommandosignalet, og justering av forsinkelsen til skuddkommandosignalet slik at den justerbare forsinkelsen blir kombinert med den iboende forsinkelsen for å frembringe en seismisk puls ved et tidspunkt som er synkronisert med forekomsten av pulsen fra klokken i seismometeret på bunnen.