DE2323099A1

DE2323099A1 - Seismisches aufschlussverfahren fuer unter dem meer liegende erdschichten

Info

Publication number: DE2323099A1
Application number: DE2323099A
Authority: DE
Inventors: Hilmi Fahrettin Sagoci
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1972-05-05
Filing date: 1973-05-05
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE2323099C2; ES429731A1; AU5535573A; ZA733076B; FR2183846A1; JPS561593B2; JPS4949684A; HK23176A; FR2183846B1; ES414419A1; GB1394533A; CA972062A

Description

Hamburg, den 4-. Mai 1973 139073

Priorität: 5o Mai 1972, UoSoA₀, Pat.AnnuNr. 250 503

Anmelder:

Chevron Research Company

San Francisco, CaI., TJs-SoA₀

Seismisches Aufschlußverfahren für unter dem Meer liegende Brdschichten

Die Erfindung bezieht sich auf marine seismische' Aufschlußverfahren und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Aufnehmen, Behandeln und Darstellen mariner seismischer Daten für ein flächiges Gebiet, wobei eine fortlaufend weiter bewegte, marine Aufschlußeinrichtung an Bord eines einzelnen Schiffes verwendet wird» Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, seismische Daten einer zweidimensxonalen

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ORIGINAL INSPECTED

Anordnung von Mittelpunkten zu verwenden, die dadurch, erhalten werden, daß das nachlaufende Ende eines marinen Streamers auf einer geraden Kurslinie gehalten wird, die parallel, aber seitlich versetzt zur G-rundkurslinie liegt, während das Einführungskabel, das den Streamer mit dem Schiff verbindet, in einer senkrechten Ebene durch, die Grundkurslinie des Schiffes liegt« Die Erfindung beruht weiter darauf, daß die Relativlagen der Hydrophone des Streamers gegenüber dem Schiff während jedes Schuß— und Aufnahmevorganges genau festgestellt werden«, Dabei werden digitale Sch.all~Entfernungs_Meßverfahren angewendet, bei welchen Schwingungs- oder Schall-Impulse, die von einem an Bord des Schiffes befindlichen Geber stammen, durch, eine Reihe von Wandlern aufgenommen werden, die entlang dem Streamer verteilt liegen und die Impulse zum Schiff zur Aufzeichnung auf einem Magnetband in Digital-Form zurückgeben, wobei die Aufzeichnungsform für einen Spezial- oder einen entsprechend programmierten Allzweck-Digital-Oomputer verwendbar ist· ·

Bei marinen seismischen Aufschlußarbeiten besteht allgemein das Bestreben, das Verhältnis von Nutzsignal zu Geräusch, zu verbesserno So ist in der ÜS-Patentanmeldung Nr, 881 051 vom Ι· Dezember 1969 ein erfolgreiches Verfahren beschrieben worden, mit welchem eine Reihe örtlicher seismischer Spuren erzeugt werden kann, die Quergruppen zugeordnet sind, die aus gleichmäßig dicht angeordneten Mittelpunkten gebildet sind· In der vorerwähnten Anmeldung werden örtliche Spuren aufgenommen, die einem konstanten zweidimensionalen Gitter

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von Mittelpunkten zugeordnet sind, wobei eine. Mehrzahl von SohuJSbcQfcen in der Yieise benutzt werden, daß seismische Quellen an Bord eines ersten und eines zweiten Schußbootes in Reihenfolge ausgelöst werden, während die Bocbe auf Zick~ Zack-Kurs-Linien hin-und herfahren, die einen Streamer flankieren, der eine Reihe von Hydrophonen enthält. Mach Erzeugung der örtlichen Spuren können diese Spuren t Quergruppen von Mittelpunkten zugeordnet werden, die im wesentlichen rechtwinklig zur Grundkurslinie des Streamers liegen, wobei mit einem als "beam steering" oder Strahlsteuerung bezeichneten Verfahren ausgewertet wird, um eine Reihe von quergerichteten Spuren zu erzeugen· Jede Querrichtungsspur weist ein verbessertes oder erhöhtes Verhältnis von Nutz— signal zu Geräusch auf. Es sind zwar Sonar- und Radar-Ver~ fahren bekannt, mit denen der Einsatz der Schuß- und Aufzeichnungsschiffe synchronisiert werden könnte· Da dreidimensionale Aufnahmeverfahren bisher nur sehr beschränkt benutzt werden, fehlt jedoch meistens eine derartige Ausrüstung. Infolgedessen hat es sich als verhältnismäßig schwierig erwiesen, das in der vorerwähnten Anmeldung beschriebene Verfahren in der Praxis einzusetzen«

Eine weitere Schwierigkeit grundsätzlicher Art betrifft das Erfordernis, seismische Daten im Peldbetrieb digital aufzuzeichnen· Von der digitalen Aufzeichnung von Daten im ÜPeldbetrieb wird erst in den letzten Jahren G-ebrauch gemacht, seit dem besonders eingerichtete oder auch All— zweck-Digital-Computer,zur Behandlung seismischer Daten verfügbar sind. Bei dieser Art von Aufzeichnung werden

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die seismischen Analog—Signale, die von den Hydrophonen aufgenommen worden sind, zunächst in eine geeignete Multiplex-Schaltung gegeben, die ZoB_e an Bord des Aufzeichnungsschiffes untergebracht sein kann, und dann in eine Digital-]?orm umgewandelt, die zur Weiterverarbeitung in einem Computer geeignet ist« Gewöhnlich werden bei der digitalen Feldaufzeichnung 12 Binär-Bits benötigt, um eine Zahl zu definieren, die die Amplitude des analogen seismischen Signals an einem gegebenen Punkt entlang der Zeitbasis darstellte Diese die Information wiedergebenden Binär—Bits werden dann auf dem Daten-Aufzeichnungs-Abschnitt des seismischen Magnetbandes in einer Zeitfolge aufgezeichnet, die in Beziehung zur Abfrage— oder Aufnahmegeschwindigkeit steht« Die dadurch sich ergebenden digitalen Feldaufzeichnungs— Bänder werden dann zur Weiterverarbeitung nach einem Digital-Rechenzentrum geschickte

Zu den mathematischen und statistischen Bearbeitungsverfahren, die gewöhnlich in einem Rechenzentrum zusätzlich zu dem bereits erwähnten Strahl-Steuerungsverfahren benutzt werden, gehört ein Verfahren, das als "common depth p_oint _stacking", abgekürzt "ODPS", oder als "Stapelung mit gemeinsamem Teufenpunkt" bekannt ist* Bei der CDPS werden zusammengehörige seismische Signale in Digitalform, d.h* Binär—Bits, die zu teilweise überlappenden unterirdischen Reflexionsbereichen gehören, so kombiniert, daß primäre seismische Ereignisse in den Aufzeichnungen verstärkt und Geräusch- und sekundäre oder multiple Ereignisse geschwächt werden. Der verbindende Charakter der Bearbeitung macht es erforderlich, daß die

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Daten im Feldbetrieb so aufgenommen werden, daß derselbe unterirdische Bereich mehrfach überdeckt wird, wie z«B„ bei dem sogenannten "roll—along"-Feldaufnahmeverfahren.

Beim roll-along-Verfahren wird eine erste Aufzeichnung gemacht, während die seismische Quelle und die Hydrophone sich an einer ersten Reihe von Orten befinden« Sodann e wird eine zweite Aufzeichnung gemacht, für die die Quelle um eine bestimmte Strecke in Richtung der Hydrophonauslegung vorbewegt worden ist₀ Die Hydrophonauslegung wird um eine gleiche Strecke in der Profillinie weiterbewegtο Durch Verrückung der Quelle und der Hydrophonauslegung um dieselbe Strecke in der Profilrichtung, ζ·Β_β um den doppelten Abstand zwischen zwei Hydrophonstationen, liefert die sich in Digitalform ergebende seismische Information eine viel-· fache überdeckung desselben unterirdischen Bereiches entlang der Profillinieο

Unabhängig davon, ob eine zwei- oder drei-dimensionale Kartierung beabsichtigt ist, muß die Lagebeziehung zwischen den Hydrophonstationen und den seismischen Quellenpunkten bei der Aufzeichnung der Daten mit verzeichnet werden* Falls eine derartige Aufzeichnung nicht stattfindet, kann eine spätere Verarbeitung dieser Daten mit GDPS zu fehlerhaften Ergebnissen führen, da die auf die "gemeinsamen" Teufenpunkte bezogenen, algebraisch summierten Resultate selbst fehlerhaft sind. Die als in Beziehung zu einem bestimmten geographischen Bereich gekennzeichneten Daten können tatsächlich sich auf ein anderes Gebiet beziehen, das

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eine beträchtliche Strecke von dem verzeichneten Gebiet entfernt liegt. Derartige Lagefehler können auch in später erzeugten Aufzeichnungen enthalten sein, unabhängig von der endgültigen Darstellungsform der Daten,,

Mit der Erfindung soll daher ein fortlaufend bewegtes, marines seismisches Aufschlußsystem geschaffen werden, das im Einsatz mit einem einzelnen Schiff zur Aufnahme der seismischen Daten in Form örtlicher Spuren arbeitet, die einer Reihe von· gleichförmigen zweidimensionalen G-itteranordnungen von Mittelpunkten entlang der Grundkurslinie des Schiffes zugeordnet sind«,

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung, mit dem bzw,, der auf dem Kopfabschnitt eines seismischen Magnetbandes ein binärer Identifizierungscode aufgezeichnet wird, der bezogen ist auf die Identifizierung der relativen und absoluten Lage der Hydrophonstationen und dem Schußpunkt, die zu einer bestimmten Aufnahme gehören, wobei digital dargestellte seismische Signale verwendet werden, die durch eine Heihe von Wandlern innerhalb des marinen Streamers aufgenommen werden_e Die Signale werden dann in die korrekte Digitalform zur Aufzeichnung auf dem Band übersetzt·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme seismischer Daten in Verbindung mit einer zweidimens-ionalen Überdeckung einer unterirdischen, unter einem Meereskörper befindlichen Schicht mithilfe eines einzigen Schiffes ο Gemäß der Erfindung weist ein fortlaufend bewegtes marines

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seismisches Aufschlußsystem eine wiederholt auszulösende seismische Quelle und einen Hydrophone enthaltenden Streamer auf, der hinter einem einzelnen seismischen Schiff geschleppt wird, das an der Masre sob er fläche entlang einem geraden Grundkurs fährt«, Die seismische Quelle wird mit einer bestimmten Wiederholungsgeschwindigkeit ausgelöst, so daß eine Reihe von Schußpunkten gebildet wird, die mit der Grundkurslinie zusammenfallen« Der Streamer enthält eine Mehrzahl von Hydrophonen, die mit dem Aufnahmeschiff durch ein Anschlußkabel verbunden sind, das vom Heck des Schiffes ausgehtο Zum Streamer gehört auch eine a Otter-Anordnung, die mit dem nachlaufenden JSnde des Streamers verbunden ist« Das Otter—Gerät ist mit einer Rudereinrichtung versehen, deren Stellung vorgewählt oder einstellbar ist, etwa durch drahtlose Fernlenkung vom Schiff oder durch mechanisch ausgelöste, programmierte Befehle, so daß das nachlaufende Ende des Streamers durch das Wasser entlang einer geraden Linie geschleppt wird, die parallel zur Grundkurslinie liegt und dieser gegenüber um einen konstanten Betrag seitlich versetzt ist· Sowohl das Streamer-Ende des Anschlußkabels als auch der übrige Streamer ein« schließlich aller Hydrophone behalten mit Bezug auf die Grundkurslinie des Schiffes die gleiche geometrische Lage beio Wenn die seismische Quelle mit einer bestimmten Wiederholungsfrequenz ausgelöst wird, kann dadurch eine Menge oder Gruppe seismischer Daten erzeugt werden, die bezogen sind auf Lagepunkte in Form eines zweidimensionalen Mittel—

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punktgitters (pro Halbzyklus jedes Aufnahmevorganges) mit einer parallel zur Grundkurslinie laufenden Außengrenze und

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einer rechtwinklig dazu gehenden Erstreckung, die gleich der Hälfte des Ausrückungsabstandes ist? den das nachlaufende Ende des Streamers aufweist_o Da das Schiff mit konstanter Geschwindigkeit entlang der Grundkurslinie läuft, ergibt sich eine gleichmäßige Dichte der seismischen Teufenpunkte auf der Linie. Die Dichte der Teufenpunkte quer dazu hängt von der Verteilung der Hydrophone entlang dem Streamer ab_o Pur gleichmäßig verteilte Hydrophone nimmt die Dichte der Teufenpunkte quer zur Kurslinie mit dem Abstand von dieser abo In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Hydrophone mit solchen Abständen angeordnet, daß sich eine gleichförmige Dichte der Teufenpunkte auch in Querrichtung ergibt_β Damit die Datengruppen in eindeutige Beziehung mit der Reihe von Mittelpunktsanordnungen gebracht werden könnenj, ist der Streamer mit einer Reihe von Schalloder Schwingungswandlern über seine Längserstreckung versehene Yon einem an Bord des Schiffes befindlichen Geber werden Schall-Impulse ausgesandt_s vorzugsweise nach Erregung der seismischen Quelle, jedoch vor Empfang der Reflexionen an den Hydrophonen, und werden nachfolgend durch die Wandler des Streamers aufgenommen und zurück zum Schiff übertragene Auf diese Weise können die momentanen Orte der Wandler mittels digitaler Entfernungsbestimmung identifiziert werden» In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die binären Anzeigen der Laufzeit der Schalllwelle und damit die momentanen Orte der Wandler während jedes Schusses unmittelbar auf der magnetischen Feldaufzeichnung mit verzeichnet, um bei der späteren Kartierung des A aufzunehmenden unterirdischen Bereiches mit verwendet zu werden«

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Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt ist. Es zeigen?

Pig* 1 und 2 in Draufsicht die zeitliche lagebeZiehung von zwei momentanen Positionen eines Streamers und einer wiederholt auszulösenden seismischen Quelle, die mithilf e von Schalteinrichtungen an Bord eines einzelnen Arbeitsschiffes betätigt werden, wobei diese Pigο die Verwendung einer Reihe von örtlichen Spuren veranschaulichen, die einzelnen Mittelpunkten züge- ordnet werden können, die entlang einer Reihe von Projektionen aufgereiht liegen, wenn das nachlaufende Ende des Streamers seinen Ausrückungsabstand von der Grundkurslinie beibehält,

Pig. 3 ein zweidimensionales Gitter von. Mittelpunkten, das den momerianen Lagen der Anordnung aus Hydrophonen und Quelle nach Pig«, 1 und 2 und nachfolgenden Lagen zugeordnet ist_s

!ig* 4 ein Blockschaltbild zur Erzeugung von digitalisierten Ortsinformationen in Verbindung mit den Positionen des Streamers während der Sehuß- und Aufnahmevor-' gänge,

Pig« 5 ein Blockschaltbild einer digitalen Schall-Aufnahme- und -Aufzeichnungseinrichtung zur Aufnahme, Aufzeichnung und Codierung seismischer !fetten in Binär—Form einschließlich der Ortsinformation in Verbindung mit der jeweiligen Lage des Streamers während jedes Schuß- und Auf nähmevorganges unter benutzung <iee

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Aufnahmererfahrens nach den Pig. 1, 2 und 3₃ Fi-g. 6 und 7 eine Bit-Wort-Darstellung der Ortainformation auf einem ^Magnetband in Binär-Form mithilfe der Einrichtung nach Mg« 4 und

Pig. 8 ein Blockschaltbild des digitalen seismischen Peldsystema nach Pig, 4 zur Steuerung des Aufnahmeverfahrens nach den Pig» I, 2 und 3 ο

Bin marines seismisches AufSchlußsystem. 10 ist in Fig» I dargestellt, wie das Schuß— und Aufzeichnungsboot 11 entlang einer geraden G-rundkurslinie 12 läuft« Hinter dem Schuß- und Aufzeichnungsboot 11 liegen eine seismische Quelle 13 und ein mariner Streamer 14» der eine Reihe von Hydrophonen enthält, die schematisch bei 15 angedeutet sind, und mit einer Otter-Einrichtung 16 endet* Am vorderen Ende ist der Streamer 14 mit dem Boot 11 über ein Anschlußkabel 17 gekoppelt»

Während des Aufnahmevorganges laufen das Schuß- und Aufzeichnungaaciiiff 11 und die seismische Quelle 13 auf einer geraden Linie entlang der ,Kurslinie 12. Demgegenüber führt dar Streamer 14 eine komplexe Bewegung aus_e Das Ottergerät 16 ist mit einer nicht dargestellten Rudereinrichtung ver sehen, die so programmiert werden kann, daß das nachlaufende Ende des Streamers auf einer Bahn 18 gehalten wird, die parallel" zu, jedoch im festen Abstand D von der Kurslinie 12 liegt. Das Anaohlußende 22 des Anschlußkabels 17 bleibt jedooh in einer senkrechten Ebene, die mit der Kurslinie

zusammenfällt· Dementsprechend laufen die mehr zur Mitte liegenden einzelnen Hydrophone 15 auf einer Reihe von

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parallelen Bahnen, die verschiedene und fortschreitend kleinere Versetzungsabstände mit Bezug auf die Linie 12 aufweisenο

Der Ort der Quelle 13 liegt bei der Erregung am Punkt A in 3?igo Ι» Das Ottergerät 16 ist in RLg. 1 in seiner anfänglichen Lage mit Bezug auf die Kurslinie 12» Dementsprechend werden bei Erregung der Quelle 13 eine Seihe von Mittelpunkten G-, bis G^a. erzeugt, die jeweils auf der Mitte zwischen dem Quellenpunkt A und den Hydrophonen 15 de3 Streamers 14 liegen und die eine erste Gruppe von quer versetzten Punkten der Gitteranordnung bilden» Wie dargestellt, liegt jeder der Mittelpunkte C-,, C₂ <>. ·<,<.. C. auf halbem Weg entlang einer gedachten Gruppe von gekrümmten Linien, die zwischen dem Quellenpunkt A und den momentanen Orten der entsprechenden Hydrophonstationen des Streamers 14 gezogen sind» Die Krümmung der Mittelpunktskurve geht parallel zu der des Streamers und kann die Form einer zwei- oder dreidimensionalen Kettenlinie haben» Die Querver— setzung der Hydrophonorte, welche die entsprechenden Hy- · drophonstationen h-,..ο... h^, bilden, ist nicht konstant, d.ho, der Abstand von der Kurslinie 12 zur Station h-, ist größer als der von der Linie 12 zur Station I^ 4° Dementsprechend weisen auch die Mittelpunkte C₁ bis C₂, von der Mittellinie 12 verschiedene Querversetzungen auf»

In Fig, 2 ist das Marineaufschlußsystem 10 zu einem zeitlich entlang der Grundlinie 12 später liegenden Punkt dargestellte Die Ottereinrichtung 16 hat sich aus ihrer Ausgangnlage, Fi/'» 1, in eine weiter vorn liegende Stellung

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bewegt, wobei sie ihren Abstand D von der Grundkurslinie beibehalten hat» Bei Erregung der Quelle 13 ergibt sich aufgrund ihrer momentanen Lage ein neuer Quellenpunkt B_e In diesem Augenblick liefern die momentanen Orte der ein·* zelnen Hydrophone eine neue Anordnung von Mittelpunkten Cpc - C.Q» wie dargestellte

Pig. 3 veranschaulicht die zweidimensionalen Mittelpunktgitter, die während einer JOlge von Aufnähmevorgängen erzeugt worden sind, die sieben Schüsse umfaßt. Die Abstände der Mittelpunkte sind in !Fuß ( 1 Fuß etwa 0,3 m ) entlang der Unterkante der Figur angegeben» Der Querversetzungs— winkel zwischen der Otter-Einrichtung und der Kurslinie 12 ist am linken Rand der Figur zu entnehmen und beträgt etwa

Es ist zu beachten, daß die Änderung der momentanen Lagen während des gesamten Aufnahmevorganges Mittelpunktsgitter erzeugt, deren Grenze parallel zur Linie 12 verläuft_o Die Mittelpunkte des Gitters sind auf gedachten Linien aufgereiht, die rechtwinklig zur Grundkurslinie 12 verlaufenj. die Dichte der Punkte nimmt aber mit Abstand von dieser Linie ab«.

Es ist wesentlich, daß die Lage jedes Mittelpunktes des Gitters bekannt ist© Dementsprechend müssen die momentanen Orte der Hydrophone des Streamers mit Bezug auf die seismische Quelle genau während jedes Schuß- und Aufnahmevorganges festgestellt werden. Doh„, daß die Orte der Hydrophon-

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Stationen h-, - h_9A in lig» 1 mit Bezug auf den Quellenpunkt A während der Aufnahme der seismischen Daten bestimmt und angezeigt werden müssen»

Mgβ 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Digital-Sonar-Ortsanzeigeeinrichtung 25_f welche während jedes Schuß- und Aufnahmevorganges die Lagebeziehungen der drei Ziel-Wandler 26, 27 und 28 aufnimmt, die entlang dem Streamer_vangeordnet sindο Bevor jedoch die Schaltung 25 im einzelnen erläutert wird, soll zunächst eine kurze Besprechung der Digital— Feldausrüstung eingeschaltat werden, die für die Aufzeichnung von Jelddaten in Digital—Porm verwendet werden kann* Hierzu wird auf ligo 5 Bezug genommene

Der Kern des erfindungsgemäßen Digital-Feldaufnähmesystems, siehe l?ige 5? ist die Digital-Feldsteuereinrichtusig 4O₂ welche die Arbeitsgänge der übrigen Schaltung koordiniert* Zu dieser- übrigen !eldsühalteinriolrfetmg gehört die Sparschaltung 25? welche die Ziel-Wandlo? 26 _s 2? und 28 sit der Digital-leldsteuereinriehiiiuig 40 über die Leimung 41 ver*» bindet© Parallel zur Leitung 41 u&d dor Sonar= Sskaltang 25 liegt ane leld-Leitungaeinrichtuag 42g welche cli® HyfiropMone des Streamers mit der Steuereinrichtung 40 verhindere Um die Datenaufnahmevorgänge-zu synchronisieren^ ist di© leldsteuereinrichtung 40 auch über eine Leitung 43a und die Schießeinrichtung 43 mit einer seismischen Quelle 13 verbunden« Die gesamte, von der Einrichtung gelieferte In«

formation wird auf einem Feld-Magnetband 44 innerhalb. eier Einrichtung 40 aufgezeichnete

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Die relative Lage des Streamers wird durch die Sonar-Orts— bestimmungseinrichtung 25 aufgenommen; es ist jedoch auch erforderlich, die geographischen Lagen des Streamers absolut zu bestimmen« Zu diesem Zweck ist in Fig_o 5 eine Navigationsschaltung 45 dargestellt^ die über eine Leitung 46a mit einer gesonderten Digital-Aufzeichnungseinrichtung 46 verbunden ist·

Die Zeitgebereinrichtung zur Steuerung des Einsatzes der Einrichtung nach Fig. 5 muß verschiedenen Anforderungen genügen; zum Verständnis der miteinander verknüpften Vorgänge ist die Digital-Form der Information zu berücksichtige^ die auf dem Magnetband 44 aufgezeichnet wird»

Die erste Voraussetzung für die Aufzeiehnungsform für das Magnetband 44 besteht darin«, daß die Aufzeichnung für eine spätere Verarbeitung durch Digital-Reehenanlagen verwendbar sein muß* Da der Computer ferner grundsätzlich Daten aufnimmt und verarbeitet_s die auf einer kennzeichnenden Reihe von Daten beruhen^ di© in "Wörter* und "Blöcke" unterteilt sind j muß die Aufzeichnung auf dem Magnetband 44 in gleicher Weise organisiert sein©

In Fig« 6 ist als Beispiel ein übliches Magnetband«lormat dargestellt, das über die Breite dee Bandes 44 eine Reihe von 21 Spuren und entlang der Längserstreckung des Bandes 44 eine Mehrzahl von Kanälen aufweist_θ Die Bewegung des Bandes 44 läuft in Richtung des Pfeiles 51· Die- Daten werden auf das Band durch einen 21-spurigen Aufzeichnungskopf 52

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übertragen, der an der rechten Seite der Figur 6 dargestellt ist« Anzeigen für bestimmte Datenabsehnitte entlang der längserStreckung des Bandes unterteilen jede Aufzeichnung in einen Kopfabschnitt 53 und einen Datenaufzeichnungsabschnitt 54o Innerhalb des Datenaufzeichnungsabschnittes 54 sind die Daten weiter in der angedeuteten Weise zu einer Reihe von Datenabschnitten zusammengefaßte

über die Breite des Bandes sind 18 Datenspuren und drei Kontroll— oder Steuerspuren vorgesehen« Diese Spurengruppe umfaßt eine Blockspur 55_s eine Zeitspur 56 und eine Paritätsoder Kontrollspur 57. Weiter kann eine der Datenspuren, etwa die O-Spur in Reihenfolge für Steuerzwecke benutzt werden_s nämlich z_eBo zur Anzeige des Vorzeichens ( + ) des Kanals»

Die Blockspur 55 und die Zeitspur 56 werden zur Aufzeichnung von Block- bzw« Zeitimpulsen verwendete Ein Bloekimpuls wird am Teilungspunkt zwischen jeweils zwei Datenblöcken erzeugt und ermöglicht den folgenden Datenblock zu unterscheiden» Die Blockimpulse werden dadurch aufgezeichnet, daß fortlaufend die Blockspur 55 in einer Richtung mittels des Aufzexchnungskopfes 52 magnetisiert wird* Zur Herstellung des Eins-Zustandes wird die Blockspur 55 fortlaufend am Beginn der Aufzeichnung^ am Ende der'Aufzeichnung und für jedes Block-Adressen-Wort magnetisiert_o Wenn Datenwörter in die Aufzeichnung nach der Block-Adresse eingefügt werden, werden innerhalb der Blockspur 55 keine Im-· pulse aufgezeichnet (Null-Zustand)«

ä±n Zeitimpula wird auf der Zeitspur 56 in jedem Kanal für

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alle Datenwörter erzeugt«, Wenn eine Lücke in der Aufzeichnung auftritt, etwa an den Lücken 58a, 58b, 58c, sind die Daten-Bits auf der Blockspur 55 und der Zeitspur 56 im Null-Zustand© Bei Beginn jedes Datenblocks mit Ausnahme der Null-Block-Adresse, bei der die Kanalspuren im NULL-Zustand sind, wird die Adresse gekennzeichnet durch 2 — 2 Ordnungen binärer Bits, die in den 18 Datenkanälen auftreten können»

Die Paritätsspur 57 wird benutzt, um einen Paritätsimpuls aufzuzeichnen, der zur Prüfung der Wirksamkeit der Übertragung der seismischen Daten auf das Magnetband dient» Die gesamte Information innerhalb eines Datenkanals kann zu einer entweder ungeraden oder geraden Zahl addiert werden, die mit dem Paritätssignal geprüft werden kann, das Jeweils ' in der Paritätsspur 57 vorgesehen ist«, Z»B_e wird für die Datenspuren 1, 2, ...<,.<> 18 ein Paritätsimpuls BINS aufgezeichnet, falls diese Datenspuren eine gerade Anzahl von Einsen enthalten·

Die Lücken 58a, 58b und 58c sind jeweils mittels des NULL-Zustandes auf der Block- und 4er Zeitspur 55 und 56 für alle die Lücke enthaltenden Kanäle angezeigt worden,, Die Lücke 58b liegt zwischen dem Kopf— oder Anfangsaufzeichnungsabschnitt 53 und dem Datenaufzeichnungsabschnitt 54β Nachdem Information auf den Kopfabschnitt übertragen worden ist, kann der Übertragungskopf 52 auf die Lücke 58b gestellt werden, um den Empfang von seismischen Signalen an den Hydrophonen abzuwarten« Wenn das Band bewegungslos ist, ruht der Kopf 52 vorzugsweise über der Mitte der Lücke. Gewöhnlich ist eine

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Hälfte der Lückenlänge erforderlich, um die Bandbewegung auf die volle Aufzeichnungsgeschwindigkeit zu beschleunigen

Innerhalb des Datenaufzeichnungsabschnittes 54 ist jeder Kanal in ein 18-Bit-Wort und drei Kontroll-Bits unterteilt, wie oben erwähnte Die Anzahl von Blöcken, die erforderlich ist, um eine seismische Datenaufzeichnung herzustellen, hängt von der Menge fester Informationen ab, die dem Aufzeichnungskopf 52 zugeführt wirdo Z_eB_o kann von der Hydrophonauslegung, Figo 1, ein sechs Sekunden dauerndes Analog—Signal empfangen werden, das .in Intervallen von. 0,002 Sekunden abgetastet, digitalisiert und dann ausgezeichnet wirde Daraus ergeben sich 6/0,002 = 3000 Daten— blöcke, die entlang der Längserstreckung des Magnetbandes angeordnet sindo Innerhalb jeder Datenabtastung wird de.r erste Kanal jedes Blocks als Block-Wort bezeichnet» Das Block-Wort, wie oben erwähnt, gibt die Ordnungszahl des Blocks und identifiziert den Kanal als ein Block—Wort in der oben erwähnten Form«, Die übrige Anzahl von Kanälen in jedem Block werden als Daten-Wörter bezeichnet und können in ihrer Länge der Anzahl der Hydrophone innerhalb der Hydrophonauslegung entsprechen* Die seismische Information, ist in jedem Datenkanal etwa in der am meisten hervortretenden 13-Bit-Position jedes 18-Bit-Worts untergebracht. Die übrigen Bits jedes Datenkanals liefern vier Bits, um die Änderung des Verstärkungsgrades in Binär—Form aufzuzeichnen, und ein Bit für die Zeichenanzeige_o

Zur Verstärkung des Signals, das an jedem Hydrophon auftritt,

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werden Verstärker mit binär-gesteuertem Verstärkungsgrad benutzt· Die Intensität dieser Signale, die an der Streamer-Auslegung aufgenommen und durch, die Verstärker mit "binärem Verstärkungsgrad verstärkt werden, schwankt innerhalb eines äußerst großen dynamischen.Bereiches» Um eine Überlastung der Verstärker zu vermeiden, muß der Verstärkungsgrad gemäß der Amplitude des empfangenen Signals variiert werden« Die jeweilige Verstärkungsgradänderung jedes Verstärkers wird durch die oben erwähnten vier Bits angezeigt» die die binäre Verstärkungsgradänderung des Verstärkers wiedergeben*

7 zeigt den Kopf- oder Anfangsabschnitt 53 im einzelnen. Entlang der linken Seite der Fig, 7 sind die Spuren 0-17 veranschaulicht, die den 18 Informationskanälen (mit 4 Leerkanälen) zugeordnet sind. Die Steuerkanäle B, G und P gehören zu der Block-, der Zeit- und der Paritats-Spur» Am Beginn der Kopfaufzeichnung werden die Block- und die Zeitspur B und C mit einer "EINS" codiert, die in der dargestellten Weise gespeichert wird· Innerhalb der übrigen Datenspuren können eine Bezeichnungszahl, Registrierungszahl und der geographische Ort in alphanumerischer Form eingefügt werden. Beginnend mit der Blockadresse "0" werden zahlreiche übliche Instrumenteneinstellungen auf dem Band aufgezeichnet, z.B. die für jeden Verstärker gewählte Anfangsdämpfung und den konstanten Verstärkungsfaktor· Da bei den jetzt übliohen seismischen Aufnahmeverfahren eine große Anzahl einzelnen binärer Verstärker verwendet wird, können die Binärdaten, die Verstärker- und auch Filter-

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kennzahlen wiedergeben, einen ziemlich großen Datenblock belegen, etwa vom Block "0" bis Block "8" des Kopfabschnittes 53» Im Anschluß an die acht Blocks, die Binär—Form Informationen über die Verstärker enthalten,, sind mehrere Datenblocks vorgesehen, die in Binär-Form Informationen über die folgenden Einzelheiten enthalten: Serienzahl, Instru— menttype, Abtastgeschwindigkeit, Hydrophon—Abstand, Aufzeichnungslänge, Jahrtverzögerung sowie eine Reihe von Hydrophon-Lage-Markierungs-Oodeso In ausgewählten Kanälen, etwa den mit den Wörtern 60, 61, 62 identifizierten, des Blocks 10 des KopfaufZeichnungsabschnittes 53 ist eine aus. drei Wörtern und 14 Bit (4 Leerstellen) bestehende Di— gital-Code-Information angegebene Wie weiter unten erläutert -wird, identifiziert jedes Wort 60, 61 bzw· 62 in binärer Form die Laufzeit einer Schallwelle nach den Wandlern 26, 27 und 28 der Fig· 6 mit Bezug auf einen Ursprungspunkt auf dem Schiff unmittelbar vor dem Empfang der seismischen Energie© Jeder Multibit-Digital-Code' kann übersetzt werden als Darstellung einer Dezimalzahl, die der Lage oder Entfernung zugeordnet isto Z.B. können Bit—Charakter jedes Codes X⁰ - X , der auf den Spuren 16 ···<..··· 3 liegt, mehrere Stellen an Abstands- oder Ortsinformation dar— stellen_e Ob alle Bit—Charakter benötigt werden oder nicht, hängt von der Laufzeit ab, die zur Aufzeichnung auf dem Magnetband erforderlich ist. Bei marinen Arbeiten ist es nicht unüblich, überlange Streamer zu verwenden. Die Laufzeit der Schallwelle kann durch die Quantität R/V dargestellt werden, wobei R der Schrägabstand zu einem bestimmten Streamerwandler und V die Geschwindigkeit der Schallüber—

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tragung gleich. 5000 Fuß/Sekunde (1500 m pro Sekunde) ist„ Wenn dementsprechend ein größter Schrägabstand von drei Meilen (15840¹ = etwa 475*0 m) angenommen wird, würde die größte Laufzeit zum hinteren Ende des Streamers etwa 5»17 Sekunden betragen· Palis die Zählgeschwindigkeit etwa 5000 Zähler/Seko beträgt, wurden wüa? während jedes Entfernungsmeßvorganges 15840 Zähler erzeugt· In einem Digital—Code,

der wenigstens 14-Bit-Stellen (X X ^) benutzt, kann

eine Zeitdauerfunktion von bis zu 16_β382 Zählern durch jedes 18-Bit~Digital—Wort (mit 3 Leer-Bits) bezeichnet werden. Falls ein größerer Abstand angezeigt oder eine höhere Zählgeschwindigkeit benutzt werden soll, können die drei Leer-Bits jedes 18—Bit-Worts als eine G-ain-Funktion oder Verstärkungsgradfunktion verwendet werden, die gleich einer Yervielfältigungsfunktion von 2,4 oder 8 ist· Anderenfalls sind diese drei ,Bits leer· Der übrige Bit wird zur Anzeige benutzt, ob der Code sich auf die rechte oder linke Flanke des Meßschiffes, bezogen auf Fig· I, bezieht ζ·Β_β eine EIlS für die linke und eine HÜLL für die rechte Seite,

Die Erfindung ist nicht auf ein 21-spuriges Format beschränkt. Ein 9-spuriges Format kann ebenfalls benutzt werden, ohne aus dem vorgesehenen Bereich der Erfindung . abzuweiohen· In einem η 9-spurigen Format werden 8 Datenspuren, z.B· mit den Ordnungszahlen 0, 1, 2, 3» 4, 5» 6 und 7ι und eine Paritätsspur (p) verwendet· Jeder Wert ist in jedem Aufzeiohnungskanal in einer Gruppe von 8-Bit-Oharaktern enthalten, die als 27 Byte bezeichnet werden·

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Dementsprechend würde in einem 9-spurigen Format jeder Bntfernungscode, der wenigstens 14 Bit-Charakter enthielte, zur Aufzeichnung zwei separate Informationsbygts benötigen.

Als Beispiel für den Binär-Oode, der der Laufzeit zugeordnet ist, werden die Binär-Codes betrachtet, die zu einem Wandler am nachlaufenden Ende des Streamers mit einer Entfernung von 16381 i*uß (etwa 4·95 m), einem in der Mitte liegenden Wandler in einer Entfernung vom Schiff von etwa 9o855 I¹UB (etwa 2_e730 m) und einem Wandler gehören, der am vorderen Ende des Streamers etwa 330 S¹UB (etwa 99 m) vom Schiff entfernt liegt_o Der Binär-Code, der durch die Bit-Charakter in drei "benachbarten Kanälen eines 21—spurigen Bandes dargestellt wird, wird nachfolgend wiedergegeben, wobei eine Zählgeschwindigkeit von 5000 Zählern/Sekunde und eine Laufgeschwindigkeit von etwa 5000 IHiß/Sekunde angenommen wird:

X⁰ Z¹ X² X⁵ X⁴ X⁵ X⁶ X⁷ X⁸ X⁹ X¹⁰ X¹¹ X¹² X¹³

Binär 0.1111111111 1 1 1 Dezimal 16,381 (Zähler)

Binär 00011001010 0 01 Dezimal 9,855 (Zähler)

Binär

0 10 1

0010100 0 0 0

330 (Zähler)

Der am meisten hervortretende Bit des Codes ist natürlich der X°-Bit.

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- 22 -

~ 22 -

Da angenommen wird, daß der Streamer sich, auf einer konstan ten Tiefe befindet, ergibt die Laufzeit-Anzeige für jeden am Streamer befindlichen Wandler die OrtsbeZiehung der Hydrophone in der folgenden Weise: Im Rechenzentrum wird der Binär-Gode der Laufzeit in Schrägabstands-Anzeigen für jeden AufnähmeVorgang umgewandelt· Da der Streamer sich auf einer.gleichbleibenden Tiefe befindet und alle Hydrophonorte gegenüber den Wandlerorten ,bekannt sind, können damit die Lagen aller Hydrophone mit Bezug auf das Schiff ermittelt werden»

Mit ähnlichen Verfahren können im Rechenzentrum die geodätischen Lagen der Streamer-Wandler und dadurch der Hydrophone ermittelt werden«, Da die geodätischen Orte der Hydrophone aus den geodätischen Orten der Wandler abgeleitet werden, wird nur die Koordinaten-Berechnung für die letzteren im einzelnen beschriebene

Im Rechenzentrum werden die binären Multi-Wort-Abstandsanzeigen, die auf das Meßsohiff bezogen sind und von der Navigationseinriohtung 45 in Pig· 5 stammen, benutzt, um die für das Schiff festgestellten Koordinaten zur Anzeige eines Hydrophonortes zu transformieren«

Wegen des Transformationsvorganges wird auf das nachfolgende Beispiel Bezug genommen.
Gegeben; Schrägabstände

Tiefe des Streamers D und X₉Y₁Z

Hierbei sind X , Y und Z die dreidimensionalen Koordinaten des übertragenden Wandlers der Digital-Sonar-Meßschaltung

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nach KLgο 5 während eines "bestimmten Aufnahmevorganges.

Berechne.: Die einzelnen Zielkoordinaten X-, , Y-, , Z-, ; X₂, Y₂, Z₂; X₅, Y,, Z^ der Wandler des Streamers·
Hierbei werden folgende Gleichungen benutzt:

Schrägabstand R₁ = V(X₁ -X₃)* + (^Yi~^Y _a)²⁺

Es wird angenommen, daß das Bezugsniveau die Wasseroberfläche ist« Dann können die dreidimensionalen Koordinaten für die Wandler in den Bezugsebene, nämlich X^₁, Υ/η» ^ζλι ^Xd2* ^Yd2^f' ^d2* ^un<* ^X§3^y ^d3* ^Zd3 ^un'^be:r Benutzung der fol genden Gleichungen berechnet werden:

Hierin sind E, , B₂ und R, die Schrägabstände zwischen dem übertragenden und den empfangenden Wandlern, D die Tiefe des Streamers und X_d1, Y_d1, Z₄₁ j X_d2, Y_d2»^zd2» ¹^^{11 x}d3* ^Yd3, Z,, die dreidimensionalen Koordinaten der Zielwandler,

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die auf die Bezugsebene transformiert worden sind_o

Es ist selbstverständlich, daß die Verteilung oder der Abstand der Hydrophone so verändert werden kann, daß die seismische Information von Orten stammt, welche ein Mittel— punktsgitter gleichmäßiger Dichte bilden, wie Z₀B₀ in der eingangs erwähnten Patentanmeldung erläutert isto

Nachfolgend wird mit Bezug auf Fig. 4 die Digital-Sonar-Ab s t and sme Jß s chal tung 25 im einzelnen erläutert, welche die oben erwähnten binären Laufzeit-Codes liefert, die auf dem Magnetband aufgezeichnet werden»

Nach Ausläsung der seismischen Störung werden Bestimmungen der Laufzeit bis zu den Streamer-Wandlern 26, 27 und 28 in der nachfolgend beschriebenen Weise durch, die Sonar-Meßsohaltung 25 ausgeführt» Ein Geber 29 wird mittels eines Steuerkreises 30 erregt, um einen Sehallenergie-impuls dem Geber-Wandler 31 zuzuführen, der ζ·Β. am Heck dee Schiffes angeordnet ist* Me Energie läuft dann durch das Wasser, bis die von den empfangenden Wandlern 26, 27 und 28 im Streamer aufgenommen wird· Die Wandler 26, 27 und 28 werden mit Bezug auf den Ausgangswandler 31 in der Reihenfolge ihrer Anordnung erregt« Es wird angenommen, daß der Wandler 26 vorne vor den Hydrophonen im Streamer angeordnet ist, der Wandler 27 »»et in der Mitte und der Wandler 28 in der Nähe des nachlaufenden Streamerendes· Dementsprechend wird der Wandler 26 zunächst, sodann der in der Mitte liegende Wandler 27 und schließlich der nachlaufende Wandler 28 er- ' regt,, Diese Signale werden über die Leitungen 32a, 32b und

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32c durch den Streamer hindurch zum Meßschiff geleitete Da der Wandler 26 am vorderen Ende des Streamers den Impuls zunächst empfängt, wird der Empfanger 34a zunächst betätigt, entsprechend der Empfänger 34b danach und-anschließend der Empfänger 34c ο Die von den Empfängern 34a, 34b und 34c aufgenommenen Rückkehrsignale gehen durch die OR-Gatter 35a, 35b und 35c zu den Hip-Flops oder bistabilen Multivibratoren 36a, 36b und 36c« Diese Flip-ELops gehören zu dem Typ, in welchem aufeinander folgende »Impulse zwischen stabilen Betriebszuständen hin- und herschalten_s die den "Ein" und "Aus"-Betriebszuständen entsprechen« Die Leitungen 37a, 37b und der "Flip-Flop s 36a, 36b und 36c bilden die Ausgänge, «leiche ein Ausgangssignal liefern, wenn der betreffende Flip—ΙΊορ sich in einem "Ein"-.Zustand befindet* Mit den Ausgangsleitungen 37a, 37b und 37o sind UND-Gatter 38a, 38b und 38c verbunden, die auf ein Erregersignal ansprechen* das durch den Steuerkreis 30 geliefert wird, um die von den Hip-Hops zugeführten Signale den Zählwerken 39a, 39b und 39c zuzuführen»

Damit die Ablesungen von den Zählwerken die Laufzeit einer Schallwelle von dem Geber—Wandler nach den Streamer-Wandlern anzeigen, wird der Oszillator 24 so betrieben, daß er Zeit- und Zählimpulse zusätzlich zu den Impulsen liefert, die über die UND-Gatter 38a, 38b und 38c zu den Zählwerken 39a, 39b und 39c gehen, wie aus ELg« 4 ersichtlich.

In der Arbeitsfolge wird zuncähst ein Rückstellungssignal vom Signalsteuerkreis 3Q benutzt, um die Zählwerke 39a, 39b und 39c auf NULL und die Flip-Flops 36a, 36b und 36c derart einzustellen, daß den UND-Gattern 38a, 38b und 38c ein

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~ 26 -

NULL-Ausgangssignal geliefert wird. Zu dieser Zeit sind die UND-Gatter geschlossen, und die Zählwerke 39a, 39b und 39c erhalten vom Oszillator 24 keine Zählimpulse· Falls jedoch ein Übertragungssignal vom Signalsteuerkreis 30 den Geber 29 triggert wird jeder der Flip-Flops 36a, 36b und 36c über das OR-Gatter 35a, 35b und 35c getriggert, so daß ein hohes Einschalt- oder Steuersignal an die UND-Gatter 38a, 38b und 38o geht* Die sich ergebenden Zählimpulse werden duroh die Zählwerke 39a, 39b und 39c gesammelte Nachdem das übertragende Schallsignal vom Wandler 31 duroh die Wandler 26, 27 und 28 im Streamer empfangen worden ist, gehen diese Signale über- die Leiter 32a, 32b und 32c zurück zum Schiff, genauer zu den Empfängern 34a, 34b und 34c und danach durch die OR-Gatter 35a, 35b und 35c zu den Flip-Flops 36a, 36b und 36c* Wenn die Signale an den OR-Gattern 35a, 35b und 35c empfangen werden, wird die jeweilige Flip-Flop-Schaltung auf "Aus" gestellt» Da der Flip-Flop ausgeschaltet ist, ist das zugehörige UND-Gatter blockiert, so daß das zugehörige Zählwerk 39a bzw· 39b bzw» 39c den Zählvorgang anhält. Mit jedem Zählwerk ist ein Speicher 23a, 23b und 23c verbunden, der den Zähler, vom zugehörigen Zählwerk nach Eintreten eines Speichereinstellungssignalea vom Steuer— kreis 30 empfängt· Der Speicher hält den Zähler bis zur Rückstellung durch ein Steuersignal vom Steuerkreis 30« Hierzu enthält der Steuerkreis 30 eine Reihe von Eingangskanälen, die allgemein mit 65 bezeichnet und mit dem Digital—Feldsteuersystem 40, Figo 5» verbunden sinde Logik-Signale gehen vom Steuersystem 40 über die Eingangskanäle in einer vorbestimmten Steuerfolge, so daß die Binäranzeigen

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der Laufzeit von den Speichern 23a, 23b, 23c in der richtigen Reihenfolge übertragen werden können₀ Eine Logikschaltung zur Erzeugung von Steuersignalen, die eine solche Logik-Übertragung und auch eine Digital-Aufzeichnung der gesamten Binär-Information ermöglichen, ist in Pig. 8 dargestellt und wird nachfolgend ausführlich erläutert»

Wie lig. 8 zeigt, gehen während der Aufnahme seismischer Daten von den Hydrophonen erzeugte Signale vom Streamer in das Digital-Feldsystem 40 an Bord des Schiffes· Die Signale gehen über den Leiter 42, dann durch die Verstärker 66, die Multiplex-Schaltung 67, den Analog-Digital-Wandler 68, die Haupt- Kopie -Schaltung 69_f die Format-Steuer-Schaltung 70 in die Magnetbandeinheit 71 und auf das Magnetband. -Die binären Verstärkungsfaktoränderungen der Verstärker 66 werden durch den Rückkopplungseteuerkreis 72 für den binären Verstärkungsfaktor mittels der binären Logikschaltung 73 angezeigt, die zwischen dem Rückkopplungssteuerkreis 72 und dem Haupt-Kopie-Logik-Kreis 69 liegt*

Um Wortlängen und Blooklängen der seismischen Information herzustellen, die mit Oomputer-Verarbeitungs-Verfahren verträglich sind, werden die Logik-Kreise 69 und 73 sorgfältig so gesteuert, daß die Vorgänge in korrekter Folge ablaufen, wobei ein Zeitgeberkreis benutzt wird, der allgemein mit 75 bezeichnet ist· Die Zeitgeber-Schaltung 75 enthält einen Zeitgeber-Logik-Kreis 76, der durch einen Zeit-" geber 77 gesteuert wird und eine Reihe von Zeit- oder Uhr— impulsen erzeugt, die über das Wort—Zählwerk 78 und das

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Block-Zählwerk 79 auf die Logik-Kreise 69 und 73 gegeben werden. Die Wort- und Block—Zählwerke 78 und 79 schreiben in Verbindung mit der Zeitgeberschaltung 75 vor, wann die anderen Schaltelemente· der Einrichtung eine bestimmte vorher gewählte !Funktion ausführen müssen« Alle Vorgänge werden vorzugsweise synchron mit den Zeitgeberimpulsen ausgeführt, so daß eine Synshronsteuerung vorliegt« Jeder Arbeitsgang erfordert eine bestimmte Anzahl von Zeitgeberimpulsen; infolgedessen ist die Zeitspanne zur vollständigen Ausführung irgendeines der zahlreichen Vorgänge ein genaues Vielfaches des Zeitgeberimpulses _a Das Auslesen aus der Kopie-Logik-Schaltung 69 für die Magnetbandeinheit 71 wird daher in spezifischen Zeitintervallen ausgeführt, die genaue Vielfache der Zeitimpulse sind» Der Haupt-Kopie-Logik-Kreis 69 kann auch benutzt werden, um andere Schaltungsteile zu betätigen, oder es können andere Schaltungsteile so verwendet werden, daß sie' gleichzeitig mit der Betätigung der Schaltung 69 aufhören,,

Nachfolgend wird das Aufzeichnen und Codieren der Anfängsoder Kopfinformation auf das Magnetband in der Magnetband— einheit 71 erläutert«

Die anfänglichen binären Verstärkungsfaktoreinstellungen werden über den Haupt-Kopie-Logik-Kreis 69 in korrekter Zeitfolge eingeblendet, um eine Digital-Aufzeichnung auf den Kopfabschnitt des Bandes in der Magnetbandeinheit 71 zu ermöglichen«

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Die Zeitgeber—Logik—Schaltung 75 liefert auch, in Verbindung mit dem Wort-Zählwerk 78 und dem Block-Zählwerk 79 Steueroder Einschaltsignale an. einen Kanal, der in Pig. 4 mit 65 bezeichnet ist, so daß die Steuerschaltung 30 in Mg* 4 genau gesteuert wirdo Aufgrunddessen wird eine binäre Ab« Standspositionsinformation- ein aus drei Wörtern und 14 Bit bestehender Binär—Code - durch den Hauptlogikkreis 69 und über den Format—Steuerkreis 70 in die Magnetbandeinheit 71 gegeben-· Die format—Steuereinheit 70 kann mit einer Hand« Indizierungsschaltung versehen sein, um während der Aufzeichnung der Kopfinformation entsprechende Binär-Information dem Haupt-Kopie-Logik—Kreis 69 zuzuführen» Obwohl die Geschwindigkeit der gesamten Codierung bei der Anfangsauf— zeichnung durch Signale der Haupt-iZeitgeber-Logik-^Schaltung 75 bestimmt wird, sollen vorzugsweise die Verstärker»'die-Multiplex-Schaltung und der Analog-Digital-Wandler in einem Inaktiven-Zustand bleiben« Gewöhnlich wird die Uhr 77 unterbrochen, nachdem die Kopfinformation auf daa Magnetband in der Bandeinheit 71 aufgebracht worden ist* Infolgedessen wird damit eine Lücke in dem lormat auf der Bandaufzeichnung in der vorbeschriebenen Weise hergestellt*

!fach der Codierung der Kopfinformation wird eine Folge von Schritten ausgeführt, um in Digital-Form die seismische Information auf dem Magnetband aufzuzeichnen» Im einzelnen wird am Verstärker 66 die Amplitude der Information bestimmt, wobei der Rüokkopplungssteuerkrexs 72 für den "binären Verstärkungsfaktor benutzt wird« Der binäre Verstärkungsfaktor der BUckkopplungssteuerung 72 wird dann durch den

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binären Steuerlogikkreis 75 in den Haupt-Kopie-Logik-Kreis 69 in korrekter Zeitfolge eingeblendet, um seine digitale Aufzeichnung im selben Kanal wie die binäre seismische Information zu ermöglichen» In der Multiples-Schaltung 67 wird die Amplitude jedes Analog-Signales elektrisch in Reihenfolge über eine Mehrzahl von sehr kleinen Zeitintervallen, etwa Intervallen von 0,002 Sekunden, abgetastet,, Diese Signale werden nach Abtastung auf den Analog-Digital-Wandler 68 übertragen, wo die Digital-Ergebnisse des Multiplex-Vorganges durch eine Reihe von Multibit-Binär-Oode— Anzeigen erscheinen» Die Binär—Code—Information ist elektrisch geeignet zur Speicherung auf dem Magnetband auf dem glei« chen Kanal wie die zugehörige Binär-Verstärkungs—Faktor-Information« Während aller dieser Schritte wird der gesamte Ablauf in seiner Geschwindigkeit' durch die regulär auftretenden Uhrsignale aus der Uhr 77 bestimmte In dem gesamten System tritt jedes Ereignis nur bei Auftreten eines der Uhrsignale oder seines Vielfachen ein_e Zusätzlich zu den Block- und Wort-Uhr—Impulsen werden interne Zeitgeberimpulse erzeugt, um die Übertragung und Handhabung der Kopf- und seismischen Information, etwa im Zeitgeber-Logik-Kreis 76 und im Haupt-Kopie-Logik-Kreis 69» zu veranlassen» So tritt das Ausgangssignal vom Kopie-Logik-Kreis 69 ZeB₉ in spezifischen Zeitintervallen auf, die genaue Vielfaohe der Uhrimpulse sind, welohe von der Haupt-Uhr erzeugt werden« Bei anderen Vorgängen wird dafür gesorgt» daß sie gleichzeitig mit der Betätigung des Haupt-Kopie— Logik**]£reises 69 enden, während gewisse ander© Schaltungen

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in einen neuen Zustand gebracht werden, welcher den Zeitablauf für einen vorher festgelegten, spezifischen Vorgang bezeichnet ₉ Während eine Untergruppe von Schaltungen abgeschaltet wird, wird eine neue Untergruppe durch Zeitgeber— impulse eingeschaltet, um neue Arbeitsfunktionen auszuüben« Der Torgang, nämlich das Einschalten einiger Kreise und Abschalten anderer in Reihenfolge, wird ständig wiederholt.

Die I¹O rmat-St euer einheit 70 kann während der Aufzeichnung der seismischen Daten von Hand geändert werden« Auf diese Weise kann das Format der seismischen Information variiert werden, um neuen Anwendungserfordernissen angepasst zu werden.

Pur die Magnetbandeinheit 71 kann irgendein im Handel erhältlicher Typ verwendet werden, der in der Lage sein soll, seismische Information in Binär-Form auf Magnetband aufzu-» zeichnen»

Die in fig«, 8 dargestellte Einrichtung steuert den Multiplex—Vorgang und die Umwandlung der seismischen Daten aus der Analog- in die Digital-Form und liefert die Daten in korrekter Zeitfolge« Darüberhinaus können zusätzliche Schaltungsteile vorgesehen und mit der vorbeschriebenen Ein·-» richtung kombiniert werden, um, falls erwünscht, zusätzliche Datenverarbeitungsmöglichkeiten zu schaffen«

Das erfindungsgemäße System wird vorzugsweise mit seis—

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mischen Digital-Feldeinriohtungen und Digital-Schießeinriehtungen verbunden, die üblicherweise zur Aufnahme von marinen seismischen Informationen in Digital-Form verwendet werden, z.B« e Einrichtungen, wie sie von der Firma Texas Instrument Company, Inc., Dallas, Texas, USA, geliefert werden«, Es sind jedoch nur Teile der zur Erfindung gehörenden⁰ Einrichtung ausführlich beschrieben worden, Z.B. ist vorstehend ausführlich erläutert worden, der in Beziehung zur Zeitgeber-Logik stehende Teil des Systems, der dazu dientj den Binär—Code zur Identifizierung der Abstände der Kennzeichnungsorte auf das Magnetband aufzubringen_o Die Koordinierung der Abläufe zwischen dem Digital-Schuß-System und der seismischen Digital—Feld-Einrichtung kann natürlich auf verschiedene Weise erreicht werden 5 als Beispiel wird die US-PS 3 416 631 genannt«

Zur feststellung der wahren Lage des Streamers mit Bezug auf die wahren geodätischen Koordinaten wird die vom lavigationskreis 45, ELgο 5»' abgeleitete Information in der nachfolgend beschriebenen Weise verwendete

Die Navigationsschaltung 45 enthält Bestandteile, um genau die Laufzeit eines ßadio-Signals von einem Sender zu einem "Empfänger zu messen» Die Einrichtung arbeitet mit einem der folgenden fünf allgemeinen Prinzipien % Hyperbel-Prinzip, Abstandsmessung, Azimuth-Messung, zusammengesetztes System und Satelliten-System. In weiterer Unterteilung kann jeweils gearbeitet werden mit Messung des Zeitunterschiedes von Impulsen, mit Phasenvergleich oder die beiden vorstehenden

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Arbeitsweisen kombiniert, d»h_o Zeitunterschiedsmessung
und Phasenvergleiohe Allgemein können die verschiedenen Möglichkeiten durch die Art des Gitterwerkes der Positions— linien unterschieden werden, die von den Sendern erzeugt werden, während das Besteck aufgenommen wird. Als Quelle ist zu nennen; IUWe Bigelow, "Elektronie Surveying« Accuracy of Elektronic Positioning Systems", Int.Hydrographie Bur» Radio Aids to Mantime Nave & Hydrographie Operational
Reports 6 (Sept. 1965), Seiten 77 - 112."

- PATENTANSPRÜCHE -

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Claims

PATBFTA N-S PEÜÜHE

[ l.J Seismisches Aufsohlußverfahren zur Bestimmung der dreidimensionalen Ausbildung einer unter einer Wasserbedeckung befindlichen Brdformation mittels einer fortlaufend bewegten, seismischen Aufnahmeeinrichtung einschließlich einer wiederholt auszulösenden seismischen Quelle und einer Mehrzahl von Hydrophonen, die in einer marinen Streamer-Auslegung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein einzelnes Schiff_p das entlang einer im wesentlichen geraden Grundkurslinie läuft, die wiederholt auszulösende seismische Quelle und die Streamer-Auslegung so bewegt werden_s.daß die Mittelpunkte aller möglichen Paare von Quellenpunkt und Hydrophonstation an ihren momentanen Orten während der Bewegung des Schiffes entlang der Grundkurslinie ein zweidimensionales Gitter von Mittelpunkten bilden, das seitlich nach einer Seite von der Grundkurslinie versetzt ist und Quergruppen von Mittelpunkten enthält, die im wesentlichen rechtwinklig zur Grundkurslinie aufgereiht sind, wobei während- der Bewegung das naohlaufende Ende des Streamers gegenüber der Grundkurslinie versetzt ist, wobei die seismische Quelle in regelmäßiger iOlge ausgelöst wird . und die Aussendung seismischer Energie abwärts zu den seismischen Diskontinuitäten innerhalb der Erdformation veranlasst, daß ferner eine B digitale Ortsinformation in¹ Form einer Multibit-Angabe für .den Ort von wenigstens zwei Zielpunkten entlang dem Streamer mit Bezug auf das

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Schiff hergestellt wird und daß nach dem Auslösen der seismischen Quelle an den Hydrophonen gedonderte Reflexionssignale empfangen werden, die kennzeichnend für die empfangene Energie sind, während die Hydrophone momentan an entsprechenden Hydrophonstationen liegen, so daß eine Reihe von seismischen Multibit-Informations— Anzeigen erstellt werden, die zu Informations-Quergruppen gehören, die ihrerseits zu Quergruppen von Mittelpunkten gehören,

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Multibit-Orts—und seismischen Informationsanzeigen auf einem seismischen Magnetband aufgezeichnet werden·

3β Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit einer elektromagnetischen Welle zwischen den vielen entlang dem Streamer und dem Schiff digital gemessen wird*

4« Verfahren nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß eine Schallwelle erzeugt wird, die von einem gegenüber dem Schiff geodetisch "bekannten Ort ausgeht, dass an den Zielen entlang dem Streamer die Welle aufgenommen und daß digital die Laufzeit der Welle zwischen der Erzeugung und der Aufnahme gemessen wird«.

5β Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß bei Erzeugung der Schallwelle durch eine Zählvorrichtung ein Zählvorgang ausgelöst und dieser Zählvorgang beendet wird, wenn die Welle an den Streamer-Zielen aufgenommen

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wird, wobei die Zähler in einem Speicher gespeichert werden, und daß ein zeitabhängiges Einschaltsignal mittels Wort— und Bloekzählwerken erzeugt wird, ■ die mit dem Speicher verbunden sind, um eine Einblendung der Zähler aus dem Speicher zu veranlassen, und daß die Zähler als digitale Multibit-Ortsinformationsanzeigen auf einem Kopfabschnitt des Magnetbandes aufgezeichnet werden, um die Zielorte während des Empfanges der seismischen Daten zu identifizieren·

6· Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetband mit wenigstens neun Spuren verwendet wirdo

7ο Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetband mit wenigstens 21 Spuren verwendet wird,,

8, Verfahren nach Anspruch 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß an einer UND-Gatter-Einrichtung zur Auslösung des Zählvorganges in dem Zählwerk mithilfe bistabiler Multivibratoren und eines Oszillators linsehaltsignale erzeugt werden, wobei die feistabilen Multivibratoren bei Empfang der Welle an den Streamer-Zielen zur Blockierung des UND-Gatters und Beendung des Zählens abgeschaltet werden«,

9· Verfahren nach Anspruch 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Multibit-Digital—Orts-Anzeigen zur Bestimmung des Abstandes der Streamer—Ziele von dem bekannten geodetisohen Ort weiter verarbeitet und die dreidimensionalen Koordinaten der bekannten geodetischen Orte transformiert werden,

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um dreidimensionale Koordinaten der Streamer-Ziele aufzustelleno

Verfahren nach Anspruch 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichförmiges zweidimensionales Gitter von Mittelpunkten gebildet wird, bei welchen die Gesamtgroße der Ausrückung in Querrichtung während der Meßvorgänge konstant bleibt, wobei das nachlaufende Ende des Streamers auf einer parallel zur Grundkurslinie, jedoch seitlich versetzt dazu liegenden Linie und das vordere Ende des Streamers auf -der Grundkurslinie· gehalten wird, so daß der Mittelabschnitt des Streamers bogenförmig als modifizierte Kettenlinie verläuft.

ο Verfahren nach 'Anspruch 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Multibit-Digital-Informations—Anzeige erzeugt wird, die auf die Laufzeit einer elektromagnetischen Welle zwischen einem an Bord des Schiffes befindlichen Wandler, dessen geodetischer Ort bekannt ist und einer Reihe von·Empfängerzielen am Streamer bezogen ist, wobei die Ziele die OrtsbeZiehung der Hydrophone während eines seismischen Auf nähmeVorganges anzeigen, und daß die Multibit-Digital-Informationsanzeigen mit Steuer—Bits zur Bildung eines Digital— Wortes kombiniert werden, daß auf mehreren der Auf«;· Zeichnungsspuren des Magnetbandes in dessen Kopfabschnitt aufgezeichnet wirdo

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12. Verfahren nach Anspruoh 11, daduroh gekennzeichnet, daß - bei Verwendung eines Magnetbandes von wenigstens 21 Spuren die Laufzeit mit Bezug auf wenigstens zwei Ziele digitalisiert wird, um für jedes Digital-Wort eine 14-Bit-Digital-Informationsanzeige mit Bezug auf die Laufzeit zu erstellen, wobei drei Bits leer gelassen und" ein Bit für eine Links- Reohts-* Steueranzeige verwendet wird, wobei diese Digital-Anzeigen mit^x drei Bits umfassenden Steueranzeigen zu einem 21-Bit-Digital-Wort für jedes Ziel vereinigt werden»

13· Verfahren naeh Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Magnetbandes mit wenigstens neun Spuren die "Laufzeit zu wenigstens zwei Zielen entlang dem Streamer digitalisiert wird, um für jedes Ziel eine Multibit«Digital~Informationsanzeige mit Bezug auf die Orte der mindestens zwei Ziele herzustellen, wobei die Multibit-Digital-Anzeigen mit Steuer-Bits zur Bildung mehrerer Informations-Bytes kombiniert und diese Bytes als wenigstens ein Digital-Wort auf dem Kopfabsohnitt des Magnetbandes aufgezeichnet werden» \

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