DE3219827A1

DE3219827A1 - System zum ordnen von bei meeresforschung erhaltenen, seismischen daten

Info

Publication number: DE3219827A1
Application number: DE19823219827
Authority: DE
Inventors: Helge 1320 Stabekk Brandsaeter; Oeyvind 3475 Saetre Mjoeen; Tor A. 1310 Blommenholm Ommundsen
Original assignee: Geophysical Company of Norway AS
Current assignee: Westerngeco AS
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1982-05-26
Publication date: 1983-01-27
Also published as: DK235982A; FR2506952A1; AU8414982A; GB2099583A; NL8202114A; DK163690C; GB2099583B; AU550847B2; NL190941B; IE52887B1; OA07110A; NO148309B; IE821051L; NL190941C; FR2506952B1; MX154901A; US4561073A; DK163690B; NO811786L; CA1209239A

Description

GEOPHYSICAL COMPANY OF NORWAY A/S H^vik (Norwegen)

System zum Ordnen von bei Meeresforschung erhaltenen, seismischen Daten

Die Erfindung betrifft ein System zum Ordnen von bei der Meeresforschung erhaltenen, seismischen Daten, wobei mit Hilfe von Schleppkabeln fortlaufend Messungen vorgenommen und die dabei erfaßten, geophysikalischen Bedingungen betreffenden Daten zusammen mit den ihnen zugeordneten geophysikalischen Positionen aufgezeichnet werden.

Zur Erfassung von seismischen Daten bei der Meeresforsehung ist es üblich, hinter einem Schiff Sätze von Druckluftpistolen zu schleppen, die Schallimpulse aussenden, die von verschiedenen Schichten des Meeresgrundes reflektiert v/erden. Die Echosignale werden mit Hilfe eines akustischen Kabels empfangen und aufgezeichnet» Gleichzeitig wird die Position des Kabels aufgezeichnet, so daß jeder Impuls mit dem Ort, an dem die Daten erfaßt wurden, koordiniert werden kann. Ein Verfahren zur Bestimmung dieser Positionen durch Winkelmessung ist beispielsweise in der US-PS 3 953 827 beschrieben.

Beim Schleppen von langen Schleppkabeln hinter einem Schiff werden die Kabel durch den Wind und die Meeresströmungen beeinflußt. Daher muß die Position des Schleppkabels jederzeit bekannt sein, damit die Navigation des Schiffes den jeweils herrschenden Bedingungen in gewissem Grade angepaßt werden kann. Dabei kann man zum Aufzeichnen der Position des Schlsppkabels die Ergebnisse von Winkelmessungen verwenden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der norwegischen

Patentanmeldung 79 0832 beschrieben.

Derartige Messungen sind jedoch stets mit Fehlern behaftet, die eine einwandfreie Aufzeichnung der Daten und eine graphische Darstellung der Erdformation erschweren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, diese Fehler mindestens in gewissem Grade zu kompensieren, so daß ein möglichst genaues Bild der Erdformation erhalten wird. Die Erfindung schafft somit ein System zum Ordnen der mit Hilfe eines Schleppkabels erfaßten seismischen Daten nach einem bestimmten Schema.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfassung von seismischen Daten war es bisher üblich, die Daten mehr oder weniger längs einer Geraden hinter einem Schiff zu gewinnen, das einen solchen Kurs fährt, daß eine Anzahl von einander benachbarten, parallelen Linien und von diese kreuzenden, geraden Linien erhalten wird. Dabei werden Daten längs der Felder eines Gitters begrenzenden Linien erfaßt.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das zu erforschende Gebiet vorher in Gitterfelder eingeteilt und werden die erfaßten Daten innerhalb der Gitterfelder und nicht entlang der diese begrenzenden Gitterlinien aufgezeichnet.

Das Erfassen von Daten entlang von Linien hat den Machteil, daß diese Linien keinen einheitlichen Verlauf haben, sondern durch Meeresströmungen, den Wind usw. ausgelenkt werden, so daß die aufgezeichneten und ausgewerteten Daten mit Fehlern behaftet sind.

Die Erfindung schafft ein neuartiges Aufzeichnungsverfahren, in dem Daten innerhalb von Gitterfeldern aufgezeichnet werden. Dann können die in jedem Gitterfeld aufgezeichneten Daten entsprechend dem beabsichtigten Zweck so verarbeitet werden, daß die aufgezeichnete Information mögliehst vollständig ausgewertet wird. Man kann die Durchschnittswerte der

in jedem Gitterfeld aufgezeichneten Meßergebnisse auswerten und auf diese Weise für jedes Gitterfeld einen Wert erhalten, der genauer ist als die vorher erhaltenen Daten. Die Daten können auch eine bessere "Auflösung" oder Strukturauswertung ermöglichen.

Zu diesem Zweck müssen die Meßwerte zuverlässig mit den Positionen koordiniert werden, an denen sie erfaßt wurden, was wieder zu Vorteilen beim Erfassen von Daten innerhalb von Gitterfeldern führt. Die erfaßten Daten können in den entsprechenden Gitterfeldern aufgezeichnet werden, bis jedes Gitterfeld genügend mit Daten abgedeckt ist. Infolgedessen können Daten auch dann einwandfrei erfaßt werden, wenn das Schleppkabel gekrümmt ist, weil es nicht auf den geradlinigen Verlauf des Schleppkanals ankommt, sondern auf die richtige Bestimmung seiner Position. Eine ungenügende Erfassung bestimmter Bereiche zeigt sich an einem ungenügenden Ausfüllen von Gitterfeldern. In diesem Fall kann der entsprechende Bereich auf einfache Weise neu vermessen werden.

Bei der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann man die erfaßten Daten auch direkt zur Beeinflussung und Kontrolle der Positionen des Schiffes und des Schleppkabels mittels eineü Datenmonitors ausnutzen. Das führt zu Vorteilen bei der Erfassung von Daten und beim Manövrieren des Schiffes, und der Fachmann erhält stets eine Angabe der herrschenden Bedingungen und eine Angabe, ob das Aufzeichnen der Daten nach einem vorteilhaften Muster erfolgt. Daher kann man unmittelbar nach in einem Bereich erfolgten Messungen Messungen in einem ihn überlappenden Bereich vornehmen oder im Falle der Aufzeichnung einer ungenügenden Menge von Daten die Messungen wiederholen, ohne daß die erfaßten Daten vorher einer aufwendigen Analyse unterworfen werden müssen.

Zur weiteren Kontrolle der erfaßten Daten hat es sich als meßtechnisch vorteilhaft erwiesen, das Schleppkabel für die Messungen in mehrere, zweckmäßig drei Längsabschnitte zu

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unterteilen. Diese Unterteilung in Längsabschnitte hat den Vorteil, daß man kleinere Gruppen von Daten kontrollieren und einen überblick über Daten erhalten kann, die an verschiedenen Stellen eines Kabels erfaßt wurden. Durch Auswertung des Verhältnisses der verschiedenen Gruppen von Daten und der Positionen, an denen sie erfaßt wurden, kann man dann ein Gesamtbild erhalten. Auf diese Weise können Kriterien für zulässige Meßwerte leicht gewonnen werden. Gute Ergebnisse können bei der Erfassung von Echosignalen mit Hilfe d^s Schleppkabels erhalten werden, wenn von allen drei Längsabschnitten des Kabels Meßwerte erfaßt werden. Dabei wird zweckmäßig von den von jedem Längsabschnitt des Kabels erfaßten Meßwerten nur ein bestimmter Prozentsatz kontinuierlich aufgezeichnet, der dann die Qualität der Messungen bestimmt. Durch diese Aufzeichnung nur eines Prozentsatzes der von jedem Längsabschnitt des Kabels erfaßten Meßwerte wird die Verarbeitung der Daten vereinfacht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Figur 1 schematisch das gemäß der Erfindung angewendete Gitter und

Figur 2 schematiseh ein Schiff mit einem Schleppkabel während des Messens.

Figuren 3 und 4 zeigen Blockschemata zur Darstellung des Systems gemäß der Erfindung.

Figur 5 ist ein Ablaufdiagramm des Verarbeitens von Daten in dem System und

Figur 6 erläutert die Sichtdarstellung der mittels des Systems erfaßten Daten.

Zur Erfassung von seismischen Daten aus einem bestimmten Bereich wird dieser zunächst gemäß der Figur 1 in Gitterfelder eingeteilt, von denen jedes eine bestimmte Größe und eine bestimmte Position in dem zu erforschenden Bereich

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besitzt. Dann werden die Daten erfaßt und sogleich in den |

entsprechenden Gitterfeldern aufgezeichnet, bis eine gewisse I

I Mindestabdeckung aller Gitterfelder erzielt worden ist. Die f so aufgezeichneten Daten werden gespeichert und an einen | zentralen Computer abgegeben, in dem die geophysikalischen Bedingungen weiter ausgewertet und berechnet werden. Zur \ eigentlichen Erfassung der Daten verwendet man ein Schiff, ' das einen Kurs nach einem bestimmten Muster fährt, z. B. ■

entlang von Kolonnen von Planquadraten, und dabei Daten ;

empfängt. Figur 2 zeigt, wie dies vorgenommen wird. Von dem i Schiff 1 wird ein Schleppkabel nachgezogen, von dem zur · ] Erfassung seismischer Daten Schallimpulse bei 2 ausgesandet jj werden. Die Echosignale werden längs des Kabels empfangen und gemessen. An den Meßstellen sind Positionsbestimmungsinstrumente vorgesehen, beispielsweise sogenannte "Kompasse", die in der Figur 2 mit 3 bezeichnet sind. Zur weiteren Positionsbestimmung ist am Ende des Schleppkabels eine Endboje 4 befestigt. Wenn das Schiff längs der Linie 5 fährt, befindet •sich das Schleppkabel in den meisten Fällen nicht direkt hinter dem Schiff, sondern wird es von dem Wind und von Meeresströmungen abgetrieben. Infolgedessen wird in dem in der Figur 2 gezeigten Beispiel die Messung vorwiegend in dem ■mit a bezeichneten Bereich durchgeführt, während das Schiff in dem Bereich b fährt und auch Daten aus dem Bereich c aufgezeichnet werden» Gemäß der Erfindung werden diese Verschiebungen berücksichtigt und werden die aus den verschiedenen Bereichen kommenden Daten auf Grund der mittels der Kompasse 3 bestimmten Positionen in den entsprechenden Feldern des in der Figur 1 dargestellten Gitters aufgezeichnet. Daher können die aufgezeichneten Daten selbst dann verwendet werden, wenn das Schleppkabel nicht den gewünschten Verlauf hat. Wenn an Bord des Schiffes in einem Sichtanzeigegerät die Position des Kabels beispielsweise gemäß der Figur 2 dargestellt wird, kann man das Schiff so steuern, daß geeignete Ergebnisse erhalten werden.

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Einzelne Merkmale des Systems werden anhand der Figuren 3 bis 5 § erläutert. §

Gemäß der Figur 3 werden von dem Navigationssystem des Schiffes und den Positionsbestimmungseinrichtungen des Schleppkabels kommende Daten zusammen mit den seismischen Daten an einen Datenlogger abgegeben. Diese Daten werden in einer geeigneten Steuereinrichtung weiterverarbeitet und ausgewertet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse werden in Form von zwei Sichtanzeigen dargestellt, von denen die eine Informationen enthält, die für die Navigation des Schiffes und die Fortsetzung -'der Messungen von Bedeutung sind, und die andere im Prinzip . Ί das Füllen oder Abdecken der Gitterfelder mit den Daten darstellt. Die in dem Datenlogger verarbeiteten und ausgewerteten Daten werden'zur Beeinflussung des Navigationssystems des Schiffes herangezogen.

In der Figur 4 ist das System in einem etwas ausführlicheren Schema dargestellt. Der Datenlogger erhält Informationen von dem Navigationssystem des Schiffes, dem Positionsbestimmungssystem des Schleppkabels, dem System zum ,Verfolgen der Position der Endboje und einer Steuereinrichtung für den Schallsignalsender. Auf Grund dieser Informationen kann man das Navigationssystem derart korrigieren, daß die Erfassung von Daten verbessert wird. Die Information wird ferner an ein Aufzeichnungssystem weitergegeben, in dem die Positionsinformationen mit den erfaßten seismischen Daten koordiniert werden. Die Meßergebnisse und die Ergebnisse der in dem Datenlogger vorgenommenen Auswertung werden von einem Kontrollsystem überwacht, das die erfaßten Daten und die Abdeckung des Planquadrats kontrolliert.

Figur 5 zeigt ein ausführliches Ablaufdiagramm für die Erfassung von Daten und die Kontrolle und Auswertung der erfaßten Daten für die Positionsbestimmung» Zunächst werden die erfaßten Daten kontrolliert und fehlerbehaftete Daten ausgeschieden. Auf Grund der brauchbaren Daten werden der Verlauf und die Position des Schleppkabels berechnet und mit einem

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vorgegebenen Zustand für die Messung verglichen. Die Ergebnisse werden auf einem Bildschirm dargestellt, wobei gewählt werden kann, welche Information dargestellt werden soll. Die errechneten Daten für die Position und den Verlauf des Schleppkabels werden dann gegebenenfalls mit vorher erfaßten Daten verglichen; dadurch wird festgestellt, inwieweit der zu vermessende Bereich mit Daten abgedeckt ist. Von diesem Ergebnis können Steuerbefehle abgeleitet werden,die im Echtzeitbetrieb berechnet und kontinuierlich dargestellt und dazu verwendet werden, das Schiff derart zu steuern, daß die bestmögliche Abdeckung er-

- " zielt wird.
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Diese Ergebnisse werden ebenfalls auf dem Bildschirm dargestellt.

Die aktualisierten Daten werden gespeichert und zusammen mit gespeicherten Reservedaten einer Kontrolleinheit zugeführt, welche die Abdeckung kontrolliert und angibt, ob das Ergebnis befriedigend oder unbefriedigend ist. Mit Hilfe dieser Daten und der auf dem vorgenannten Bildschirm dargestellten Daten kann man eine gewünschte Abdeckung aller

κ Felder eines Gitters mit Daten erzielen. Diese Daten werden gesammelt und später analysiert.

In der Figur 6 ist ein Beispiel eines auf dem Bildschirm erhaltenen Bildes gezeigt. Dieses Bild enthält Informationen über die im Zeitpunkt der Datenerfassung gegebene Situation. Die Angaben in der rechten oberen Ecke betreffen die Vermessung, d. h., den zu vermessenden Bereich, die Abgabe

\ von Signalen usw.

Dabei haben die Angaben in der rechten oberen Ecke der Figur 6 folgende Bedeutungen:
CLIENT Auftraggeber

AREA Bereich

CENTR MED (central meridian) Geodetische Flächenposition LINEID (line identity) Nummer der Schlußlinie SHOTNO (shot number) Aufnahme Nr= FEATHER Winkelabweichung von der Geraden

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TIME Uhrzeit

POS (position) Position

DIST F (distance forward) noch zu erforschende Strecke DIST B (distance back) bereits erforschte Strecke

In der rechten unteren Eeke der Figur 6 bedeutet: F Meßwerte von den zwei ersten

Längsabschnitten des Schleppkabels (von vorn) 2 Meßwerte vom 2. oder mittleren

Längsabschnitt des Schleppkabels

ik Meßwerte von allen drei Längsabschnitten des Schleppkabels R Meßwerte von den zwei letzten

Längsabschnitten des Schleppkabels

Auf der linken Seite des Bildschirms erscheint ein Bild, das einen Teil des Gitters und die Position des Schleppkabels darstellt. Rechts unten wird angegeben, ob die erhaltenen Meßergebnisse befriedigend sind oder nicht. Ferner wird dort.schematiseh die Position des Schleppkabels durch drei ,.eckige Klammern angegeben, welche die Unterteilung des Schleppkabels in drei Längsabschnitte angeben, so daß die Position jedes Längsabschnitts verfolgt und ausgewertet werden kann.

Mit Hilfe des Systems gemäß der Erfindung kann daher die Erfassung von seismischen Daten bei der Erforschung des Meeresgrundes derart überwacht werden, daß der zu erforschende Bereich bestmöglich mit brauchbaren Daten abgedeckt sind, die ein klares Bild der geophysikalischen Zustände ergeben.

Claims

GEOPHYSICAL COMPANY OS¹ NORWAY A/S H^vik (Norwegen

System zum Ordnen von bei Meeresforschung erhaltenen

seismischen Daten.

Patentansprüche.

( J Verfahren zum Aufnehmen seismischer Daten eines Meeresbereichs, wobei mit Hilfe von Schleppkabeln fortlaufend Messungen vorgenommen und die dabei erfaßten geophysikalische Bedingungen betreffenden Daten zusammen mit den Ihnen zugeordneten geophysikalischen Positionen aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen seismischen Daten mit den Navigationsdaten koordiniert und in ein dem vermessenen Bereich entsprechenden Gitterfeld eingetragen wurden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu erforschende Bereich in Gitterfelder von definierter Größe und Position unterteilt wird, daß in einer Kontrolleinrichtung die erfaßten Daten auf Brauchbarkeit kontrolliert werden, daß brauchbare Daten in einem Computer weiterveiyarbeitet und den entsprechenden Gitterfeldern zugeordnet und auf Grund dieser Daten der Verlauf und die Position des Schleppkabels berechnet werden, daß während des Meßvorgangs diese Daten kontinuierlich auf einem Sichtanzeigegerät dargestellt werden, welches das Ergebnis der Kontrolle, die aufgezeigten Daten und die Position des Schleppkabels angibt,

I ' so daß die Abdeckung jedes einzelnen Gitterfeldes des au

1 erforschenden Bereichs mit erfaßten Daten erkennbar ist

I und für die Steuerung des Schiffes ausgewertet werden kann,

I und daß nach der Erfassung von geordneten Daten in genügen-

f der Menge die Daten für die spätere Verwendung gespeichert

I werdsn.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet, daß das Schleppkabel in mehrere, vorzugsweise drei Längsabschnitte unterteilt wird, daß die Position

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I , ί 1 isüng für jeden Längsabschnitt und für die Kombination äer 1 '.'?« ^^iilänisabschnitte,ausgewertet und bei der Steuerung des Schif-j !Res und der Erfkssung weiterer Meßwerte verwendet werden.