DE3620326A1

DE3620326A1 - Verfahren zur verarbeitung von daten, vorzugsweise fuer seismische streamer

Info

Publication number: DE3620326A1
Application number: DE19863620326
Authority: DE
Inventors: Paul Asker Fredriksen
Original assignee: Geophysical Company of Norway AS
Current assignee: Westerngeco AS
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1986-12-18
Also published as: GB2176893B; US4812978A; NO163307C; FR2583526B1; NO163307B; GB2176893A; FR2583526A1; GB8614650D0; NO852447L

Description

Verfahren zur Verarbeitung von Daten, vorzugsweise für seismische Streamer

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung von Daten, nach welchem Daten zwischen einer Mehrzahl von Datengewinnungseinrichtungen mit einer Mehrzahl von Kanälen und einer zentralen Empfangs- und Aufzeichnungseinrichtung unter Verwendung einer Mehrzahl von Übertragungsmoduln übertragen werden, von denen jeder im wesentlichen einer entsprechenden Datengewinnungseinrichtung zugeordnet ist.

Die Erfindung soll vor allem in Verbindung mit meeresseismischen Vermessungen eingesetzt werden. Das Verfahren läßt sich aber auch ganz allgemein bei der Verarbeitung von seismischen Daten anwenden, z.B. auch bei der Verarbeitung von Daten, die im Zusammenhang mit küstennahen seismischen Untersuchungen angefallen sind.

Der Einfachheit halber wird die Erfindung aber nachstehend am Beispiel ihrer Anwendung in einem Meeresseismik-System beschrieben.

Bei meeresseismischen Vermessungen wird ein Seismikschiff eingesetzt, das längs spezieller Vermessungslinien des Bereichs geführt wird, der auf das Vorhandensein von Kohlenwasserstofflagerstätten oder dergleichen untersucht werden soll, während ein sogenanntes seismisches Streamerkabel, das mehrere Kilometer lang sein kann, hinter dem Schiff durch das Meer geschleppt wird. Hinter dem Schiff werden auch Einrichtungen geschleppt, die in Richtung auf den Meeresboden ausgesandte Schallwellen erzeugen. Die Schallwellen werden von dem Meeresboden und von darunter liegenden Schichten reflektiert und von empfindlichen Hydrophonen aufgefangen, die längs des seismischen Streamers stehen.

Eine Gruppe von Hydrophonen (oder Geophonen) bildet einen Teil einer sogenannten seismischen Datengewinnungseinrichtung, und die Analogmessungen von den verschiedenen Sensoren werden über Meßkanäle übertragen und in Moduln digitalisiert, die sich an der Gewinnungseinrichtung befinden. Die Digitaldaten werden dann von einem Digitalübertragungssystem auf die zentrale Empfangs- und Aufzeichnungseinrichtung übertragen.

Entsprechend der Forderung, eine dichtere räumliche Abtastung auf dem Gebiete der Meeresseismik zu ermöglichen, wird jetzt eine größere Zahl von Kanälen zum Übertragen der Reflexionssignale benutzt, die von der Vielzahl von Sensoren, die mit ebensovielen Meßkanälen verbunden sind, auf den Streamer zurückgeworfen werden. Die Zahl der verwendeten Kanäle nimmt schnell zu, um die Auflösung und den Informationsinhalt der Gesamtvermessung zu verbessern.

Die Reflexionssignale in Form digitaler Signale, die großen Computern an Bord des Seismikschiffes zur Verarbeitung zugeführt werden, stellen ein umfangreiches Informationsvolumen dar. Im Zusammenhang mit dem Gebrauch einer zunehmenden Zahl von Kanälen hat es sich daher als erforderlich erwiesen, eine "Datenreduktions"-Methode anzuwenden, um eine Überflutung der DatenverarbeitungsZentren mit Daten zu verhindern.

Bei der Anwendung der Datenreduktion ist es jedoch wichtig, daß eine vorgegebene Geometrie hinsichtlich der Kanäle beibehalten bleibt, d.h. ein gleichmäßiger Abstand gegenüber jedem Kanal.

In bestimmten Fällen ist es praktisch unmöglich, eine vorgegebene Geometrie im materiellen Sinne aufrechtzuerhalten, weil etwa bestimmte, genau bezeichnete Gerätetypen in dem Streamer verwendet werden, z.B. große Kompasse, die einen beträchtlichen Raumbedarf haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch eine ungleichförmige räumliche Verteilung der Kanäle in einem Streamer verursachten Schwierigkeiten zu mindern.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der in der Einleitung beschriebenen Art gelöst. Gemäß der Erfindung ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß dem zwischen der Datengewinnungseinrichtung und der zentralen Empfangs- und Aufzeichnungseinrichtung übertragenen Datenstrom Datenwerte zugeführt werden, die einen Kanal oder mehrere Kanäle in einer solchen beabsichtigten örtlichen Lage simulieren, daß eine gleichförmige Geometrie der Kanäle untereinander erreicht wird.

Mit anderen Worten: in den Datenstrom wird ein bzw. werden mehrere zusätzliche Kanäle eingefügt, denen ein synthetischer Wert zugewiesen wird, der den fehlenden Kanal bzw. die fehlenden Kanäle simulieren kann, der bzw. die eine gleichmäßige Geometrie aller Kanäle untereinander wiederherstellen.

Vorzugsweise wird dem synthetischen Kanal eine Schätzung des tatsächlichen Werts eines entsprechenden materiellen Kanals zugewiesen, in der Weise, daß der geschätzte Wert dem Wert des benachbarten Kanals angepaßt ist.

Nun kann an dem synthetische Kanäle enthaltenden Datenstrom eine Datenreduktion vorgenommen werden, die sich auf gleichförmige Geometrie zwischen den= Kanälen stützt, und gegen Werte, die keine Fehler in die auf das Verarbeitungszentrum übertragenen Daten einführen.

Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft; die Zeichnung stellt folgendes dar:

Pig.l: eine Übersichtsskizze für ein Meeresseismiksystem, bei dem die Erfindung eingesetzt werden kann;

Fig.2: ein schematisches Blockdiagramm eines Datengewinnungs- und -Übertragungssystems eines Seismikstreamers;

Fig.3: eine Skizze einer gleichmäßigen räumlichen Verteilung von Meßpunkten oder Kanälen;

Fig.4: eine Skizze einer ungleichmäßigen räumlichen Verteilung von Meßpunkten oder Kanälen. 10

Fig.l gibt einen Überblick über ein Meeresseismik-System, bei dem die Erfindung eingesetzt werden kann; danach schleppt ein Seeschiff 1 einen seismischen Streamer 2, der eine Mehrzahl von Magnethydrophon-Anordnungen 3a, 3b,...3n umfaßt, die mit Abstand voneinander längs des Streamers 2 angeordnet sind.

Der seismische Streamer 2 kann außerdem eine Mehrzahl von (nicht gezeichneten) Magnetkompassen tragen, die mit Abstand voneinander längs des Stramers angeordnet sind. Hinter dem Schiff 1 wird außerdem eine seismische Quelle 5 geschleppt, zum Beispiel eine Gruppe von Luftpulsern, die in einem speziellen Verfahrensablauf gegen den Meeresboden 7 und die verschiedenen geologischen Schichten 7a unter dem Meeresboden 7 gerichtete Schallwellen 6 aussenden. Der Meeresboden 7 und die Schichten 7a reflektieren die Schallwellen 6 in Form von Reflexionswellen 8, die ihrerseits von den Hydrophonanordnungen 3a, 3b,... 3n aufgefangen werden, vorzugsweise als Analogsignale, die in Digitalsignale umgewandelt und zur Weiterverarbeitung auf das Seismikschiff 1 übertragen werden.

Fig.2 zeigt eine Anzahl N Übertragungsmoduln 10, die Daten von den zugeordneten Datengewinnungseinrichtungen 14 auf eine zentrale Empfangs- und Aufzeichnungseinrichtung 13 übertragen, wobei die Übertragung der Daten durch eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen 16 erfolgt. Ferner ist

τι eine Mehrzahl von aus der Empfangs- und Aufzeichnungseinrichtung 13 wegführenden Übertragungsleitungen 17 geschaltet, wodurch Schwebungsinformation (beat information) und Befehle übertragen werden, die den Datengewinnungs- und -Übertragungsvorgang während des normalen und des anormalen Arbeitens steuern.

Jede Einrichtung 14 zur Gewinnung von seismischen Daten weist eine Gruppe von Hydrophonen (oder Geophonen) auf, die Daten in Form von Analogsignalen abgeben- Jede Einrichtung 14 zur Gewinnung seismischer Daten besitzt eine bestimmte Anzahl Kanäle, z.B. M Kanäle, und wenn N Datengewinnungseinrichtungen 14 benutzt werden, müssen MxN Datenkanäle eingesetzt werden, um die Signale zu übertragen, die von den wie die genannte Anzahl von Meßkanälen gruppierten Hydrophonen oder Sensoren aufgenommen sind.

Die seismischen Messungen beginnen zunächst mit dem Aufzeichnen von Signalen von einer Mehrzahl von Meßkanälen oder Spuren aus, die aufeinanderfolgend in dem Streamer angeordnet sind, wobei die Kanäle gleichen Abstand zwischen der Mitte jedes Kanals oder jeder Spur haben. Zu gewissen Zeitpunkten, z.B. jede zweite Millisekunde, wird der Wert jedes Kanals gelesen und als eine Folge von Datenwerten aufgezeichnet. Wenn zuvor ein gleichmäßiger Abstand zwischen den Mittelpunkten jedes Kanals besteht, kann die räumliche Erstreckung der Meßpunkte schematisch gemäß Fig.3 dargestellt werden.

Da die Meßpunkte längs des Streamers räumlich gleichmäßig verteilt sind, ergibt sich der folgende Datenstrom:

Wert von Kanal 1

Wert von Kanal 2

Wert von Kanal 3
Wert von Kanal 4

Wert von Kanal 5

Wert von Kanal 6

Wert von Kanal 7

Wert von Kanal 8

Wert von Kanal 9

Wert von Kanal

Jedoch interessiert nicht nur der Wert des empfangenen Signals sondern auch die gegenseitige Position der Kanäle, denn das ist die Position, die die räumliche Information zusätzlich zu den tatsächlichen Meßwerten liefert.

In bestimtmen Fällen ist es aber physikalisch unmöglich, alle Meßpunkte oder Kanäle in gleichmäßiger geographischer Distanz anzuordnen. Die Lage der Meßpunkte kann dann das Aussehen von Fig.4 haben, aus der sich ergibt, daß der Abstand zwischen den Kanälen 5 und 6 größer ist als der gegenseitige Abstand zwischen den anderen Kanälen.

Diese ungleichmäßige Anordnung von Meßpunkten liefert immer noch einen Datenstrom wie oben angegeben, und zwar Wert von Kanal 1 Wert von Kanal 2 Wert von Kanal 3 Wert von Kanal 4 Wert von Kanal 5 Wert von Kanal 6 Wert von Kanal 7 Wert von Kanal 8 Wert von Kanal 9 Wert von Kanal Wert von Kanal Wert von Kanal

Um eine Datenreduktion vorzunehmen, ist es wichtig, daß es für die Meßpunkte eine festliegende Geometrie gibt, d.h. hinsichtlich des Abstands zwischen den einzelnen Kanälen.

Im Zusammenhang mit der örtlichen Anordnung der Meßpunkte gemäß Fig.4, die z.B. verursacht werden kann durch die Anwendung einer bestimmten Art eines Ausrüstungsteils mit großem Raumbedarf in dem Kabel, z.B. eines großen Kompasses, wird man trotzdem erfindungsgemäß versuchen, eine gleichförmige Geometrie zwischen den Meßpunkten zu erreichen, z.B. durch synthetisches Bereitstellen von Raum entsprechend dem Raum, den ein weiterer Kanal oder einige weitere Kanäle gebraucht haben können. Infolgedessen kann ein synthetischer Meßpunkt eingeschaltet werden als ob er ein materieller Meßpunkt wäre, mit der Folge, daß in den Datenstrom ein zusätzlicher Kanal eingefügt wird, der einen synthetischen Wert hat, welcher den fehlenden Kanal simuliert und die gleichförmige Geometrie wiederherstellt. Die Werte des Datenstroms werden dann wieder die Geographie zusätzlich zu den Werten selbst zeigen. Der Datenstrom kann folgendermaßen aussehen: Wert von Meßpunkt 1 Wert von Meßpunkt 2 Wert von Meßpunkt 3 Wert von Meßpunkt 4 Wert von Meßpunkt 5 synthetischer Wert Wert von Meßpunkt 6 Wert von Meßpunkt 7 Wert von Meßpunkt 8 Wert von Meßpunkt 9 Wert von Meßpunkt Wert von Meßpunkt Wert von Meßpunkt

Dieser Datenstrom wird gespeichert und entsprechend der nachstehenden Aufstellung in die Datenverarbeitungseinrichtung übertragen: Wert von Kanal 1 Wert von Kanal 2 Wert von Kanal 3 Wert von Kanal 4

Wert von Kanal 5 Wert von Kanal 6 Wert von Kanal 7 Wert von Kanal 8 Wert von Kanal 9 Wert von Kanal Wert von Kanal Wert von Kanal Wert von Kanal 10

Kanal 6 stellt nun eine synthetische Spur dar, und eine gleichmäßige geographische Distanz zwischen den Kanälen ist wiederhergestellt.

Zum Berechnen des Werts der synthetischen Spur können unterschiedliche Algorithmen angewandt werden, und gewöhnlich werden die Meßwerte für einen oder mehrere Kanäle beiderseits der synthetischen Spur benutzt.

Mit dem neuen Datenstrom ist es möglich, Datenreduktion auf gleichförmige Geometrie und gegen Werte anzuwenden, die keine Fehler in die in das Verarbeitungszentrum übertragenen Daten einführen.

Natürlich kann das gleiche Vefahren benutzt werden, wenn ein Kanal infolge irgendeines Fehlers ("tote Spur") und wegen einzelner Datenwerte abgeschaltet wird, die wegen eines Übertragungsfehlers im Digitalsystem als fehlerhaft festgestellt wurden. Ein derartiges Schalten von synthetischen Spuren kann, je nach den Wünschen des Anwenders, entweder von Hand oder automatisch vorgenommen werden.

-Al-

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Datenverarbeitung, nach welchem Daten zwischen einer Mehrzahl von Datengewinnungseinrichtungen (14) mit einer Mehrzahl (M) von Kanälen und einer zentralen Empfangs- und Aufzeichnungseinrichtung (13) unter Verwendung einer Mehrzahl (N) von Übertragungsmoduln (10) übertragen werden, von denen jeder im wesentlichen einer Datengewinnungseinrichtung (14) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem zwischen der Datengewinnungseinrichtung (14) und der zentralen Empfangs- und Aufzeichnungseinrichtung (13) übertragenen Datenstrom Datenwerte zugeführt werden, die einen Kanal oder mehrere Kanäle in einer solchen beabsichtigten örtlichen Lage simulieren, daß eine gleichförmige Geometrie der Kanäle untereinander erreicht wird.

2. Verfahren zur Datenverarbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem simulierten Kanal eine

Schätzung des tatsächlichen Werts eines entsprechenden materiellen Kanals zugewiesen wird, in der Weise, daß der geschätzte Wert Werten des benachbarten Kanals oder benachbarter Kanäle angepaßt ist.
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3. Verfahren zur Datenverarbeitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der simulierte Kanäle enthaltende Datenstrom benutzt wird, um eine Datenreduktion auf der Grundlage gleichförmiger Geometrie zwischen den Kanälen und gegen Werte durchzuführen, die keine Fehler in die in das Verarbeitungszentrum übertragenen Daten einführen .

4. Verfahren zur Datenverarbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein simulierter Kanal mit einem an einen benachbarten Kanal angepaßten Datenwert für Kanäle vorgesehen ist, die infolge

ORIGINAL INSPECTED

eines Fehlers abgetrennt wurden oder wegen einzelner Datenwerte, die als fehlerhaft erkannt wurden, z.B. wegen Übertragungsfehlern in dem Digitalsystem.