FR2527340A1 - Geophysical prospecting appts. - comprising a tup projected into free fall forming seismic source - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif de prospection géophysique par la méthode sismique haute résolution faisant appel à l'étude de la réfraction et de la réflexion d'une onde sismique provoquée artificiellement. The present invention relates to a geophysical prospecting device by the high resolution seismic method using the study of refraction and reflection of an artificially caused seismic wave.
A l'heure actuelle, l'onde sismique provoquée est obtenue par l'explosion d'une charge d'explosif enfouie plus ou moins profondément dans le sol. Cette manière de faire, qui donne de bons résultats, est impossible à utiliser dans certaines zones et notamment en zone urbaine. Ceci a amené de nombreux Chercheurs à rechercher et mettre au point d'autres sources sismiques permettant d'émettre des signaux de haute fréquence, afin de pouvoir remplacer les explosifs de manière à rendre la méthode utilisable sans danger sur tous terrains. Ainsi,on a préconisé l'utilisation comme sources sismiques - la chute des poids - un camion vibrateur - le canon à air - le canon à eau - des dameuses - des dameuses et rouleaux-compresseurs utilisés pour les
travaux publics.At present, the seismic wave caused is obtained by the explosion of a charge of explosive buried more or less deeply in the ground. This way of doing things, which gives good results, is impossible to use in certain areas and in particular in urban areas. This has led many researchers to research and develop other seismic sources allowing to emit high frequency signals, in order to be able to replace the explosives so as to make the method usable without danger on all terrains. Thus, we recommended the use as seismic sources - the weight drop - a vibrating truck - the air cannon - the water cannon - snow groomers - snow groomers and roller-compressors used for
public works.
Aucun de ces dispositifs utilisés n'a donné entière satisfaction : soit par manque de répétitivité du signal, soit par manque de puissance de la source, origine du très mauvais rapport signal/bruit aléatoire. None of these devices used has given complete satisfaction: either for lack of repetitivity of the signal, or for lack of power of the source, origin of the very poor random signal / noise ratio.
La présente invention s'est en conséquence fixé pour but de pourvoir à un dispositif de prospection par la méthode sismique, qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les dispositifs visant au même but antérieurement connus, notamment en ce qu'il peut être mis en oeuvre en toutes zones (urbaines ou non), tout en produisant un signal bref et parfaitement répétitif et d'une puissance suffisante pour avoir un excellent rapport signal/bruit aléatoire et partant, une très bonne profon deur d'investigation. The present invention has consequently set itself the aim of providing a device for prospecting by the seismic method, which better meets the needs of the practice than the devices aiming at the same goal previously known, in particular in that it can be put implemented in all areas (urban or not), while producing a brief and perfectly repetitive signal and of sufficient power to have an excellent random signal / noise ratio and therefore, a very good depth of investigation.
La présente invention a pour objet un dispositif de prospection géophysique, caractérisé en ce qu'il est constitué par la combinaison - d'une source sismique haute résolution formée d'un mou
ton formé d'une masse mobile projetée vers le haut par
une chambre à explosion et d'un sabot fixe reposant sur
une embase en matériau rigide, - d'un moyen de synchronisation de haute précision permet
tant de déclencher l'enregistrement en temps O de l'im
pact, constitué par un capteur piézo-électrique fixé sur
la partie fixe dudit mouton (le sabot ou l'embase - d'un enregistreur numérique multivoies permettant l'ad
dition et la visualisation des signaux, et - d'un appareil électrique d'acquisition du signal permet
tant l'amélioration du rapport signal/bruit parla mul
tiplication des impacts et l'écrêtage des bruitalea-
toires.The present invention relates to a geophysical prospecting device, characterized in that it consists of the combination of - a high resolution seismic source formed of a soft
tone formed by a moving mass projected upwards by
an explosion chamber and a fixed shoe resting on
a base in rigid material, - a high precision synchronization means allows
both to trigger the recording in time O of the im
pact, consisting of a piezoelectric sensor fixed on
the fixed part of said sheep (the hoof or the base - of a multi-channel digital recorder allowing the ad
signal editing and visualization, and - an electrical signal acquisition device allows
both the improved signal-to-noise ratio by mul
impact multiplication and noise clipping
roofs.
Cet ensemble portatif et très maniable, permet d'émettre des signaux brefs et de haute fréquence, et de faire une analyse desdits signaux réfléchis ou réfractés par les couches des terrains composant le sous-sol. This portable and very handy assembly makes it possible to emit short and high frequency signals, and to make an analysis of said signals reflected or refracted by the layers of the terrains composing the basement.
Selon un mode particulièrement avantageux du dispositif objet de la présente invention, la masse mobile du mouton a un poids compris entre 75 et 400 kg, et de préférence voisin de 100 kg, le sabot est de forme cônique et d'un poids compris entre 6 et 30 kg, l'embase a un poids compris entre 10 et 40 kg, et la hauteur de la chute de ladite masse mobile du mouton de battage est comprise entre 0,40 et 1,00 m, et de préférence voisine de 45 cm. According to a particularly advantageous embodiment of the device which is the subject of the present invention, the mobile mass of the sheep has a weight of between 75 and 400 kg, and preferably close to 100 kg, the hoof is of conical shape and of a weight of between 6 and 30 kg, the base has a weight between 10 and 40 kg, and the height of the fall of said mobile mass of the threshing sheep is between 0.40 and 1.00 m, and preferably close to 45 cm .
Suivant un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de la présente invention, le dispositif est pourvu en outre d'un appareil pouvant programmer la fréquence et le nombre des coups. According to another advantageous embodiment of the object of the present invention, the device is further provided with an apparatus which can program the frequency and the number of strokes.
Conformément à l'invention, l'appareil d'acquisition du signal pour favoriser dans l'addition des si gnaux la part provenant du signal émis par rapport à la part provenant du bruit ambiant aléatoire en écrêtant le signal analogique qui arrive à l'enregistreur, est composé de deux diodes tête-bêche placées après le dispositif d'amplification et après filtrage. In accordance with the invention, the signal acquisition device to favor in the addition of the signals the part coming from the transmitted signal compared to the part coming from the random ambient noise by clipping the analog signal which arrives at the recorder , is composed of two head-to-tail diodes placed after the amplification device and after filtering.
La présente invention est également relative à un procédé de prospection géophysique à l'aide du dispositif conforme à la présente invention, caractérisé en ce que l'on enregistre à l'endroit choisi, l'onde sismique provoquée par la chute de la masse du mouton sur le sabot et l'embase, ladite onde reçue pouvant être, si on le désire, cumulée avec d'autres ondes successives au moyen des chutes répétées et éventuellement programmées de ladite masse dans des conditions'identiques, les signaux additionnés étant auparavant écrêtés pour favoriser le signal au détriment du bruit ambiant. The present invention also relates to a geophysical prospecting process using the device according to the present invention, characterized in that the seismic wave caused by the fall of the mass of the material is recorded at the chosen location. sheep on the hoof and base, said received wave can be, if desired, accumulated with other successive waves by means of repeated and possibly programmed falls of said mass under identical conditions, the added signals being previously clipped to promote the signal at the expense of ambient noise.
Selon un mode de réalisation avantageux du procédé objet de la présente invention, les signaux sont enregistrés par l'enregistreur numérique multivoies qui permet l'addition et la visualisation directe des signaux. According to an advantageous embodiment of the method which is the subject of the present invention, the signals are recorded by the multi-channel digital recorder which allows the addition and direct visualization of the signals.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé objet de la présente invention, les signaux sont en outre enregistrés sur bande magnétique pour être analysés et traités par un ordinateur. According to another particularly advantageous embodiment of the method which is the subject of the present invention, the signals are also recorded on magnetic tape to be analyzed and processed by a computer.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, l'amplification, le filtrage, l'écrêtage, suivis de l'addition et de la visualisation des signaux sur enregistreur multivoies (éventuellement suivis d'un enregistrement sur bande magnétique), sont associés aux sources sismiques répétitives classiques. According to an advantageous embodiment of the subject of the invention, amplification, filtering, clipping, followed by the addition and visualization of the signals on multi-channel recorder (possibly followed by recording on magnetic tape ), are associated with conventional repetitive seismic sources.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, l'on effectue l'écrêtage du signal après l'amplification et avant l'addition, par tout dispositif d'écrêtage approprié. According to an advantageous embodiment of the object of the invention, the signal is clipped after amplification and before addition, by any suitable clipping device.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressorti ront de la description qui va suivre. In addition to the foregoing arrangements, the invention also comprises other arrangements which will emerge from the description which follows.
La présente invention vise particulièrement un dispositif et un procédé de prospection géophysique conforme auxdispositions qui précèdent, ainsi que les moyens propres à la mise en oeuvre de ce dispositif et de ce procédé. The present invention relates in particular to a device and a method of geophysical prospecting in accordance with the foregoing provisions, as well as the means specific to the implementation of this device and of this method.
L'invention pourra être mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique du mouton, - la figure 2 représente un exemple d'acquisition du
signal, et - la figure 3 représente deux exemples de fonctionnement
terrestre et maritime.The invention can be better understood using the additional description which follows, which refers to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a schematic view of the sheep, - Figure 2 shows an example of acquisition of the
signal, and - Figure 3 shows two examples of operation
land and sea.
Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. It should be understood, however, that these drawings and the corresponding descriptive parts, are given solely by way of illustration of the subject of the invention, of which they do not in any way constitute a limitation.
Dans le procédé d'étude sismique selon l'invention, on utilise comme source d'onde sismique provoquée le mouton de battage à explosion (par exemple de Marque "DELMAG"). La masse mobile 1 représentée à la figure 1, contient la chambre à explosion 2 qui la propulse vers le haut, dans un premier temps, par explosion du mélange gazeux introduit dans cette chambre à explosion, puis elle retombe sous l'effet de son propre poids dans un deuxième temps , la masse a un poids par exemple d'une centaine de kilogrammes et sa hauteur de chute 5 est d'environ 45 cm. In the seismic study method according to the invention, the explosion threshing sheep (for example of the "DELMAG" brand) is used as the source of the seismic wave caused. The mobile mass 1 represented in FIG. 1 contains the explosion chamber 2 which propels it upwards, firstly, by explosion of the gas mixture introduced into this explosion chamber, then it falls under the effect of its own weight in a second step, the mass has a weight for example of a hundred kilograms and its fall height 5 is approximately 45 cm.
Une telle source sismique produit un signal bref et parfaitement répétitif qui permet de faire un enregistrement cumulatif par répétition du signal émis. Le récepteur enregistreur qui est par exemple de type numérique (par exemple "NIMBUS"), est évidemment synchronisé avec la source sismique, de manière à ne permettre d'enregistrer que le choc de descente ou les chocs de montée et de descente cumulés.Such a seismic source produces a brief and perfectly repetitive signal which makes it possible to make a cumulative recording by repetition of the transmitted signal. The recording receiver which is for example of digital type (for example "NIMBUS"), is obviously synchronized with the seismic source, so as to allow to record only the shock of descent or the shock of rise and fall accumulated.
Dans le cas où on utilise seulement le choc de descente, la présence du choc de montée n'est pas gênante car ce dernier est beaucoup plus faible et moins bien synchronisé. In the case where only the descent shock is used, the presence of the ascent shock is not a problem since the latter is much weaker and less well synchronized.
La masse 1 retombe donc sur le sabot 3 cônique en acier, pesant environ 10 kg, lequel repose sur l'embase 4. Cette dernière peut être par exemple (non limitativement) en aluminium de 80 cm de large et de 120 cm de long. Ce dispositif peut être déplacé tel quel, posé sur l'embase en aluminium, sans aucun dommage pour les routes. The mass 1 therefore falls on the steel conical shoe 3, weighing approximately 10 kg, which rests on the base 4. The latter can be for example (without limitation) aluminum 80 cm wide and 120 cm long. This device can be moved as is, placed on the aluminum base, without any damage to the roads.
La chambre à explosion 2 peut être munie par exemple d'un appareil électrique qui produit un nombre de coups voulu et programmé dans le temps : ceci facilite grandement la tache et évite les manipulations fastidieuses. The explosion chamber 2 can be provided for example with an electrical device which produces a desired number of shots and programmed over time: this greatly facilitates the task and avoids tedious manipulations.
Sur le sabot 3 est fixé un capteur piézoélectrique (non représenté sur la figure). Le fait que ce capteur soit fixé sur une partie fixe en métal, permet une grande précision. Grâce à cette précision, on peut additionner les signaux de haute fréquence nécessaire à la haute résolution jamais encore égalée par aucun dispositif de l'Art antérieur. On the shoe 3 is fixed a piezoelectric sensor (not shown in the figure). The fact that this sensor is fixed to a fixed metal part, allows great precision. Thanks to this precision, it is possible to add the high frequency signals necessary for the high resolution never before equaled by any device of the prior art.
Pour bien discriminer les signaux utiles des signaux dûs aux bruits ambiants, les signaux électriques analogiques du récepteur-enregistreur d'ondes sismiques sont écrêtés au moyen de deux diodes d'écrêtage têtebêche, montées après le dispositif d'amplification et après le filtrage. Cet écrêtage n'affecte pratiquement que la partie du signal correspondant aux bruits ambiants et, lors du cumul des signaux, les parties des signaux correspondant aux bruits ambiants qui sont aléatoires s'annulent plus ou moins, tandis que les parties des signaux correspondant à l'onde sismique étudiée s'additionnent, faisant ainsi nettement ressortir le signal utile. To properly discriminate useful signals from signals due to ambient noise, the analog electrical signals of the seismic wave receiver-recorder are clipped by means of two head-to-tail clipping diodes, mounted after the amplification device and after filtering. This clipping practically affects only the part of the signal corresponding to ambient noise and, when the signals are accumulated, the parts of the signals corresponding to ambient noise which are random cancel out more or less, while the parts of the signals corresponding to l 'seismic wave studied add up, thus clearly highlighting the useful signal.
La figure 2 représente précisément un exemple d'acquisition du signal. FIG. 2 shows precisely an example of signal acquisition.
Les parties écrêtées dues aux bruits aléatoires sont hâchurées (a) pour le premier coup A et (b) pour le deuxième coup B. La courbe c tracée sur la plage d'enregistrement p représente le signal effectivement enregistré. Le diagramme C représente l'addition des signaux : d pour les bruits aléatoires et e pour les signaux proprement dits. Le procédé conforme à la présente invention procure un rapport signal/bruit 3 fois supérieur au rapport signal/bruit que donnerait l'addition seule, sans le dispositif d'écrêtage. The clipped parts due to random noise are hatched (a) for the first stroke A and (b) for the second stroke B. The curve c plotted on the recording range p represents the signal actually recorded. Diagram C represents the addition of the signals: d for the random noises and e for the signals proper. The method according to the present invention provides a signal / noise ratio 3 times greater than the signal / noise ratio that would add the addition alone, without the clipping device.
Le dispositif conforme à la présente invention est facilement transportable ; il peut être monté par exemple à l'arrière d'un véhicule ou d'une remorque, il peut être monté derrière un tracteur ou tout autre véhicule, ou même il peut être adapté à un dispositif de flottaison (bateaux ou analogues) pour constituer une source maritime. The device according to the present invention is easily transportable; it can be mounted for example at the rear of a vehicle or a trailer, it can be mounted behind a tractor or any other vehicle, or even it can be adapted to a flotation device (boats or the like) to constitute a maritime source.
Le procédé conforme à la présente invention évite le maniement d'explosifs et peut donc être utilisé en tous lieux et notamment en zone urbaine. Du fait qu'il permet une étude des ondes réfractées et réfléchies avec une haute résolution, il est apte à etre utilisé dans tous les domaines du génie civil, de la recherche minière et de la recherche pétrolière, ainsi que pour les études de jonction entre le terrestre et le maritime. The method according to the present invention avoids the handling of explosives and can therefore be used anywhere, especially in urban areas. Because it allows a study of refracted and reflected waves with a high resolution, it is suitable for use in all fields of civil engineering, mining research and petroleum research, as well as for studies of junction between terrestrial and maritime.
Le procédé utilisé pour la réflexion haute résolution doit permettre une profondeur d'investigation de l'ordre de 3 000 mètres. The process used for high resolution reflection must allow an investigation depth of the order of 3,000 meters.
Etant donné la finesse de résolution, cette méthode conviendrait particulièrement pour l'étude des gisements pétroliers en cours d'exploitation. Dans ce cas, il serait souvent nécessaire d'effectuer un faible kilométrage de profils sismiques "réflexion". Given the fine resolution, this method would be particularly suitable for the study of petroleum deposits during exploitation. In this case, it would often be necessary to carry out a low mileage of "reflection" seismic profiles.
Cette méthode est également bien adaptée partout où l'on a besoin d'un matériel portable (forêts, monta gnes, zones urbanisées). Elle conviendrait particulièrement bien pour des études de jonction entre terrestre et maritime. Ceci par exemple dans le cas où le dispositif conforme à la présente invention serait monté sur un dispositif de flottaison. This method is also well suited wherever portable equipment is needed (forests, mountains, urbanized areas). It would be particularly suitable for studies of the junction between land and sea. This for example in the case where the device according to the present invention is mounted on a flotation device.
Il peut aussi être utilisé pour des applications sismiques de mesures en sondages, notamment pour la réalisation de profils sismiques verticaux en sondages. Ces mesures ont pour but de distinguer les horizons réfléchissants réels des horizons multiples. It can also be used for seismic applications of borehole measurements, in particular for producing vertical seismic profiles in boreholes. The purpose of these measurements is to distinguish real reflecting horizons from multiple horizons.
La figure 3 représente deux exemples schématiques de fonctionnement : terrestre 3a
et maritime 3b.Figure 3 shows two schematic examples of operation: terrestrial 3a
and maritime 3b.
Dans le premier cas, la masse mobile et le sabot 3 sont posés sur l'embase 4 en métal. Cette dernière comporte l'appareil électrique 7 pour programmer le nombre et la fréquence des coups, ainsi que l'appareil 8 de synchronisation (le capteur piézo-électrique). In the first case, the movable mass and the shoe 3 are placed on the metal base 4. The latter includes the electrical device 7 for programming the number and frequency of strokes, as well as the synchronization device 8 (the piezoelectric sensor).
L'onde sismique 9 captée par le géophone 10 est écrêtée par le dispositif d'écrêtage 12 placé après l'amplificateur-filtre 11, puis elle est enregistrée sur l'enregistreur 13. Dans le cas représenté sur la figure 3a, on a prévu également un enregistreur magnétique 14 pour traitement par ordinateur. The seismic wave 9 picked up by the geophone 10 is clipped by the clipping device 12 placed after the filter amplifier 11, then it is recorded on the recorder 13. In the case shown in FIG. 3a, provision has been made also a magnetic recorder 14 for computer processing.
Dans le cas de fonctionnement maritime, l'embase 4 du dispositif de prospection géophysique repose sur un matériau rigide et protecteur 15 pour la protection du bateau 16 porteur dudit dispositif. In the case of maritime operation, the base 4 of the geophysical prospecting device rests on a rigid and protective material 15 for the protection of the boat 16 carrying said device.
L'onde sismique 9 captée par le capteur 10 est enregistrée par les appareillages qui se trouvent à bord des bateaux d'exploration 17. The seismic wave 9 picked up by the sensor 10 is recorded by the equipment which is on board the exploration boats 17.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. Ainsi, dans l'utilisation marine et terrestre, le dispositif d'enregistrement peut aussi être utilisé avec une source répétitive existante, autre que celle décrite dans la présente invention. As is apparent from the above, the invention is in no way limited to those of its modes of implementation, embodiment and application which have just been described more explicitly; on the contrary, it embraces all the variants which may come to the mind of the technician in the matter, without departing from the framework, or the scope, of the present invention. Thus, in marine and terrestrial use, the recording device can also be used with an existing repetitive source, other than that described in the present invention.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8208653A FR2527340B1 (en) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | DEVICE AND METHOD FOR GEOPHYSICAL PROSPECTION BY THE SEISMIC METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8208653A FR2527340B1 (en) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | DEVICE AND METHOD FOR GEOPHYSICAL PROSPECTION BY THE SEISMIC METHOD |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2527340A1 true FR2527340A1 (en) | 1983-11-25 |
| FR2527340B1 FR2527340B1 (en) | 1986-02-28 |
Family
ID=9274145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8208653A Expired FR2527340B1 (en) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | DEVICE AND METHOD FOR GEOPHYSICAL PROSPECTION BY THE SEISMIC METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2527340B1 (en) |
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1982
- 1982-05-18 FR FR8208653A patent/FR2527340B1/en not_active Expired
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Also Published As
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|---|---|
| FR2527340B1 (en) | 1986-02-28 |
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