NO302597B1 - Fremgangsmåte og anordning for å kontrollere en neddykket oppstilling av multi-kilder for utsendelse av akustiske pulser - Google Patents

Description

Formålet med oppfinnelsen er å frembringe en fremgangsmåte og en anordning for å kontrollere et multikildesystem som emitterer akustiske eller seismiske impulser, og som gjør det mulig å detektere mulige ukontrollerte avfyringer.

Marinseismiske undersøkelsesmetoder blir vanligvis utført ved bruk av et bølge-emisjonssystem og et bølge-mottagelsessystem som taues av et skip langs et seismisk profileringsplan som skal undersøkes. Bølgene som genereres av emisjonssystemet blir reflektert av forskjellige reflektorer i de neddykkede formasjoner, og mottatt av mottagelsessystemet som generelt består av en lang seismisk slepekabel, også kalt streamer, langs hvilken et stor antall sensorer er anordnet.

Emisjonssystemet består ofte av et flertall impulskilder som taues i neddykket tilstand, og som er forbundet med skipet gjennom grupper av flerfunksjonskabler eller "navlestrenger". Formen på bølgen som produseres av disse impulskildene avhenger av typen av kilde. Hvis kilden er av eksplosjonstypen, f.eks. en luftkanon, blir hovedtoppen produsert først. Med kilder av implosjonstypen, f.eks. vannkanon, kommer det en fortopp med lavere amplitude før hovedtoppen. Skyte-detektorer er integrert i kildene, og anordnet nær dem for å bestemme avfyringsøyeblikket og/eller formen på de produserte pulser.

Disse kildene er neddykket, i noen tilfeller i tilnærmet like dybder, eller systematisk ved forskjellige dybder. Avfyringstidspunktene blir valgt med presisjon, tatt i betraktning det spesielle utlegg av emisjonssystemet i vannet, for å oppnå en kraftig og retningsbestemt kilde. Det gjelder å oppnå, ved å velge avfyringstidspunktene for de forskjellige kilder, fasen for de respektive hovedtopper i en viss retning. Operasjonen er generelt komplisert p.g.a. at flere parametere må tas i betraktning. I henhold til dens type, dens neddykningsdybde og dens mekaniske tilstand etter kortere og lengre tids bruk, kan det effektive tidspunkt når hovedtoppen fra kilden oppstår variere innenfor merkbare proporsjoner.

En skyte-synkronisator eller sekvenser innrettet for å ta i betraktning de forskjellige parametere som karakteri-serer emisjonssystemet som blir brukt blir anvendt for å kontrollere emisjonssekvensene for et system av neddykkede seismiske kilder.

Systemer hvor sekvensere blir brukt for å styre impulskildene er beskrevet i f.eks. US-patentspesifikasjoner nr. 4.599.712; 4.693.336; 4.718.045; 4.739.858; 4.757.482 eller i europeisk patentsøknad 31.196 eller 48.623.

Fra US patent nr. 4.300.563 er kjent en fremgangsmåte og et apparat for å måle og lagre data om avfyringsforsin-kelser, hvor de målte aktuelle avfyringsforsinkelsene brukes dersom de ligger innenfor bestemte grenser for avvik fra tidligere målinger i serien, til å justere neste avfyringsforsinkelse. Fra fransk patent nr. 2.245.000 er videre kjent en måte for automatisk å kontrollere avfyringstidspunkter for luftkanoner ved hjelp av programkontrollerte forsinkelser for hver enkelt luftkanon. En komparator sammenligner de målte avfyringstidspunktene med de ønskede avfyringsforsinkelsene, og justerer forsinkelsene etter hver seismisk skuddsalve.

Marinseismiske undersøkelsessykler blir enkelte ganger avbrutt på grunn av at noen kilder utløser seg selv på et feilaktig tidspunkt av forskjellige grunner, vanligvis på grunn av lekkasje i de hydrauliske styringskretser. Det kan være en enkel avfyringsforsinkelse i forhold til det planlagte tidspunkt i en skytesekvens, eller en ny spontan avfyring under den samme seismiske emisjons/mottagelses-syklus. I begge tilfeller blir den resulterende puls som produseres av emisjonssystemet avbrutt, og de seismiske registreringer blir forvrengt. Det er derfor nyttig at operatøren er i stand til overvåke kjøringen av emisjonssystemet, forutsatt at denne overvåkingen ikke gjør styringen av skytesynkronisatoren for komplisert.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å ta i betraktning den oppgaven å sjekke et seismisk emisjonssystem og integrere det enkelt i operasjoner, oppnådd ved en skyte-synkronisator, og spesielt den som er beskrevet i samtidig fransk patentsøknad FR 90/08.267.

Fremgangsmåten gjelder sjekking av kjøringen av et emisjonssystem bestående av et flertall akustiske impulskilder forbundet med akustiske bølgedetektorer anordnet nær dem, og en anordning for å sjekke skytesekvenser, innbefattende en programmerbar datamaskin. Fremgangsmåten omfatter innhenting av signaler som representerer variasjoner i dynamisk trykk, lydtrykk og som blir oppfanget av de nevnte akustiske bølgedetektorer under et første tidsintervall som inneholder de planlagte avfyringstidspunkter for de forskjellige kilder.

Fremgangsmåten kjennetegnes ved de følgende trinn:

- innhenting av lydtrykk-signaler oppfanget av de samme detektorer under et annet tidsintervall etter det første tidsintervall, - detektering av de lydtrykk-signaler, oppfanget under det andre tidsintervallavd hver av detektorene, hvis nivå overskrider en fastsatt terskelverdi, og lagring av mulige overskridelser i en overskridelsesindikator; - systematisk avlesning av overkjøringsindikatoren; og - sjekking av de lydtrykk-signaler som har forårsaket en overskridelse av den fastsatte terskelverdi.

Skytings-sjekkeanordningene ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å sjekke avfyringen av kildene i et neddykket emisjonssystem bestående av et flertall akustiske impulskilder forbundet med akustiske bølgedetektorer anordnet nær de nevnte kildene. Den omfatter et innhentingsapparat forbundet med de forskjellige detektorer for sampling og digitalisering av signalene de genererer ved reaksjon på mottak av dynamiske trykkvariasjoner, lydtrykkvariasjoner, når kildene blir avfyrt, et skyte-kontrollapparat for å kontrollere avfyringen av kildene, og en programmerbar datamaskin som kommuniserer med innhentingsapparatet og med skyte-kontrollapparatet, hvor datamaskinen er innrettet til å styre innhentingsapparatet under et første tidsintervall ved en første samplingsfrekvens.

Anordningen omfatter en detektorenhet som er i forbindelse med datamaskinen, og som-består av: - en sammenligningsanordning for å sammenligne hver prøve av alle lydtrykk-signaler mottatt av de forskjellige detektorer med et terskelsignal påtrykt av datamaskinen under et annet tidsintervall; og - en lagringsanordning for å holde terskeloverkjørings-indikasjoner detektert av sammenligningsanordningen for hver kilde, til slutten på hver emisjons/mottagelsessyklus.

Datamaskinen er innrettet til å lese av lagringsanordningen for å identifisere de detektorer som har oppfanget lydtrykk-signaler som overskrider terskelverdien, og etter forlangende av operatøren, må reprodusere hvert signal som har overskredet terskelverdien.

Ifølge en utførelse av fremgangsmåten er det totale antall detektorer, f.eks. delt i grupper på p detektorer, og innhentingsapparatet omfatter, for hver gruppe på tre detektorer, en anordning for multipleksing av lydtrykk-signalene som kommer fra de forskjellige detektorer og en anordning for å digitalisere de multipleksede signaler, minst én lagringsenhet for de nevnte digitale signaler forbundet med et register for de digitaliserte data som skal lagres i rekkefølge, og et adresseregister, og deteksjonssystemet omfatter en sammenligningskrets som genererer et binært sammenligningssignal, en svitsjeanordning som styres av adresseregisteret for å dirigere hvert binært sammenligningssignal selektivt mot de binære elementer i et register med n biter, og datamaskinen er innrettet for sekvensiell avlesning av innholdet i de binære elementer for registrene med p biter for å detektere de som tilsvarer overskridelser av terskelverdien.

Hvert deteksjonssystem omfatter f.eks. et register forbundet med datamaskinen for å lagre en terskelverdi, mens registeret er forbundet med den nevnte sammenligningskrets.

Andre trekk og fordeler med fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskrivelse av en utførelse, gitt gjennom et ikke- begrensende eksempel, og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser diagrammatisk et marinseismisk emisjons/- mottagelsessystem;

fig. 2 viser en tilnærmet form for en puls som emitteres av en kilde som f.eks. en luftkanon;

fig. 3 viser tilnærmet formen for en tilsvarende puls som blir emittert av en vannkanon;

fig. 4A til 4E viser tidsdiagrammer av et eksempel på en emisjons/mottagelses-syklus;

fig. 5 viser et blokkdiagram av en synkronisator som styrer gjennomføringen av skytesekvensene; og

fig. 6 viser et blokkdiagram av et innhentings- og lagringssystem som tillater overvåkning av kildene.

Et marinseismisk emisjons/mottagelsessystem, som det som er vist skjematisk på fig. 1, omfatter et akustisk puls-emisjonssystem 1 som taues i neddykket tilstand av et skip 2, såvel som et mottagelsessystem bestående av en lang seismisk slepekabel eller streamer 3. Emisjonssystemet 1 består generelt av flere kilder fordelt i flere under-systemer, som hver består av flere kilder plassert langs en samling av flerfunksjonskabler eller "navlestrenger" 4. Undersystemene blir tauet i samme dybde med forskjellige laterale forsyninger i forhold til skipets bane og/eller i andre tilfeller, i forskjellige dybder.

Hver kilde mottar et avfyringssignal fra et kontrollsystem 5 gjennom transmisjonslinjer i kontrollkabelen 4, som forbinder den med skipet. I retur mottar kontrollsystemet 5, fra en kinematisk sensor integrert i hver kilde, et avfyringssignal TB som definerer det eksakte avfyrings-øyeblikk. En akustisk sensor som er plassert i nærheten av hver kilde (f.eks. i en avstand fra en meter), eller i andre tilfeller til hver gruppe av kilder når flere av dem er gruppert sammen, produserer et nærhetssignal NF som vanligvis kalles "signatur" SGN, og som også blir sendt til kontrollsystemet 5. Den samme sensoren blir også brukt mellom skytinger for å måle neddykkingsdybden til hver kilde. Signalene TB er noen millisekunder tidligere enn de tilsvarende signaler SGN.

Et første tidspunkt ODT definerer begynnelsen på hver skytesekvens (fig. 2 og 3). Hver kilde blir effektivt avfyrt av et kontrollsystem 5 med en forsinkelse TRET for å oppnå en fasing av de forskjellige pulser som genereres. Hver kilde reagerer på avfyringssignalet med en forsinkel-sestid RES som avhenger av dens mekaniske og/eller hydrauliske konstruksjon.

Etter at avfyringen er beordret med tiden fra forsin-kelsestidsintervallet TRET (tidspunkt ti), vil en eksplosiv kilde (fig. 2) produsere sin maksimale lydtrykk-topp (tidspunkt t2) som blir fulgt av en sekundær topp med lavere amplitude (tidspunkt t3).

' Før lydtrykk-hovedtoppen for en kilde av implosjonstypen (fig. 3) kommer det ved tidspunkt t2 en fortopp. Mellomrommet (t3-t2) er pseudoperioden TPSP som varierer i henhold til det velkjente Raleigh's forhold.

Sjekkeanordningen 5 omfatter (fig. 5) et innhentings-og lagringsapparat 6 som mottar signalene TB og/eller SGN levert av sensorene forbundet med alle kildene C i emisjonssystemet. Den omfatter også et skytekontrollapparat 7 for å innrette avfyringssignalene som sendes til solenoid-ventilene for de forskjellige kilder. Innhentings- og lagringsanordningen 6, såvel som kontrollapparatet 7, kommuniserer gjennom en adresse- og databuss 8 med et grense-snittkort 9, som selv er forbundet med en programmerbar datamaskin 10. Vekselvirkning mellom operatører og datamaskinen 10 oppnås ved hjelp av et kontrollbord 11 og en skjerm 12.

Denne bruk av spesialiserte apparater gjør det mulig å oppnå høyere hastighet for innhenting, digitalisering og lagring enn om disse oppgavene blir overlatt til datamaskinen 10.

Innhentingsapparatet 6 (fig. 6) omfatter flere innhentingskort Ai, som hver har et fast antall p av kanaler som tillater innhenting av signalene TB eller SGN oppfanget av p deteksjonssensorer (f.eks. p = 32). Hver kanal omfatter en forforsterker 13a ... 13p i serie med et båndpassfilter 14a ... 14p. Forsterkningen og trekkene ved hvert filter er innrettet for den typen sensorer Cl ... Cp som blir brukt. De filtrerte signalene blir påtrykt en multiplekser 15 med p innganger hvis utganger er forbundet med en digitaliserings-krets 16. Signalene som blir digitalisert av hvert innhentingskort Al ... An blir lagret i respektive minnekort. Datamaskinen kan lese dem ved hjelp av grensesnittkortet 9. Alle innhentingskortene blir styrt ved hjelp av et synkroni-seringskort 17 forbundet med en buss 8 som synkroniserer, gjennom signalene SA og SM, multipleksing, digitalisering og lagring av de digitaliserte data. Innhentingstiden og samplingstiden kan være forskjellige, avhengig av om sensorene forbundet med inngangen for hvert innhentingskort er signalene TB eller SGN.

Hvert minnekort Mi omfatter en minnemodul 18 forbundet med et dataregister 19 som er tilkoblet utgangen fra analog/ digital-omformeren 16, og et adresseregister 20 som blir styrt av synkroniseringssignalet SM. Inngangene til den digitale sammenligningskrets 21 er forbundet med respektive dataregistere 19 og med et register 22 som er forbundet med busen 8. Datamaskinen laster inn i registeret 2 et digitalt ord som representerer terskelverdien VS. Når hvert digitalt ord som passerer gjennom dataregisteret 19, er større enn terskelverdien VS, vil sammenligningskretsen 21 emittere en overskridelsesbit. Denne biten blir påtrykt inngangen til en elektronisk svitsj 23 med tre utganger, som er tilkoblet respektive innganger i parallell for et register 24, også med p biter. Svitsjen 23 blir også styrt av synkroniseringssignalet SM. Tilbakestillingsinngangen RAZ er tilkoblet bussen 8. Registeret 24 blir tilbakestilt ved slutten av hver lesesyklus. Med denne anordningen blir sensorene Cl til Cp avlest i sekvens, de forskjellige bitene fra registeret 24 er forbundet med de respektive forskjellige innhentingskanaler (13, 14). Hvis, på en eller annen kanal, en innhentet prøve overskrider terskelverdien som er lagret i registeret 22, blir en logisk 1 lastet inn i tilsvarende binæreleraent i registeret 24. Datamaskinen 10 kan derfor når som helst lese de forskjellige biter i binær-ordet i registeret 24 for å teste dem og for å vite om en terskeloverskridelse er notert under en emisjons/motta-gelsessyklus.

Hver arbeidssyklus for sjekkeanordningen omfatter styring av en emisjonssekvens gjennom alle kildene i emisjonssystemet, et sanntids innhentingstrinn som er direkte styrt av innhentingsapparatet, og et måle- og sjekketrinn hvor datamaskinen, fra de digitale data som er lagret under det tidligere trinn, bekrefter de mottatte signalene TB eller SGN ved å sammenligne dem med referanse-data, regner ut deres mottagelsestid og oppdaterer referansedataene ved å inkludere de bekreftede data, som beskrevet i den ovennevnte samtidige patentsøknad FR 90/08.267.

Hver emisjons/mottagelsessyklus begynner på et første tidspunkt markert ved en puls DS som blir styrt av operatøren eller automatisk, ved definerte intervaller (fig. 4B). Pulsen DS har den effekt at den initialiserer alle tellerne og registrene i anordningen. Fra det tidspunkt som defineres av DS, beordrer datamaskinen innhenting av signalene SGN som indikerer neddykkingsdybden for de forskjellige kilder (fig. 4C), og i det tilfelle hvor kildene er av implosjonstypen, beregner den deres respektive pseudo-perioder for å bestemme de tidspunktene de må avfyre for å oppnå fasingen av deres hovedtopper i en valgt spesiell retning.

Referansetidspunktet som er felles for alle elementene i anordningen blir definert av en puls ODT (fig. 4B). Inn-hentingen av signalene TB og/eller SGN oppfanget av detektorene begynner fra dette tidspunkt. Deres lagring blir f.eks. trigget etter 10 millisekunder (fig. 4D), samtidig som avfyringssekvensen for de forskjellige kilder begynner (fig. 4E).

Innhenting- og lagringstrinnet er delt i to deler. I en første del med varighet Tl (fig. 4D), blir signalene TB og SGN samplet og lagret med en frekvens fl på f.eks. 10 kHz (signal SM på fig. 6). Denne innhentingsintervall Tl for hovedsignalet blir fulgt av et overvåkingstidsintervall T2 som fortsetter til den følgende initialiseringspuls DS blir emittert. Under dette andre intervall, fortsetter anordningen å sample og lagre signalene TB og SGN ved en lavere frekvens f2 på f.eks. 3 kHz. Ingen signaler TB eller SGN skulle normalt bli detektert utenfor perioden Tl. Signaler . som detekteres under dette intervallet T2 tilsvarer derfor en spontan avfyring av kildene, eller det er parasittsignal.

Som beskrevet i den ovennevnte franske patentsøknad FR 90/08.267, oppnår datamaskinen 10 forskjellige operasjoner med bekreftelse av de oppfangede signalene TB og SGN og ved utregning av de respektive avfyringstider for kildene.

Med den anordning som er beskrevet på fig. 6, kan datamaskinen også når som helst teste de forskjellige biter i tilstandsregisteret 24. Hvis, under syklusens periode T2, det er oppfanget signaler på grunn av selvavfyring av kildene eller forstyrrelser vil registeret 24 indikere vedkommende kanal eller kanaler. Operatøren kan da, ved hjelp av bordet 11 (fig. 5) styre visning av hvert av de unormale signaler. En visuell undersøkelse vil fortelle ham om det er en spontan avfyring.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å sjekke kjøringen av et neddykket emisjonssystem bestående av et flertall akustiske impulskilder forbundet med detektorer (Ci) av akustiske bølger anordnet nær de nevnte kildene, og en anordning (5) for å sjekke skytesekvenser, innbefattende en programmerbar datamaskin (10), hvilken fremgangsmåte omfatter innhenting av signaler som representerer variasjonen i dynamisk trykk, lydtrykk, oppfanget av de nevnte akustiske bølgedetektorer (Ci) under et første tidsintervall (Tl) som inneholder de planlagte avfyringstidspunkter for de forskjellige kilder,karakterisert vedde følgende trinn: - innhenting av lydtrykk-signaler oppfanget av de samme detektorer (Ci) under et annet tidsintervall (T2) etter det første tidsintervall (Tl); - detektering av de lydtrykk-signaler, oppfanget under det annet tidsintervall (T2) av hver av detektorene (Ci), hvis nivå overskrider en fastsatt terskelverdi, og lagring av mulige overskridelser i en overskridelsesindikator (24); - systematisk avlesning av overkjøringsindikatoren; og - sjekking av de signaler som har forårsaket en over- . skridelse av den fastsatte terskelverdi.

2. Anordning for å sjekke avfyringen av kildene i et neddykket emisjonssystem (1) bestående av et flertall akustiske impulskilder forbundet med akustiske bølgedetektorer (Ci) anordnet nær de nevnte kildene, omfattende et innhentingsapparat (6) koblet til de forskjellige detektorer for å sample og digitalisere signalene de genererer ved reaksjon på mottak av dynamiske trykkvariasjoner, lydtrykkvariasjoner, når kildene blir avfyrt, et skyte-kontrollapparat (7) for å kontrollere avfyring av kilden, og en programmerbar datamaskin som kommuniserer med innhentingsapparatet og skytekontroll-apparatet, hvor datamaskinen (10) er innrettet for å styre innhentingsapparatet under et første tidsintervall ved en første samplings frekvens (fl), karakterisert ved: - en deteksjonsenhet som er i forbindelse med den nevnte datamaskin, og bestående av: a) en sammenligningsanordning (21) for å sammenligne hver prøve av alle lydtrykk-signaler som mottas av de forskjellige detektorer (Ci) med en terskelverdi (VS) påtrykt av datamaskinen (10) under et annet tidsintervall (T2); og b) en lageranordning (24) for å holde terskeloverskri-delsesindikasjoner detektert av sammenligningsanordningen for hver kilde, til slutten på hver emisjons/mottagelses-syklus, hvor datamaskinen er innrettet for å avlese lageranordningen (24\ for å identifisere de detektorer som har oppfanget signalene som overskrider terskelverdien, og på forlangende av operatøren, å reprodusere hvert signal som overskrider terskelverdien.

3) Anordning ifølge krav 2, karakterisert vedat deteks jonsenheten omfatter grupper på p detektoranordninger, hvor innhentingsapparatet omfatter for hver gruppe på p detektoranordninger, en multipleksanordning (15) , for multipleksing av signaler som kommer fra de forskjellige detektoranordninger, og en digitaliseringsanordning (16) for å digitalisere de multipleksede signaler, minst en minneenhet (18) for de nevnte digitaliserte signaler, forbundet med en registeranordning (19) for de digitaliserte data som skal lagres i rekkefølge, og et adresseregister (20), og hvor deteksjonsanordningen omfatter en sammenligningskrets (21) som genererer et binært sammenligningssignal, en svitsjingsanordning (23) som styres samtidig som adresseregisteret (20) for å dirigere hvert av de nevnte binære sammenligningssignaler selektivt mot de binære elementer i et register med p biter (24) , og ved at datamaskinen (10) er innrettet for å lese sekvensielt innholdet av de binære elementer i registeret med p biter (24) for å detektere de som tilsvarer overskridelser av terskelverdiene.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert vedat hver detektorenhet omfatter et register (22) forbundet med datamaskinen for å lagre en terskelverdi, hvor dette registeret er tilkoblet den nevnte sammenligningskrets (21).

5. Anordning ifølge hvilket som helst av kravene 2 til 4,karakterisert vedat innhentingsapparatet (6) omfatter minst ett innhentingssystem bestående av et flertall forsterknings- og filtreringsenheter (13i, 14i) forbundet gjennom multipleksanordningen (15) med en lagringsanordning (16) og det at innhentingsapparatet (6) og skyte-kontrollapparatet (7) er i forbindelse med datamaskinen gjennom en adresse- og databuss (8).