NO810486L

NO810486L - APPARATUS FOR AUTOMATIC AND CONTINUOUS DETERMINATION OF TRUE TIME OF REFLECTION COFFEE TO ONE OR MORE INTERFACES, WITH A SEISMIC SIGNAL

Info

Publication number: NO810486L
Application number: NO810486A
Authority: NO
Inventors: Robert Horn; Pierre Wackherr; Amor Dhaoui
Original assignee: Rech Geolog Miniere
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1981-02-12
Publication date: 1982-04-05
Also published as: FR2491622A1; EP0049644A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et automatisk apparat for kontinuerlig sanntids-bestemmelse av refleksjonskoeffisienten til en eller flere grenseflater med et seismisk signal. The present invention relates to an automatic device for continuous real-time determination of the reflection coefficient of one or more boundary surfaces with a seismic signal.

Foreliggende beskrivelse beskriver bruken av apparatet ifølge oppfinnelsen for kontinuerlig bestemmelse av refleksjonskoeffisienten ved sedimentære lag i kontinentalsokkelen, dvs. sedimen-tene ved dybder på minst flere hundre meter. Oppfinnelsen er imidlertid egnet for andre seismiske bruk, dersom nødvendig, The present description describes the use of the apparatus according to the invention for continuous determination of the reflection coefficient in sedimentary layers in the continental shelf, i.e. the sediments at depths of at least several hundred metres. However, the invention is suitable for other seismic uses, if necessary,

med en tilpasning av parametrene til den spesielle anvendelsenwith an adaptation of the parameters to the particular application

(f. eks. modifikasjon av sendefrekvensene etc.).(e.g. modification of the transmission frequencies etc.).

Beregningen av refleksjonskoeffisienten fra data tatt opp fra seismiske spor har lenge vært velkjent. To hovedmetoder for beregning av koeffisienten er sammenligningsmetoden og multippelmetoden. Ifølge den første metoden blir det akustiske trykket til en direkte bølge sammenlignet med et akustisk trykk til et ekko reflektert av en grenseflate etter korreksjon for dempningen av det akustiske trykket til ekkoet bevirket av den leng-ste bevegelsesbanen til denne reflekterte bølgen. Ifølge multippelmetoden blir analoge sammenligninger gjort mellom en bølge som har blitt reflektert en gang av den angjeldende grenseflaten og en bølge som har blitt reflektert flere ganger av samme grenseflate. The calculation of the reflection coefficient from data taken from seismic traces has long been well known. Two main methods for calculating the coefficient are the comparison method and the multiple method. According to the first method, the acoustic pressure of a direct wave is compared with an acoustic pressure of an echo reflected by an interface after correction for the attenuation of the acoustic pressure of the echo caused by the longest path of movement of this reflected wave. According to the multiple method, analogous comparisons are made between a wave that has been reflected once by the interface in question and a wave that has been reflected several times by the same interface.

Kjennskapet til refleksjonskoeffisienten ved grenseflatene erThe knowledge of the reflection coefficient at the interfaces is

av stor interesse ved seismiske undersøkelser da denne refleksjonskoeffisienten er representativ for et utall sedimentegen-skaper. Det er f. eks. kjent at refleksjonskoeffisienten av-henger i særdeleshet av lydens forplantningshastighet i sedi-mentene, dets tetthet og porøsitet sedimentenes kornstørrelse. Omfattende laboratorieforskning har muliggjort bestemmelsen av forholdet mellom disse forskjellige parametrene og den akustiske impedansen som bestemmer refleksjonskoeffisientverdien. of great interest in seismic surveys as this reflection coefficient is representative of a myriad of sediment properties. It is e.g. known that the reflection coefficient depends in particular on the speed of sound propagation in the sediments, its density and porosity and the grain size of the sediments. Extensive laboratory research has enabled the determination of the relationship between these various parameters and the acoustic impedance which determines the reflection coefficient value.

Det er derfor viktig å bemerke at en endring av refleksjonskoeffisienten betyr en endring av minst en fysikalsk parameter. Til nå er det ikke tilveiebragt noe apparat som tillater kontinuerlig bestemmelse av refleksjonskoeffisienten til en eller flere grenseflater fra et seismisk signal. Følgelig er refleksjonskoeffisienten av mindre betydning for tydningen av den seismiske undersøkelsen. It is therefore important to note that a change in the reflection coefficient means a change in at least one physical parameter. Until now, no apparatus has been provided which allows continuous determination of the reflection coefficient of one or more boundary surfaces from a seismic signal. Consequently, the reflection coefficient is of minor importance for the interpretation of the seismic survey.

Oppfinnelsen angår et automatisk apparat for kontinuerlig sanntids-bestemmelse av refleksjonskoeffisienten til en eller flere grenseflater fra et seismisk signal. Apparatet gir således direkte tilgjengelig i sann tid data direkte i forhold til fysikalske parametre for de betraktede sedimentære lagene slik at endringer av den bestemte refleksjonskoeffisienten kan bli umid-delbart benyttet for å utføre forandringer i undersøkelsesopera-sj onen. The invention relates to an automatic device for continuous real-time determination of the reflection coefficient of one or more boundary surfaces from a seismic signal. The apparatus thus provides directly accessible real-time data directly in relation to physical parameters for the considered sedimentary layers so that changes in the determined reflection coefficient can be immediately used to effect changes in the survey operation.

I løpet av f. eks. studiet av grunne farvann ved kabellegging eller konstruksjon av havneanlegg, opptar seismiske undersøkel-sesskip seismiske spor, muligens sammen med dybdemålingsdata og opptar kjerneprøver. Analysen av seismiske spor blir utført ved hjelp av effektkrevende databehandlingsutstyr etter under-søkelsesoperasjonen og resultatet blir korrelert med de fra analysen av kjerneprøvene. En slik undersøkelsesmetode krever opp-tagning av et stort antall kjerneprøver, hvis analyse da krever betraktelig arbeid. Som en funksjon av det således vurderte resultatet er det ikke uvanlig at det er nødvendig med en ytterligere undersøkelse av de forskjellige delene av de forskjellige strukturlagene, spesielt ved overgangssonene. During e.g. the study of shallow waters when laying cables or constructing port facilities, seismic survey ships record seismic tracks, possibly together with depth measurement data and record core samples. The analysis of seismic traces is carried out using power-demanding data processing equipment after the survey operation and the result is correlated with those from the analysis of the core samples. Such an investigation method requires the collection of a large number of core samples, the analysis of which then requires considerable work. As a function of the result thus assessed, it is not unusual for a further investigation of the different parts of the different structural layers to be necessary, especially at the transition zones.

Ved undersøkelser foretatt med apparat ifølge oppfinnelsen, blir refleksjonskoeffisienten til de forskjellige sedimentære lagene av interesse kontinuerlig bestemt i sann tid. Da endringer i refleksjonskoeffisienten er i forhold til endringen av minst en fysikalsk parameter og motsatt da uteblivelsen av endring i refleksjonskoeffisienten oftest betyr et fravær av korresponderende fysikalske parametre kan antall opptatte kjerneprøver bli betraktelig redusert. Kjerneprøvene kan til og med bli tatt opp kun når en endring av refleksjonskoeffisienten antyder en virkelig endring av de fysikalske parametrene til de sedimentære lagene. Opptagningen av flere ytterligere kjerneprøver kan naturligvis bli foretatt som en bekreftelse om ønskelig, In investigations carried out with apparatus according to the invention, the reflection coefficient of the different sedimentary layers of interest is continuously determined in real time. As changes in the reflection coefficient are in relation to the change of at least one physical parameter and vice versa as the absence of change in the reflection coefficient most often means an absence of corresponding physical parameters, the number of taken core samples can be considerably reduced. The core samples can even be taken up only when a change in the reflection coefficient suggests a real change in the physical parameters of the sedimentary layers. The recording of several further core samples can of course be carried out as a confirmation if desired,

men det totale antall kjerneprøver i løpet av undersøkelsen kan bli betraktelig redusert. Ved slutten av undersøkelsen etter vurderingen av de seismiske sporene er det praktisk talt nesten aldri nødvendig med en ny bekreftende undersøkelse på grunn av at endringene av refleksjonskoeffisienten har gitt en direkte bestemmelse av lagenes overgangssoner. Resultatene kunne derfor bli forbedret i de sonene som er av interesse ved den første undersøkelsen. Antallet opptatte kjerneprøver er dessuten betraktelig redusert, hvorved arbeidet med dens analyse likeledes er redusert. but the total number of core samples during the survey can be considerably reduced. At the end of the survey after the assessment of the seismic tracks, a new confirmatory survey is practically never necessary because the changes of the reflection coefficient have provided a direct determination of the transition zones of the layers. The results could therefore be improved in the zones that are of interest in the first survey. The number of taken core samples has also been considerably reduced, whereby the work on its analysis has also been reduced.

Det skal derfor bemerkes at apparatet for kontinuerlig sanntids-bestemmelse av refleksjonskoeffisientene til sedimentlagene gir en betraktelig reduksjon i kostnadene ved den seismiske under-søkelsen og spesielt kostnadene ved det immobile og svært dyre utstyret slik som seismiske skip. It should therefore be noted that the apparatus for continuous real-time determination of the reflection coefficients of the sediment layers provides a considerable reduction in the costs of the seismic survey and especially the costs of the immobile and very expensive equipment such as seismic ships.

Apparatet ifølge oppfinnelsen sikrer isolasjonen av deler avThe device according to the invention ensures the isolation of parts of

et seismisk signal som er representativt for parametrene som muliggjør beregningen av refleksjonskoeffisienten. Amplityden av hvert av de isolerte delene blir så bestemt og muliggjør bestemmelsen av en refleksjonskoeffisient. Deler av det seismiske signalet benyttet for bestemmelse av koeffisienten av-henger av beregningsmetoden (sammenligningsmetoden eller multippelmetoden). Apparatet muliggjør valg av egnede deler og justering av tidsperioden, i løpet av hvilken signalamplityden a seismic signal that is representative of the parameters that enable the calculation of the reflection coefficient. The amplitude of each of the isolated parts is then determined and enables the determination of a reflection coefficient. Parts of the seismic signal used to determine the coefficient depend on the calculation method (comparison method or multiple method). The device enables selection of suitable parts and adjustment of the time period, during which the signal amplitude

blir beregnet. Alternativt blir noen av apparatkretsene dupli-sert slik at apparatet muliggjør bestemmelsen av refleksjonskoeffisienten til flere grenseflater samtidig. is calculated. Alternatively, some of the apparatus circuits are duplicated so that the apparatus enables the determination of the reflection coefficient of several interfaces at the same time.

Mer nøyaktig angår oppfinnelsen et automatisk apparat for kontinuerlig sanntids-bestemmelse av refleksjonskoeffisienten til en eller flere grenseflater med et seismisk signal innbefattende i det minste to deler representativt for seismiske bølger, av More precisely, the invention relates to an automatic device for continuous real-time determination of the reflection coefficient of one or more interfaces with a seismic signal including at least two parts representative of seismic waves, of

hvilke i det minste en er blitt reflektert av en grenseflate : i det minste en gang. Apparatet innbefatter: - en følerkrets tilpasset for å motta det seismiske signalet og tilveiebringe et avfølingssignal når den detekterer ankomsten av en første del av et seismisk signal representativt for en seismisk bølge, of which at least one has been reflected by an interface : at least once. The apparatus includes: - a sensing circuit adapted to receive the seismic signal and provide a sensing signal when it detects the arrival of a first part of a seismic signal representative of a seismic wave,

en tellerkrets styrt av avfølingssignalet og tilpasset til å tilveiebringe et avslutnings-tellesignal etter et forutbestemt tidsintervall, a counter circuit controlled by the sense signal and adapted to provide a termination count signal after a predetermined time interval,

en målingsåpningskrets styrt suksessivt av føler-signalet, så av tellesignalet og tilpasset hver gang for å tilveiebringe et åpningssignal av forutbestemt varighet kortere enn det forutbestemte tidsintervallet , a measuring opening circuit controlled successively by the sensor signal, then by the counting signal and adapted each time to provide an opening signal of predetermined duration shorter than the predetermined time interval,

en målekrets styrt av åpningssignalet tilpasset til å tilveiebringe målesignaler hvert representativt for den maksimale signalamplityden tilpasset i løpet av varigheten som korresponderer med åpningssignalet, og a measurement circuit controlled by the opening signal adapted to provide measurement signals each representative of the maximum signal amplitude adapted during the duration corresponding to the opening signal, and

en beregningskrets tilpasset til å motta målesignaler og behandle dem for å bestemme en verdi representativ til en refleksjonskoeffisient. a calculation circuit adapted to receive measurement signals and process them to determine a value representative of a reflection coefficient.

Ifølge et fordelaktig trekk ved oppfinnelsen innbefatter tellerkretsen innretning for justering av det forutbestemte tidsintervallet mellom målingen av to forskjellige seismiske signaldeler. According to an advantageous feature of the invention, the counter circuit includes means for adjusting the predetermined time interval between the measurement of two different seismic signal parts.

Måleråpningskretsen innbefatter fortrinnsvis innretning for justering av den forutbestemte' varigheten av åpningssignalet, dvs. tiden i løpet av hvilken den maksimale seismiske signalamplityden kan bli bestemt. The meter opening circuit preferably includes means for adjusting the predetermined duration of the opening signal, i.e. the time during which the maximum seismic signal amplitude can be determined.

Apparatet innbefatter dessuten fortrinnsvis en prøvestyrekrets styrt av et ytre tidssignal, f. eks. i løpet av overføringen av en seismisk bølge, idet kretsen er tilpasset til å åpne driften av følerkretsen kun etter passering av ubrukelige seismiske signaldeler. The apparatus also preferably includes a sample control circuit controlled by an external time signal, e.g. during the transmission of a seismic wave, the circuit being adapted to open the operation of the sensor circuit only after the passage of useless seismic signal parts.

Følerkretsen innbefatter med fordel en komparator som tilveiebringer avfølingssignal når den detekterer at det seismiske signalet overskrider en forutbestemt terskel. The sensor circuit advantageously includes a comparator which provides a sensing signal when it detects that the seismic signal exceeds a predetermined threshold.

Målekretsen innbefatter fortrinnsvis to toppavfølende kretser, idet en av toppavfølingskretsene blir styrt av et første åpningssignal og den andre av et andre åpningssignal, dersom nødvendig med hukommelsesinnretning tilpasset til å lagre de bestemte ver--diene. The measuring circuit preferably includes two peak sensing circuits, one of the peak sensing circuits being controlled by a first opening signal and the other by a second opening signal, if necessary with a memory device adapted to store the determined values.

Apparatet innbefatter dessuten fortrinnsvis en krets for fremvisning av verdier representative for refleksjonskoeffisientene. Fremvisningskretsen kan imidlertid være en ytre krets. Den The apparatus also preferably includes a circuit for displaying values representative of the reflection coefficients. However, the display circuit may be an external circuit. It

kan være en digital fremvisning, en skriver;eller lignende.can be a digital display, a printer; or similar.

Når beregningen blir utført i samsvar med sammenligningsmetoden korresponderer den første seismiske signaldelen med en direkte seismisk bølge og den andre seismiske signaldelen korresponderer med bølgen reflektert med en gang av en grenseflate. When the calculation is performed in accordance with the comparison method, the first seismic signal part corresponds to a direct seismic wave and the second seismic signal part corresponds to the wave reflected at once by an interface.

Når den anvendte beregningskretsen benytter multippelmetoden,When the calculation circuit used uses the multiple method,

er den første seismiske signaldelen representativ for en seismisk bølge, som har blitt reflektert med en gang av en grenseflate og den andre seismiske signaldelen er representativ for en bølge som har blitt reflektert flere ganger, fortrinnsvis to ganger. the first seismic signal part is representative of a seismic wave, which has been reflected once by an interface and the second seismic signal part is representative of a wave that has been reflected several times, preferably twice.

Apparatet innbefatter videre fortrinnsvis flere tellerkretser, flere måleråpningskretser og flere målerkretser som mulig- The apparatus further preferably includes several counter circuits, several meter aperture circuits and as many meter circuits as possible

gjør bestemmelsen av flere refleksjonskoeffisienter ved hjelp av apparatet, som enten korresponderer med flere grenseflater makes the determination of several reflection coefficients using the apparatus, which either correspond to several interfaces

eller med samme grenseflaten, hvis koeffisient skal bli beregnet i samsvar med multippelmetoden. or with the same interface, whose coefficient shall be calculated in accordance with the multiple method.

Disse og ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen skal bli beskrevet nærmere ved hjelp av eksempel og med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et eksempel på et seismisk spor som korresponderer med et seismisk signal av den typen mottatt av et apparat ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et blokkdiagram av en foretrukket utførelsesform These and further features and advantages of the invention shall be described in more detail by way of example and with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows an example of a seismic trace which corresponds to a seismic signal of the type received by an apparatus according to the present invention . Fig. 2 shows a block diagram of a preferred embodiment

av apparatet.of the device.

Fig. 3 viser et kretsdiagram, delvis som et blokkdiagram, av Fig. 3 shows a circuit diagram, partly as a block diagram, of

en første del av apparatet på fig. 2.a first part of the apparatus in fig. 2.

Fig. 4 viser et detaljert blokkdiagram av en andre del av apparatet på fig. 2. Fig. 5 og 6 viser tidsdiagram over bølgeformer detektert ved driften av apparatet ifølge oppfinnelsen, henholdsvis ved to operasjonsmoduser som korresponderer med forskjellige metoder ved beregningen av refleksjonskoeffisienten. Fig. 1 viser et seismisk spor som representerer et seismisk signal av den typen mottatt av apparatet ifølge oppfinnelsen. Sporet 10 innbefatter til å begynne med en del 12 som representerer det utsendte signalet. Delen 14 er representativ for bøl-gen som er mottatt direkte av mottageren, f. eks. en hydrofon, dvs. ved enkel forplantning gjennom vann uten noen som helst slags refleksjon fra sjøbunnen. Signaldelen 16 er representativ for bølgen reflektert av en første grenseflate, kjent som "speil". Delen 18 er representativ for.samme bølge reflektert en gang av en andre grenseflate (eller andre speil). Henvisningstallet 20 betegner delen som korresponderer med den første- multippelen til den reflekterte bølgen, dvs. en bølge som er reflektert flere ganger av den første grenseflaten eller speilet, og delen 22 representerer den første multippelen, som korresponderer med den andre grenseflaten eller speilet. Fig. 4 shows a detailed block diagram of a second part of the apparatus of fig. 2. Figs 5 and 6 show time diagrams of waveforms detected during the operation of the device according to the invention, respectively in two operating modes which correspond to different methods for calculating the reflection coefficient. Fig. 1 shows a seismic trace representing a seismic signal of the type received by the device according to the invention. The track 10 initially includes a portion 12 representing the transmitted signal. The part 14 is representative of the wave that has been received directly by the receiver, e.g. a hydrophone, i.e. by simple propagation through water without any kind of reflection from the seabed. The signal part 16 is representative of the wave reflected by a first boundary surface, known as "mirror". The part 18 is representative of the same wave reflected once by a second interface (or second mirror). The reference number 20 denotes the part corresponding to the first multiple of the reflected wave, i.e. a wave which has been reflected several times by the first interface or the mirror, and the part 22 represents the first multiple, which corresponds to the second interface or the mirror.

Størrelsene nødvendig for å bestemme refleksjonskoeffisientenThe sizes needed to determine the reflection coefficient

er forskjellige etter hvilken metode som anvendes for beregningen. are different depending on which method is used for the calculation.

Ved sammenligningsmetoden er de interessante delene av det seismiske signalet delene 14 og 16. De maksimale amplitydene til disse to delene blir bestemt ved hjelp av apparatet. Et annet parameter er imidlertid nødvendig, idet dette parameter er tids-r perioden 24 mellom delene 14 og 16. I virkeligheten korresponderer denne tidsperioden 24 med forplantningen av den enkle seismiske bølgen som bevirker dannelsen av delen 16 til det seismiske signalet i vannet som demper signalet. Apparatet må derfor sammenligne amplitydedelen 14 med amplitydedelen 16 korrigert slik at det er blitt kompensert for dempningen på grunn av forplantningene i vannet i løpet av tidsperioden 24. Målingen av refleksjonskoeffisienten til den andre grenseflaten eller speilet blir bevirket på samme måte fra amplitydedelene 14 og 18 til det seismiske signalet, etter kompenseringen, In the comparison method, the interesting parts of the seismic signal are parts 14 and 16. The maximum amplitudes of these two parts are determined by the instrument. However, another parameter is necessary, this parameter being the time-r period 24 between the parts 14 and 16. In reality, this time period 24 corresponds to the propagation of the single seismic wave which causes the formation of the part 16 to the seismic signal in the water which attenuates the signal . The apparatus must therefore compare the amplitude part 14 with the amplitude part 16 corrected so that it has been compensated for the attenuation due to the propagations in the water during the time period 24. The measurement of the reflection coefficient of the second boundary surface or the mirror is effected in the same way from the amplitude parts 14 and 18 to the seismic signal, after the compensation,

som er en funksjon av tidsperioden 26 mellom de to korresponderende delene av det seismiske signalet. which is a function of the time period 26 between the two corresponding parts of the seismic signal.

Ved multippelmetoden er delene av det seismiske signalet som er blitt sammenlignet delene 16 og 20 hva angår den første grenseflaten eller speilet, og delene 18 og 20 hva angår den andre grenseflaten eller speilet, dvs. delen som korresponderer med den seismiske bølgen og reflektert en gang av sjøbunnen og delen som korresponderer med den seismiske bølgen og reflektert to ganger av sjøbunnen. Her må også den andre delen benyttet for beregningen bli kompensert for dempningen på grunn av for-plantingen i vannet i løpet av denne ytterligere perioden (betegnet med henvisningsnummeret 28 for det andre speilet). Apparatet som utgjør oppfinnelsen vil nå bli betraktet i nærmere detaljer ved behandlingen av seismiske spor av den typen vist på fig. 1. In the multiple method, the parts of the seismic signal that have been compared are the parts 16 and 20 as regards the first interface or mirror, and the parts 18 and 20 as regards the second interface or mirror, i.e. the part corresponding to the seismic wave and reflected once of the seabed and the part corresponding to the seismic wave and reflected twice by the seabed. Here, the second part used for the calculation must also be compensated for the attenuation due to the propagation in the water during this further period (denoted by the reference number 28 for the second mirror). The apparatus which constitutes the invention will now be considered in more detail when dealing with seismic traces of the type shown in fig. 1.

Fig. 2 viser et blokkdiagram av en foretrukket utførelsesform av apparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 shows a block diagram of a preferred embodiment of the apparatus according to the invention.

Blokkdiagrammet på fig. 2 er delt ved hjelp av en stiplet hori-sontal linje som i det vesentlige korresponderer med delene henholdsvis vist på kretsdiagrammet på fig. 3 og 4. Delen over den stiplede linjen på fig. 2 korresponderer med fig. 3 og er i det vesentlige tilpasset til å tilveiebringe en analog måling representativ for refleksjonskoeffisienten. Den nedre delen av fig. 2 som korresponderer med fig. 4 er mer alminnelig, og er tilpasset til å fremvise resultatene. The block diagram in fig. 2 is divided by means of a dashed horizontal line which essentially corresponds to the parts respectively shown in the circuit diagram of fig. 3 and 4. The part above the dashed line in fig. 2 corresponds to fig. 3 and is essentially adapted to provide an analogue measurement representative of the reflection coefficient. The lower part of fig. 2 which corresponds to fig. 4 is more general, and is adapted to present the results.

Apparatene vist på fig. 2 mottar et ubehandlet seismisk signalThe devices shown in fig. 2 receives an unprocessed seismic signal

f. eks. av den typen vist på fig. 1, ved en inngangsterminal 30 som er tilknyttet en følerkrets 32. Følerkretsen tilveiebringer ved mottagelsen av det seismiske signalet et følersignal når den detekterer at det seismiske signalet har en verdi større enn en referanseverdi. Følerkretsen likeretter og forsterker således prosessen ved målekretsene 34 og 36 som tilveiebringer målesignaler som viser den maksimale mottatte signalamplityden. Føler-kretssie er med fordel topp-følerkretser. e.g. of the type shown in fig. 1, at an input terminal 30 which is connected to a sensor circuit 32. The sensor circuit provides a sensor signal upon receiving the seismic signal when it detects that the seismic signal has a value greater than a reference value. The sensor circuit thus rectifies and amplifies the process at the measuring circuits 34 and 36 which provide measuring signals which show the maximum received signal amplitude. Sensor circuits are preferably top sensor circuits.

Målekretsene 34 og 36 blir åpnet av sample-styrekretsen 38 som blir styrt av et ytre synkroniseringssignal som blir tilført ved inngangsterminalen 40. En tellekrets 42 mottar følersig-nalet fra kretsen 32 og starter så tellingen. Ved slutten av telleperioden sender den et slutt-tellesignal levert av sample-styrekretsen 38. The measuring circuits 34 and 36 are opened by the sample control circuit 38 which is controlled by an external synchronization signal which is supplied at the input terminal 40. A counting circuit 42 receives the sensor signal from the circuit 32 and then starts the counting. At the end of the counting period, it sends an end-count signal provided by the sample control circuit 38.

Verdiene bestemt av kretsene 34 og 36 føres til en analogdeler-krets 44 som sender resultatet som korresponderer med refleksjonskoeffisienten til en sperresample-krets 46 tilpasset til å sende det analogmålte signalet til andre apparatdeler. Den nedre delen på fig. 2 viser en analog/digitalomformer 48 forbundet med en digital fremvisningsinnretning 50 som viser resultatet i digital form. Omformeren 48 kan imidlertid også forsyne en syklusstyrekrets 52 for en skriver 56, idet syklus-styrekretsen 52 er forbundet med en koblingskrets 54 tilpasset den spesielle konstruksjonen av skriveren 56. The values determined by the circuits 34 and 36 are fed to an analog divider circuit 44 which sends the result corresponding to the reflection coefficient to a blocking sample circuit 46 adapted to send the analog measured signal to other apparatus parts. The lower part of fig. 2 shows an analog/digital converter 48 connected to a digital display device 50 which shows the result in digital form. However, the converter 48 can also supply a cycle control circuit 52 for a printer 56, the cycle control circuit 52 being connected to a switching circuit 54 adapted to the special construction of the printer 56.

På fig. 3 korresponderer forskjellige blokker antydet med stiplede linjer blokkene på fig. 2 som har samme henvisningstall. In fig. 3, different blocks indicated by dashed lines correspond to the blocks in fig. 2 which have the same reference number.

Inngangsterminalen 30 er forbundet med inngangen til føler-kretsen 32. Sistnevnte innbefatter en vanlig likeretter- og forsterkerkrets, som i hovedsaken innbefatter to operasjons-forsterkere forbundet i serie over en halvbølge-likeretterkrets 60. En vender 62 muliggjør valg av tilbakekoblingsmotstanden til den andre forsterkeren og derved justeringen av hele kret-sens 58 forsterkning. Dét forsterkede og likerettede signalet blir ført til en komparators 64 inngang, hvis andre inngang mottar en referansespenning som blir justert ved hjelp av et potens-iometer 66. Potensiometeret 66 bestemmer en terskelverdi over hvilken det seismiske signalet ikke blir betraktet som representativt for støy. Potensiometeret 66 gir en justering som av-henger av det mottatte signals kvalitet. Komparatoren 64 sender signal kun når det forsterkede og likerettede signalet overskrider terskelverdien, dvs. når komparatoren detekterer til-stedeværelsen av en av delene 14, 16 eller 18 til det seismiske signalet. Signalet for komparatoren 64 blir så ført til en samplingsstyrekrets 38 inngang. En styreinngang til komparatoren 64 mottar videre fra samplingsstyrekretsen 38 et åpningssignal frem-bragt av en forsterkertransistor 68. The input terminal 30 is connected to the input of the sensor circuit 32. The latter includes a conventional rectifier and amplifier circuit, which essentially includes two operational amplifiers connected in series via a half-wave rectifier circuit 60. A switch 62 enables selection of the feedback resistance of the second amplifier and thereby the adjustment of the entire circuit's 58 gain. The amplified and rectified signal is fed to the input of a comparator 64, whose second input receives a reference voltage which is adjusted by means of a potentiometer 66. The potentiometer 66 determines a threshold value above which the seismic signal is not considered representative of noise. The potentiometer 66 provides an adjustment which depends on the quality of the received signal. The comparator 64 transmits a signal only when the amplified and rectified signal exceeds the threshold value, i.e. when the comparator detects the presence of one of the parts 14, 16 or 18 of the seismic signal. The signal for the comparator 64 is then fed to the input of a sampling control circuit 38. A control input to the comparator 64 further receives from the sampling control circuit 38 an opening signal produced by an amplifier transistor 68.

Det likerettede og forsterkede seismiske signalet ved likeretter-og forsterkningskretsens 58 utgang blir sendt til de to målekretsene 34 og 36 som er topp-følerkretser. Hver av kretsene 34, 36 innbefatter en integrert krets 70 som danner en topp-føler, til-svarende serieforbundet komparator og transistor. Utgangssig- - signalet blir ført til en forsterker 72. De mottatte signalene er det likerettede og forsterkede seismiske signalet tilført over lederen 74, et samplingsstyresignal som kommer fra styrekretsen 38 over transistoren 76 og et gjeninnstillings-styresig-nal som også kommer fra samplingsstyrekretsen over transistoren 78. Hver målekrets 34, 36 har en kondensator 80 med en liten lekkasjestrøm (en tantalkondensator). I løpet av driften blir kondensatoren 80 ladet til en spenning lik den seismiske bølges toppamplityde. Denne spenningen blir opprettholdt på grunn av den ubetydelige lekkasjestrømmen og på grunn av at den følgende forsterker 72 har en høy inngangsimpedans. Utgangssignalene fra målekretsene 34 og 36 blir ført til analog-dele-kretsen .44. The rectified and amplified seismic signal at the output of the rectifier and amplifier circuit 58 is sent to the two measuring circuits 34 and 36 which are peak sensor circuits. Each of the circuits 34, 36 includes an integrated circuit 70 which forms a peak sensor, corresponding to a series-connected comparator and transistor. The output signal is fed to an amplifier 72. The received signals are the rectified and amplified seismic signal supplied over the conductor 74, a sampling control signal coming from the control circuit 38 over the transistor 76 and a reset control signal also coming from the sampling control circuit over the transistor 78. Each measurement circuit 34, 36 has a capacitor 80 with a small leakage current (a tantalum capacitor). During operation, the capacitor 80 is charged to a voltage equal to the peak amplitude of the seismic wave. This voltage is maintained because of the negligible leakage current and because the following amplifier 72 has a high input impedance. The output signals from the measuring circuits 34 and 36 are fed to the analog dividing circuit .44.

Samplingsstyrekretsen 38 mottar i hovedsaken et synkronisasjons-signal ved inngangsterminalen 40, utgangssignalet fra komparatoren 64 til følerkretsen 32 og valgfritt et signal fra en vender 82 som muliggjør bruken av apparatet i en manuell eller automatisk modus. Hovedelementene til kretsen 38 er de monostabile kretsene 84, 86, 88, 90, 92 og 94 og flip-flop'ene 96 The sampling control circuit 38 mainly receives a synchronization signal at the input terminal 40, the output signal from the comparator 64 to the sensor circuit 32 and optionally a signal from a switch 82 which enables the use of the apparatus in a manual or automatic mode. The main elements of the circuit 38 are the monostable circuits 84, 86, 88, 90, 92 and 94 and the flip-flops 96

og 98.and 98.

Den monostabile kretsen 84 er tilpasset på den ene siden å styre tellekretsen 82 og på den andre siden å sende gjeninnstillings-pulser for å måle kretsene 34 og 36. Den monostabile kretsen 86 sender et åpningssignal til komparatoren 64 som forhindrer driften av komparatoren ved passering av den seismiske signaldelen som korresponderer med det utstrålte signalet (sammenligningsmetoden) eller både den utstrålte bølgen og den direkte bølgen (multippelmetoden). The monostable circuit 84 is adapted on the one hand to control the counter circuit 82 and on the other hand to send reset pulses to measure the circuits 34 and 36. The monostable circuit 86 sends an opening signal to the comparator 64 which prevents the operation of the comparator when passing the seismic signal part corresponding to the radiated signal (comparison method) or both the radiated wave and the direct wave (multiple method).

Den monostabile kretsen 88 styrer overføring av åpningssignalene av forutbestemt varighet til målingskretsene 34 og 36 slik at de suksessivt bestemmer toppamplityden til det mottatte signalet. Varigheten av målekretsenes åpningssignal og tidsintervallet som korresponderer med tellingen av kretsen 42 (som beskrevet nedenfor) blir styrt av de monostabile kretsene 90 og 92. En mono-stabil krets 94 styrer lagringen av koeffisienten som resulterer fra divisjonen i kretsen 44 ved hjelp av samplingssperrekretsen 46. Første flip-flop 96 mottar også synkroniseringssig-nalet og styrer tellerne til tellerkretsen 42. Flip-flop1 ets 98 tilstandsendring som reaksjon på signalet fra komparatoren 64 bevirker også tilstandsendringen til det første flip-flop'et 96 og trigging av driftsvinduene eller områdene til toppføler-kretsene som beskrevet nedenfor i nærmere detalj i forbindelse med operasjonen. The monostable circuit 88 controls transmission of the opening signals of predetermined duration to the measuring circuits 34 and 36 so that they successively determine the peak amplitude of the received signal. The duration of the opening signal of the measuring circuits and the time interval corresponding to the counting of the circuit 42 (as described below) are controlled by the monostable circuits 90 and 92. A monostable circuit 94 controls the storage of the coefficient resulting from the division in the circuit 44 by means of the sampling latch circuit 46 First flip-flop 96 also receives the synchronization signal and controls the counters of counter circuit 42. Flip-flop1's 98 state change in response to the signal from comparator 64 also causes the state change of first flip-flop 96 and triggering of the operating windows or ranges of the top sensor circuits as described below in more detail in connection with the operation.

Tellerkretsen 4 2 innbefatter tre justerbare teller forbundet parallelt og tilpasset til å levere et signal til den monostabile kretsen 88 ved slutten av tellingen som beskrevet nærmere The counter circuit 42 includes three adjustable counters connected in parallel and adapted to supply a signal to the monostable circuit 88 at the end of the count as described further

i forbindelse med driften av apparatet.in connection with the operation of the device.

Fig. 4 viser i nærmere detalj en del av den nedre delen på fig. 2, som korresponderer med analog/digitalomformeren 48, fremvisningsinnretningen 50, styrekretsen 52 og koblingskret-sen 54. Fig. 4 shows in more detail a part of the lower part of fig. 2, which corresponds to the analogue/digital converter 48, the display device 50, the control circuit 52 and the switching circuit 54.

På fig. 4 er den analoge/digitale omformeren 48 som mottar signalene fra samplingssperrekretsen betegnet med henvisningstallet 100. Denne kretsen innbefatter et annet vesentlig element, nem-lig en programmerbar hukommelse 102, f. eks. en integrert krets CD 6654. Styringen av den digitale fremvisningsinnretningens segmenter (ikke vist) blir sikret ved hjelp av tre styrekretser 104 som derved sikrer overføringen av data fra utgangen 106 In fig. 4 is the analog/digital converter 48 which receives the signals from the sampling blocking circuit designated by the reference number 100. This circuit includes another essential element, namely a programmable memory 102, e.g. an integrated circuit CD 6654. The control of the digital display device's segments (not shown) is ensured by means of three control circuits 104 which thereby ensure the transmission of data from the output 106

som utgjør skriverinngangen. Kretsen innbefatter dessuten en teller 108 (f. eks. en krets av typen CD 4024) og en mono-stabil krets 110. Utvekslingen mellom kretsen på fig. 4 og skriveren med hensyn til data blir bevirket via utgangen 106 which constitutes the printer input. The circuit also includes a counter 108 (e.g., a circuit of the CD 4024 type) and a mono-stable circuit 110. The exchange between the circuit of FIG. 4 and the printer with regard to data is effected via the output 106

som korresponderer med koden ASCII og hva angår styresignalene ved hjelp av forskjellige linjer vist på tegningen og som korresponderer med frigjøringssignalene (tilført den monostabile kretsen 110) med samplingssignalene (sendt ved hjelp av linjen 112), med signalene som indikerer karakterverdiene, etc. Alle disse kretsene og signalene er ikke beskrevet i detalj siden skriveren er kjent, dvs. en NIP UP 1800 skriver styrt ved hjelp-- which corresponds to the ASCII code and as regards the control signals by means of various lines shown in the drawing and which correspond to the release signals (supplied to the monostable circuit 110) to the sampling signals (sent by means of the line 112), to the signals indicating the character values, etc. All these the circuits and signals are not described in detail since the printer is known, i.e. a NIP UP 1800 printer controlled by--

av en mikroprosessor eller 8041 A serien, fremstilt av Intel. of a microprocessor or the 8041 A series, manufactured by Intel.

Der er naturligvis et utall andre fremvisningsinnretningerThere are, of course, countless other display devices

og skriveinnretninger som kan tilveiebringe resultatene i visuell form i skrevet eller ikke skrevet form fra de analoge signalene sendt av sperresamplingskretsen 46. and writing means which can provide the results in visual form in written or unwritten form from the analog signals sent by the latch sampling circuit 46.

Nå skal driften av apparatet ifølge oppfinnelsen bli betraktetNow the operation of the device according to the invention will be considered

i sammenheng med en seismisk undersøkelse. En strålingskilde,in the context of a seismic survey. A radiation source,

f. eks. en sonar, stråler ut seismiske bølger ved et frekvens-område fra 200 til 5000 Hz. Signalene mottatt av en hydrofon overføres til.en adderforsterker og så til et filter som avgir seismiske signaler, f. eks. av den typen vist på fig. 1, og som også er vist på fig. 5 og 6. e.g. a sonar, radiates seismic waves at a frequency range from 200 to 5000 Hz. The signals received by a hydrophone are transmitted to an adding amplifier and then to a filter that emits seismic signals, e.g. of the type shown in fig. 1, and which is also shown in fig. 5 and 6.

På fig. 5, som viser beregningen av refleksjonskoeffisientene ved hjelp av sammenligningsmetoden er kun den direkte bølgen og den engangs-reflekterte bølgen som korresponderer med delene 14 og 16 til det seismiske signalet av interesse. Når den seismiske bølgen er strålt ut, blir et synkroniseringssignal In fig. 5, which shows the calculation of the reflection coefficients by means of the comparison method is only the direct wave and the one-shot reflected wave corresponding to the parts 14 and 16 of the seismic signal of interest. When the seismic wave is radiated, a synchronization signal becomes

114 tilveiebragt og ført til inngangsterminalen 40 til apparatet. Den monostabile kretsen 86 styrer ved hjelp av synkroni-seringssignalet en sperreperiode slik at komparatoren blir åpnet kun etter en viss tidsperiode som antydet med bølgeformen 116. Komparatoren kan så arbeide, og når den mottar delen 14 til det seismiske signalet tilveiebringer den et signal vist med bølgeformen 118. Signalet når flip-flop1 ene 98 og 96 i tur og orden som vist med bølgeformene henholdsvis 120 og 122. Ved dette tidspunktet, som antydet med bølgeformene 128 og 130, styrer den monostabile kretsen 92 overføringen av åpningssignalet 132 til den første målekretsen 34^ Bølgeformen 124 indikerer signalet overført av den monostabile kretsen 88. Ved slutten av dens telleperiode overfører telleren en puls som vist ved 126. Den monostabile kretsen 92 overfører pulser betegnet med bølgeformene 128 og 130 som styrer åpningssignalet for den andre målekretsen 36 som antydet med bølgeformen 134. Ved dette øye-blikket blir de to målingene fullført. Bølgeformen 136 repre- 114 provided and fed to the input terminal 40 of the apparatus. The monostable circuit 86 controls by means of the synchronization signal a blocking period so that the comparator is opened only after a certain period of time as indicated by the waveform 116. The comparator can then operate, and when it receives the part 14 of the seismic signal it provides a signal shown by waveform 118. The signal reaches flip-flops 98 and 96 in turn as shown by waveforms 120 and 122, respectively. At this point, as indicated by waveforms 128 and 130, the monostable circuit 92 controls the transmission of the opening signal 132 to the first measurement circuit 34^ The waveform 124 indicates the signal transmitted by the monostable circuit 88. At the end of its counting period, the counter transmits a pulse as shown at 126. The monostable circuit 92 transmits pulses denoted by waveforms 128 and 130 which control the opening signal of the second measuring circuit 36 as indicated by the waveform 134. At this point the two measurements are completed. The waveform 136 repre-

senterer signalet for styring av driften av tellerne og bølge-formen 138 viser laststyringen av tellerne. centers the signal for controlling the operation of the counters and the waveform 138 shows the load control of the counters.

Fig. 6 er en lignende figur som fig. 5, men viser forskjellige operasjoner utført i løpet av beregningen av refleksjonskoeffisienten ved multippelmetoden. Samme henvisningstall som på Fig. 6 is a similar figure to fig. 5, but shows various operations performed during the calculation of the reflection coefficient by the multiple method. Same reference number as on

fig. 5 betegner samme bølgeformer. Forskjellen mellom fig. 5 og fig. 6 er faktumet at den monostabile kretsen 86 sperrer driften av komparatoren 64 i løpet av en tydelig lengre periode opp til et tidspunkt påfølgende den seismiske signaldelen som representerer den direkte bølgen 14. På denne måten blir sek-vensen beskrevet i sammenheng med fig. 5 utført følgende henholdsvis delene 16 og 20 som korresponderer med en-gang-reflektert bølge og to-ganger-reflektert bølge av sjøbunnen og ikke følgende seismiske signaldeler 14 og 1.6. Videre fortset-ter operasjonen på samme måte. fig. 5 denotes the same waveforms. The difference between fig. 5 and fig. 6 is the fact that the monostable circuit 86 blocks the operation of the comparator 64 during a clearly longer period up to a time following the seismic signal part representing the direct wave 14. In this way, the sequence is described in connection with fig. 5 performed the following respectively the parts 16 and 20 which correspond to the once-reflected wave and the twice-reflected wave of the seabed and not the following seismic signal parts 14 and 1.6. Furthermore, the operation continues in the same way.

Ved hjelp av de tre tellekretsene 42 og komparatoren 64 som detekterer tiden når det seismiske signalets del som er av interesse tilsynekommer, tilpasses dessuten samplingsstyrekretsen automatisk tiden når åpningssignalene for målekretsene blir ut-strålt, slik at apparatet følger automatisk fra en måling til neste den progressive dybdeendringen av den overvåkede grenseflaten. With the help of the three counter circuits 42 and the comparator 64 which detects the time when the part of the seismic signal that is of interest appears, the sampling control circuit is also automatically adapted to the time when the opening signals for the measuring circuits are emitted, so that the device automatically follows from one measurement to the next the progressive the depth change of the monitored interface.

Det tidligere beskrevne apparatet tillater bestemmelse av kunThe previously described apparatus allows the determination of only

en enkelt refleksjonskoeffisient ved ethvert gitt tidspunkt. Anordningen kan imidlertid bli ganske enkelt modifisert for å tillate bestemmelsen av refleksjonskoeffisienten for flere speil eller koeffisienten til samme speil beregnet i samsvar med to forskjellige metoder. Til nå er det kun behov for at apparatet innbefatter det nødvendige antall kretser identisk med kretsene vist på fig. 3. Det er fordelaktig at alle disse kretsene på fig. 3 er av denne grunn anbragt på ett innplug-ningskort. a single reflection coefficient at any given time. However, the device can be simply modified to allow the determination of the reflection coefficient of several mirrors or the coefficient of the same mirror calculated according to two different methods. Until now, it is only necessary for the apparatus to include the required number of circuits identical to the circuits shown in fig. 3. It is advantageous that all these circuits in fig. 3 is for this reason placed on one plug-in card.

Apparatet ovenfor beskrevet har blitt benyttet ved en seismisk The apparatus described above has been used in a seismic

undersøkelse og store reproduserbarheter har blitt funnet. Apparatet viser seg å være effektivt for sjøbunner opp til en dybde på 300-400 m. De tilveiebragte resultatene viste at apparatet var nøyaktig og pålitelig, og at resultatene kunne bli lett korrelert og sammenlignet med seismiske undersøkelsesresul-tat. investigation and great reproducibility have been found. The device proves to be effective for seabeds up to a depth of 300-400 m. The results provided showed that the device was accurate and reliable, and that the results could be easily correlated and compared with seismic survey results.

Selv om et apparat har blitt beskrevet, hvor de vesentlige operasjonene blir utført ved hjelp av analoge kretser, kan alle operasjonene bli utført digitalt. Digitalteknikker og kompo-nenter er i virkeligheten lettere å få tak i og har en lavere pris. Signalene må kun bli tilveiebragt i en digital form før behandlingen. De forskjellige styrefunksjonene blir så utført ved hjelp av en egnet programmert mikroprosessor. Although an apparatus has been described in which the essential operations are performed by means of analog circuits, all operations may be performed digitally. Digital techniques and components are actually easier to get hold of and have a lower price. The signals must only be provided in a digital form before processing. The various control functions are then carried out using a suitable programmed microprocessor.

Apparatet har blitt beskrevet i foreliggende beskrivelse med henvisning til bestemmelsen av refleksjonskoeffisienten til sedimentære lag siden disse dataene er svært nyttige for bestemmelsen av egenskapene til grunt farvann analysert før ut-førelse av undervannsarbeide slik som kabellegging eller byg-ging av havneanlegg. Apparatet er imidlertid egnet for kontinuerlig monosporings- seismisk teknikk benyttet ved oljeunder-søkelser. Den betraktede avstanden er da mye lengre og frekvensene for målingene er følgelig mindre. Apparatet ifølge oppfinnelsen kan imidlertid bli benyttet ved enkel tilpassing av de benyttede frekvensene ved vesentlig modifisering av perio-dene til de forskjellige monostabile kretsene og tellerne. The apparatus has been described in the present description with reference to the determination of the reflection coefficient of sedimentary layers since this data is very useful for the determination of the properties of shallow waters analyzed before carrying out underwater work such as laying cables or building harbor facilities. The device is, however, suitable for continuous monotracking seismic technique used in oil investigations. The considered distance is then much longer and the frequencies for the measurements are consequently smaller. The device according to the invention can, however, be used by simply adapting the frequencies used by substantially modifying the periods of the various monostable circuits and counters.

Claims

1. Automatic device for continuous real-time determination of the reflection coefficient of one or more interfaces with a seismic signal that includes at least two parts representative of the seismic waves, at least one of which has been reflected by an interface at least once, characterized in that the device includes: a sensing circuit (32) adapted to receive the seismic signal and provide a sensing signal when it detects the arrival of a first seismic signal portion representative of a seismic wave; a counter circuit (42) controlled by the sensor signal and adapted to generating a stop count signal after a predetermined time interval, a meter opening circuit (38) controlled successively by the sensor signal, then of the count signal and adapted each time to provide an opening signal of predetermined duration shorter than the predetermined time interval, a measurement circuit (34, 36) controlled by the opening signal and adapted to provide measurement signals, each representative of the maximum signal amplitude received during the duration of the corresponding opening signal, and a calculation circuit (44) adapted to receive measurement signals and process them to determine a value representative of reflection coefficient.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the counting circuit (42) has devices for adjusting the predetermined time interval.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring opening circuit (38) has a device for adjusting the predetermined duration of the opening signal.

4. Apparatus according to claims 1-3, characterized by a memory for storing measurement signals.

5. Apparatus according to any one of claims 1 - 4, characterized by a sampling control circuit (86) controlled by means of an external synchronization signal (40) and adapted to start the sensor circuit (32).

6. Apparatus according to any one of claims 1 - 5, characterized in that the sensor circuit (32) has a comparator (64) which provides the sensor signal when it determines that the seismic signal exceeds a predetermined threshold value.

7. Apparatus according to any one of claims 1 - 6, characterized in that the measuring circuit (34, 36) has two top sensor circuits (70), one of the top sensor circuits being controlled by means of a first opening signal and the other is controlled by a second opening signal.

8. Apparatus according to any one of claims 1-7, characterized by a display circuit (50) for displaying the display values that make up the reflection coefficients.

9. Apparatus according to any one of claims 1 - 8, characterized in that the seismic signal part corresponds to a direct seismic wave and that a second seismic signal part corresponds to a wave once reflected by a boundary surface.

10. Apparatus according to any one of claims 1 - 8, characterized in that the first seismic signal part is representative of a seismic wave that has been reflected only once by an interface and that the second seismic signal part is representative of a wave reflected several times times.

11. Apparatus according to any one of claims 1 - 10, characterized in that several counter circuits (42), several measuring aperture circuits (38) and several measuring circuits (34, 36) are arranged to determine several reflection coefficients which correspond either to several boundary surfaces or with a single interface, as different calculation methods are used.