Brevet FR2309854A1 — publié le 19761126

La présente invention concerne la prospection géophysique par la technique sismique et plus particulièrement un procédé et un appareil pour éliminer ou réduire l'effet des variations des caractéristiques du sol au voisinage de sa surface, au-dessous des géophones individuels disposés en réseau disperse. Lors de l'exploration géophysique par un processus utilisant des ondes sismiques, un certain nombre de géophones ou sismombtres sont disposés selon une certaine relation d'écartement en un réseau dispersé prédéterminé à la surface du sol. Chaque géophone engendre un signal électrique en réponse à l'énergie sismique transmise d ce géophone par le sol. De façon idéale, chaque géophone est en contact direct avec le sol, de telle sorte que le niveau des signaux de sortie de tous les géophones d'un réseau résultant de l'énergie sismique propagée verticalement soit uniforme. Toutefois, malheureusement, quand dës géophones sont répartis sur le sol, les caractéristiques du sol au voisinage de sa surface, au-dessous des géophones, dans la partie communément dénommée zone désagrégée varient souvent. Différentes caractéristiques au voisinage de la surface du sol, dans la zone ou couche désagrégée fournissent habituellement des efficacités de transmissions d'énergie sismique différentes, et il en résulte des variations dans les signaux de sortie d'un réseau de géophones. Par exemple, un ou plusieurs gophones d'un réseau peuvent se trouver sur une matière désagrégée ou non compactée, tandis que d'autres sont en contact direct avec une bonne formation detrinsmission de l'énergie, telle que des roches affleurantes.Ceci produit des variations dans l'énergie transmise èntre le sol èt les géophones, et par conséquent des variations dans l'amplitude des signaux produits par ces géophones, même lorsque la même quantité d'énergie sismique atteint la couche du sol voisine de la surface, sur laquelle les géophones reposent. Antérieurement, on a négligé les variations dans l'amplitude de la sortie des géophones individuels, et on a utilisé des circuits de commande de gain automatique pour éliminer les variations d'amplitude indésirables dans les signaux de sortie cumulés pour chaque réseau. Toutefois, l'obtention d'un signal à partir de chaque géophone ayant une amplitude qui est une indication sensible ment précise de l'énergie sismique reçue au voisinage de la surface du sol, au-dessous de chacue géophone, est considérée maintenant comme très importante pour l'interprétation de l'information reçue à partir des géophones.Des variations dans l'efficacité de transmission de l'énergie par le sol au voisinage de la surface de celui-ci, au-dessous des géophones d'un réseau, constitue l'une des raisons principales des variations de l'amplitude des signaux obtenues à partir des géophones et de l'incapacité des réseaux à supprimer le bruit indésirable dû à des ondes de surface Un but de l'invention est en conséquence de créer un procédé et un appareil pour régler la sortie de chaque géophone individuel d'un réseau de géophones afin de compenser les variations des caractéristinues du sol au voisinage de sa surface, au-dessous du géophone de telle sorte que l'amplitude du signal de sortie de chaque géophone soit une indication sensiblement précise de l'énergie sismique reçue par la couche désagrégée audessous du géophone. Un autre but de l'invention est de régler l'amplitude de chaque géophone d'un réseau de telle sorte pue la sortie de ce réseau ait une amplitude indiquant l'énergie sismique reçue par le réseau. Un autre but encore de l'invention est de régler la sortie de chaque géophone en utilisant le bruit ambiant reçu par chaque géophone pour indiquer l'efficacité de transmission de l'énergie de la couche désagrégée sous le géophone. L'invention est matérialisée dans un procédé pour régler l'amplitude de la sortie de chaque géophone d'un groupe de géophones afin de tenir compte des variations des caractéristiques de transmission de l'énergie de la couche de sol voisine de sa surface au-dessous des géophones, caractérisé'en ce qu'on détermine à partir de chaque géophone, un niveau de signal qui est produit par le bruit ambiant, on compare le niveau de signal de chaque géophone avec un niveau de signal de référence, et on rè gîn la ;;;or' 1e craque géophone proportionnellement au rapport entre le niveau de signal de bruit pour ce géophone et le niveau de signal de référence, de telle sorte que le niveau du signal de sortie de chaque géophone résultant de l'énergie sismique soit une indication sensiblement précise de l'énergie sismique atteignant la couche de sol superficielle au-dessous du géopho ne. L'invention concerne étalement un appareil pour régler l'amplitude de la sortie de chaque géophone d'un groupe de géophones, caractérisé en ce qu'il comprend des organes fournissant un signal à partir de chaque géophone du fait du bruit ambiant, des organes fournissant un signal de référence, des organes pour comparer le niveau du signal de bruit obtenu à partir de chaque géophone avec le niveau du signal de référence, et des organes réagissant au rapport entre les deux signaux pour régler la sortie de chaque géophone de sorte que le niveau du signal de sortie de tous les géophones va avoir une amplitude uniforme. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif permettra de mieux comprendre l'invention. La figure unique est une représentation schématique d'un mode de réalisation préféré de l'appareil pour la mise en oeuvre de l'invention. On a représenté le circuit associé à deux géophones seulement d'un réseau. On comprendra qu'on utilise habituellement un nombre de géophones bien supérieur à deux. Toutefois, le circuit de chacun d'eux sera semblable à celui représenté. Les sorties des géophones 1Q et 11 sont appliquées à des amplificateurs 12 et 13 par l'intermédiaire des conducteurs 14 et 15. Selon le procédé objet de l'invention, on obtient à partir de chaque géophone un signal qui est produit par le bruit ambiant. suivant le mode de réalisation représenté, un tel signal est obtenu en appliquant les sorties des amplificateurs 12 et 13 à des circuits de conditionnement de signaux 16 et 18 à travers des filtres passe-bandes 16a et 18a, par des conducteurs 17 et 19 respectivement. Habituellement, le signal produit par un géophone sous l'effet du bruit ambiant est relativerLent faible, même après avoir été amplifié. Par suite, des oyens sont prévus pour obtenir un signal d'intensité suffisante pour son utilisation, qui est pro ortionnel au signal fourni par le bruit ambiant. Cn peut parvenir à ce résultat de diverses manières. Dans le cas du mode de réalisation représenté, les circuits de conditionnement des signaux 16 et 18 effectuent ces opérations arithjnétiques sur des signaux de bruit. Tout d'abord, les filtres éliminent par -filtrage les fréoùencs indésirables. '.nsui- te, les signaux sont mis sous forme rectangulaire dans des circuits 16 et 18. Cn fait alors la moyenne des signaux rectangulaires. Dans certains cas, il peut être désirable d'effectuer à nouveau la moyenne des signaux mis en forme déjà traités en valeur moyenne. Ce signal est ensuite échantillonné pendant un laps de temps prédéterminé pour obtenir pour chaque géophone un signal de bruit ayant une intensité suffisante pour son utilisation dans ce circuit correcteur.Le laps de temps pendant lequel les signaux de bruit sont échantillonnés va varier bien entendu avec les conditions de bruit. Le niveau de la source de bruit ambiant dans le sol est supposé être constant au-dessous de chaque géophone d'un réseau. Par suite, les signaux de sortie pro venant des circuits de conditionnement de signaux 16 et 18 vont varier proportionnellement à l'efficacité de transrlission du signal de bruit à chaque géophone par la couche désagrégée qui se trouve au-dessous de ce géophone.En d'autres termes, si les caractéristiques du sol au-dessous du géophone 11 sont telles qu' une plus grande énergie dûe au bruit ambiant va être transmise relativement à ce qui est le cas pour le géophone 10, le signal produit par le circuit de conditionnement de signaux 18 va être proportionnellement plus fort que celui produit par le circuit de conditionnement de signaux 16. Le stade suivant au cours du procédé suivant l'invention consiste à comparer le signal de bruit de chaque géophone avec un signal de référence. Suivant le mode de réalisation représenté, les sorties des circuits de conditionnement de signaux 16 et 18 sont appliqués à des circuits comparateurs 20 et 21. Un signal de référence est fourni par un génerateur de signaux de référence 22 et est appliqué aux comparateurs 20 et 21 par le conducteur 23. Les circuits comparateurs sont étudiés de façon à fournir des signaux de sortie qui sont proportionnels au rapport entre les niveaux des signaux de bruit et le niveau du signal de référence. Le stade suivant, selon l'invention, consiste à régler la sortie de chaque géophone proportionnellement au rapport entre le niveau du signal de bruit pour ce geophone et le niveau du signal de référence, de telle sorte que le signal de sortie de claque géophone résultant de l'énergie sismique soit réglé individuellement pour compenser les caractéristi:'ues de la cou che désagrégée au-dessous de lui. Dans le cas du mode de réalisa tion représenté, les signaux de sortie des comparateurs 20 et 21 sont appliqués à des amplificateurs 12 et 13 par des conducteurs 24 et 25, pour ajuster les gains des amplificateurs de telle sor te que le gain de chaque amplificateur soit proportionnel au rap yort entre le niveau du signal de bruit fourni par le géophone qui lui est connecté et le niveau du signal de référence. Ainsi, le gain de chacun des amplificateurs connectés à chacun des géophones est associé à un signal de commande de gain qui est proportionnel au rapport entre le niveau du signal de bruit provenant de chacun des géophones et le niveau du signal de référence. Ainsi, le gain de chaque amplificateur associé à un géophone est tel que la sortiede cet amplificateur soit réglée pour compenser les caractéristiques particulières du sol au voisinage de la surface, au-dessous du géophone.Une fois cette opération effectuée, l'énergie sismique peut être transmise au sol de toute manière classique, par exemple par une charge explosive, et quand cette énergie sismique atteint le réseau des géophones, l'amplitude du signal de sortie de chaque géophone du groupe va être automatiquement préréglée par la valeur de gain assignée à l'amplificateur connecté à chaque géophone, de sorte que l'amplitude du signal de sortie de chaque géophone du groupe va être la même et va fournir ne indication sensiblement précise de l'énergie sismique atteignant la couche superficielle du sol au-dessous du géophone. Par suite du réglage de la sortie de chaque géophone suivant l'invention, des variations quelconques dans les signaux de sortie des géophones, du fait de différences structurelles résultant des tolérances de fabrication, sont également supprimées. On voit à la lecture de ce qui précède que l'invention est parfaitement adaptée en vue d'atteindre les buts et objectifs indiqués précédemment, et qu'elle fournit d'autres avantages qui apparaissent de façon évidente et qui sont inhérents au procédé et à l'appareil. On comprendra que certaines caractéristiques et combinai sons élémentaires peuvent également être utilisées indépendam ment d'autres caractéristiques et combinaisons élértuentaires, et que des modifications peuvent être apportées au mode de réalisa tion décrit, dans le domaine des équivalences techniques, tout cela sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour régler l'amplitude de la sortie de cha que géophone d'un groupe xe géophones afin de tenir compte des variations des caractéristiques de transmission de l'énergie de la couche du sol voisine de sa surface au-dessous des géophoncs, caractérisé en ce qu'on obtient, à partir de chaque géophone, un niveau de signal qui est produit par le bruit ambiant, on com pare le niveau de signal de chaque géophone avec un niveau de si gnal de référence, et on règle la sortie de chaque géophone pro portionnellement au rapport entre le niveau de signal de bruit pour ce géophone et le niveau de signal de référence, de telle sorte que le niveau du signal de sortie de chaque géophone ré sultant de l'énergie sismique soit une indication sensiblement précise de l'énergie sismique atteignant la couche superficiel le du sol au-dessous du géophone. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on obtient le signal de bruit en conditionnant individuel lement le signal provenant de chaque géophone du fait du bruit ambiant et en échantillonnant le signal pendant un laps de temps prédéterminé, pour obtenir un signal ayant le niveau désiré. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amplifie en outre le signal de sortie de chaque géopho ne et en ce que le réglage de la sortie de chaque géophone com prend un ajustement de l'amplification de cette sortie propor tionnellement au rapport entre le niveau de signal de bruit et le niveau de signal de référence. 4.- Procédé pour régler la sortie de chaque géophone d'un groupe afin dè tenir compte des variations dans les carac téristiques de transmission de l'énergie de la couche du sol voisine de sa surface au-dessous des géophones, caractérisé en ce qu'on détermine le signal produit par chaque géophone du fait du bruit ambiant pendant un laps de temps prédéterminé, pour obtenir un niveau de signal pour chaque géophone, qui diffère des signaux de bruit des autres géophones proportionnellement aux variations dans les caractéristiques de transmission de l'e- nergie de la couche du sol voisine de sa surface au-dessous des géophones, on compare le niveau de signal de bruit de chaque géo phone avec un niveau de signal de référence, et onutilise le rapport entre le niveau de signal de bruit et le niveau de si gnal de référence pour chaque géophone pour régler la sortie de ce géophone afin de tenir compte des différences des caractéristiques du sol entre ce géophone et les autres, de sorte que les signaux produits par tous les géophones vont avoir des amplitu- des constituant une indication sensiblement précise de l'énergie sismique atteignant la couche superficielle du sol sous les géophones. 5.- Appareil pour régler l'amplitude de la sortie de chaque géophone d'un groupe de géophones afin de tenir compte des variations des caractéristiques de transmission de l'énergie de la couche superficielle du sol au-dessous des géophones, caractérisé en ce qu'il comprend des organes fournissant un signal à partir de chaque géophone du fait du bruit ambiant, d'autres organes fournissant un signal de référence, de organes pour comparer le niveau du signal de bruit obtenu à partir de chaque géophone avec le niveau du signal de référence, et des organes réagissant au rapport entre les deux signaux pour régler la sortie de chaque géophone d teli sart e niveau du signal de sortie de tous les géophones ait une amplitude uniforme. 6.- Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les organes fournissant le signal de bruit comprennent dés moyens pour conditionner la sortie du géophone du fait du bruit ambiant et des moyens pour échantillonner le signal pendant un laps de temps prédéterminé. 7.- Appareil pour régler la sortie de plusieurs géophones afin de tenir compte des variations dans la faculté de transmission de l'énergie de la couche désagrégée au-dessous des géophones, caractérisé en ce qu'il comprend des organes fournissant un signal à partir de chaque géophone sous l'effet du bruit ambiant, d'autres organes fournissant un signal de référence, des organes fournissant un signal de correction pour chaque géophone, qui et proportionnel au rapport entre le niveau de bruit pour ce géophone et le niveau du signal de référence, et des or oanes réagissant au signal de correction destiné à chaque géophone pour assurer un réglage fixe de la sortie du géophone, qui est indépendant de l'énergie sismiaue reçue, de sorte que la sortie de tous les géophones va être sensiblement uniforme malgré les variations dans la faculté de transmission de l'énergie de la couche désagrégée au-dessous des géophones.