Brevet FR2578654A1 — publié le 19860912

La présente invention concerne un procédé de marquage de stations sismiques pour l'exploration en profil continu, ainsi que des équipements pour sa mise en oeuvre. L'exploration en profil continu est une méthode consistant à placer sur le terrain, le long d'un profil à explorer, un très grand nombre de stations sismiques , toutes reliées à une ligne principale de transmission de signaux sismiques, généralement par transmission multiplexée. Chacune des stations regroupe un ensemble de géophones reliés en série-parallèle à un boîtier de multiplexage permettant la transmission des signaux recueillis vers un poste centralisé pour analyse et enregistrement des informations. Le poste centralisé (en pratique, un camionlaboratoire) est relié à un point quelconque de la ligne principale de transmission, et dispose d'un équipement démultiplexeur permettant de restituer les signaux sur autant de lignes distinctes. Dans une exploration "en profil continu", les lignes alimentent les entrées d'un commutateur comportant un nombre inférieur de sorties, par exemple 120 sorties. Au moyen de ce commutateur, on sélectionne donc par exemple 120 stations successives sur les stations branchées en place sur le terrain ; les signaux correspondants sont analysés et enregistrés simultanément, par exemple au moyen d'un enregistreur magnétique à 120 canaux. Le poste centralisé comporte également des équipements de gestion de la source sismique (gui peut être située à proximité ou à distance) On notera que, bien que dans la présente description, les termes "tir" et "mise à feu" soient employés, 1' invention n'est pas limitée aux sources sismiques explosives, mais concerne également la prospection par méthode vibrosismique, la source sismique étant alors une source de vibrations commandée par un signal pilote de caractéristiques connues. D'un tir au suivant, on déplace le commutateur d'un pas, de sorte que la configuration de capteurs reliés à l'enregistreur reste la même, à une translation d'une ou plusieurs stations près. Simultanément, la - source sismique est déplacée de la même valeur sur le terrain. Une difficulté pratique liée à cette méthode vient du fait que, dans les régions habitées ou d'accès difficile, il n'est pas toujours possible de procéder méthodiquement, pas à pas, à la commutation successive des groupes de stations : il est parfois nécessaire de progresser de deux pas au lieu d'un (car on ne peut placer la source sismique à l'endroit voulu ; il faut donc abandonner cette série de mesures), ou de revenir en arrière (pour répéter une mesure, ou simplement pour des commodités pratiques de mise en place de la source sur le terrain). Du fait de cette progression à incrément variable ou même négatif interviennent fréquemment des erreurs de connexions : l'opérateur manoeuvre le commutateur d'un incrément qui ne correspond pas au déplacement de la source sur le terrain, ou encore les branchements des stations à la ligne principale sont décalés ou intervertis. Si l'erreur est repérée, elle peut être rattrapée par programme au moment du traitement des données enregistrées, qui se fait en temps différé ; ce rattrapage entraîne cependant un coût et des délais supplémentaires (l'opérateur doit remplir un bordereau de correction de mesures). Si l'erreur n'est pas repérée, l'image géologique obtenue est faussée et peut conduire, sur l'image interprétée, à l'apparition de failles fictives dont il est souvent difficile de déceler llorigine dans une erreur de manipulation. Pour remédier à cette difficulté, l'invention propose un procédé de marquage de certaines stations sismiques applicables à une exploration en profil continu, où N stations, affectées chacune d'un numéro de station propre et invariable, sont réparties sur le terrain le long d'une ligne principale de transmission de signaux sismiques et d'une ligne auxiliaire de transmission de signaux de service reliant ces stations à un poste centralisé d'analyse et d'enregistrement à n voies, n stations successives parmi les N stations étant connectées sélectivement et respectivement aux n voies du poste centralisé. Selon l'invention, ce procédé consiste à : - à l'instant du tir, émettre un signal d'interrogation sur la ligne auxilaire, - pour certaines stations privilégiées, détecter ce signal d'interrogation et émettre en réponse un signal de marquage renvoyé sur la ligne principale, de manière que, pour les stations privilégiées appartenant au groupe de n stations connectées, le signal de marquage apparaisse sur l'enregistrement de la voie correspondante comme un signal précurseur du signal sismique. De préférence, les stations privilégiées sont choisies de manière que les numéros qui leur sont affectés forment une suite arithmétique de raison r Ainsi, on peut par exemple convenir de marquer toutes les stations dont le numéro est un multiple de 50 ; le numéro de station apparaissant sur l'enregistre ment, il sera très facile à l'opérateur de vérifier que, pour toutes les stations dont le numéro est un multiple de 50 - et pour elles seules - , il apparaît un signal de marquage sur l'enregistrement. A défaut, le tir pourra être immédiatement recommencé apres avoir retrouvé et éliminé l'erreur de connexion ainsi révélée. On peut même envisager que le programme de traitement des signaux en temps différé vérifie la conformité du branchement en détectant le signal de marquage et effectue les corrections nécessaires ou exclut du calcul final les séries de mesures pour lesquelles une connexion erronée a pu être détectée. De préférence, r Dans le cas où l'exploration est réalisée selon une méthode vibrosismique à partir d'une source de vibrations commandée par un signal pilote, le signal d'interrogation est avantageusement constitué par une fraction du signal pilote, le signal de marquage étant alors constitué par cette même fraction du signal pilote, amplifiée et réémise par la station privilégiée, de manière à faire apparaître sur l'enregistrement de la voie correspondante un signal reconnaissable, résultant de l'intercorrélation du signal de marquage et du signal pilote. L'invention concerne également un équipement de station pour la mise en oeuvre du procédé précité, destiné à chacune des stations privilégiées des N stations en place sur le terrain, et comprenant - des moyens récepteurs et détecteurs du signal d'interrogation émis sur la ligne auxiliaire, - des moyens émetteurs d'un signal de marquage sur la ligne principale, coopérant avec les précédents pour émettre sélectivement un signal de marquage lors de la détection du signal d'interrogation. L'invention concerne également l'équipement de poste centralisé correspondant, comprenant - des moyens récepteurs et détecteurs d'un signal d'ordre de mise à feu, - des moyens émetteurs d'un signal d'interrogation sur la ligne auxiliaire, pendant une durée prédéterminée suivant la réception du signal d'ordre de mise à feu. De préférence, ce dernier équipement comprend en outre des moyens retardateurs du signal d'ordre de mise à feu pendant une durée au moins égale à celle de la durée d'émission du signal d'interrogation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles . la figure 1 est une vue schématique des stations sismiques placées le long du profil à explorer, . la figure 2 montre plus en détail l'une de ces stations sismiques, . la figure 3 est un schéma synoptique du poste centralisé avec l'équipement associé permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention, la figure 4 est un synoptique du boîtier additionnel dont sont pourvues chacune des stations privilégiées dans le procédé de l'invention, . la figure 5 montre une série d'enregistrements des signaux sismiques correspondant à l'une des stations privilégiées, avec le signal de marquage associe. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement les différentes stations sismiques installées le long du profil à explorer. Chacune de ces stations est affectée d'un numéro propre (on a illustré seulement certaines stations parmi l'ensemble de celles en place sur le terrain, par exemple des stations dont le numéro est compris entre 299 et 500). Toutes ces stations sont reliées ensemble par une ligne commune, en fait composée d'une ligne principale 40 de transmission du signal sismique sous forme multiplexée, et d'une ligne auxiliaire 50 pour des informations de service, généralement une simple paire téléphonique. La figure 2 représente plus précisément l'une de ces stations : une série de géophones 10 sont reliés ensemble en série-parallèle de manière à produire un signal sismique SS sur une ligne 20 en entrée d'un boîtier de multiplexage 30. Ce boîtier est relié à la ligne principale 40, de manière à multiplexer le signal SS aux signaux déjà transmis sur cette ligne depuis les stations précédentes (en pratique, cette ligne principale multiplexée est une ligne bidirectionnelle pour permettre la gestion centralisée de chacun des boîtiers de multiplexage ; cette gestion est en elle-même classique et ne sera pas décrite en détail ici). L'équipement précédemment décrit est le même pour toutes les stations. Par contre, pour certaines stations privilégiées - par exemple toutes les stations dont le numéro est un multiple de 50 - on rajoute en dérivation un boîtier 100, qui sera décrit par la suite en référence à la figure 4. Ce boîtier comporte deux prises : l'une est branchée en dérivation sur la ligne 20 reliée à l'entrée du boîtier de multiplexage ; l'autre est branchée en dérivation sur la paire téléphonique 50. La figure 3 montre schématiquement l'appareillage du poste centralisé PC : classiquement, les informations multiplexées sur la ligne 40 alimentent un dé multiplexeur 41 disposant en sortie d'autant de lignes distinctes qu'il existe de stations sur le terrain, par exemple au nombre de 1024. Un commutateur 70 permet de sélectionner par exemple 120 lignes sur ces 1024, pour alimenter une unité centrale 80 permettant l'analyse simultanée de 120 canaux et leur visualisation sur un moniteur 81 ou leur enregistrement au moyen d'un enregistreur multicanal 82. La paire téléphonique 50 permet, via un circuit d'interface 51 et un combiné téléphonique 52, à l'opérateur du poste centralisé de communiquer avec un assistant sur le terrain chargé de l'installation, du branchement ou de l'enlèvement des différentes stations sismiques. A cet ensemble 60, classique en lui-même, on adjoint un équipement 200 permettant l'émission d'un signal caractéristique à l'instant du tir : l'ordre de mise à feu OMF, transmis par un étage 210, colzmande un oscillateur 220 capable de générer un train d'impulsions, par exemple à 100 kHz. Ce train d'impulsions est transmis à un targe de puissance 240, puis par un relais 250 i la ligne auxiliaire 50, constituant ainsi le signal d'interrogation SI. Ce signal d'interrogation n'est délivré que pendant une durée prédéterminée, par exemple pendant 100 ms. A cet effet, le relais 250 est commandé par une bascule bistable 260 armée par le signal de mise à feu en sortie de l'amplificateur 210 et désarmée par le signal délivré par un étage temporisateur 270 également alimenté par le signal OMF. L'étage temporisateur 270 fonctionne par exemple sous le contrôle d'une horloge à quartz 271 à 1 MHz alimentant un diviseur 272 ; un afficheur à roues codeuses 273 permet de sélectionner très exactement la durée de fonctionnement de l'étage retardateur 270. Dans certains cas, le temps mort existant entre l'ordre de mise à feu et l'arrivée de la première information sismique est suffisant pour loger le train d'impulsions correspondant au signal d'interrogation SI ; par contre, dans d'autres cas, on préfère retarder l'ordre de mise à feu pour émettre ce signal. La source sismique est alors commandée par le signal OMF' en sortie de l'étage temporisateur 270. La figure 4 illustre schématiquement la constitution du boîtier 100 dont sont pourvues les stations privilégiées précitées : le signal d'interrogation SI,émis par le poste centralisé et transmis sur la ligne auxiliaire 50,est capté et amplifié par l'étage 110, et détecté par l'étage 120 ; le signal issu de cet étage détecteur arme une bascule bistable 130 commandant un oscillateur déclenché 140, par exemple un oscillateur à 40 Hz (fréquence comprise dans la bande passante habituelle des signaux sismiques). Cet oscillateur est bloqué à nouveau après écoulement d'un certain délai ; ce blocage est par exemple réalisé par comptage du nombre d'impulsions au moyen d'un circuit 150 qui vient désarmer la bascule 130 : avec un diviseur par 4 et un signal de 40 Hz, on fait fonctionner ainsi l'oscillateur pendant 100 ms. Le signal délivré par cet oscillateur est transmis par l'amplificateur 170 vers la ligne 20 reliée à lientrée du boîtier multiplexeur de la station. Ainsi, le signal de marquage SM sera ajouté au signal sismique SS pour être transmis sur la même voie. Cette méthode valable aussi bien en explosif qu'en vibrosismique nécessite cependant une possibilité de variation de la fréquence injectée à l'entrée du boîtier multiplexeur, dans le cas de l'utilisation d'un corrélateur. En effet, pour que l'on retrouve à la sortie du corrélateur un signal reconnaissable, il faut que la fréquence à l'entrée soit aussi proche que possible de la fréquence du début du signal pilote. Dans tous les cas, le signal de marquage se retrouvera sur les enregistrements et sur le moniteur du poste centralisé, ce qui permettra de repérer quelles sont les stations multiples de 50 soit immédiatement par l'opérateur, soit ultérieurement au centre de traitement, à partir des enregistrements des signaux sismiques. Ces enregistrements sont visualisés sous la forme indiquée figure 5, où l'on a porté, en fonction du temps, l'amplitude des signaux sismiques délivrés par une station déterminée, en l'espèce une station dont le numéro est un multiple de 50. D'un tir à l'autre, on a décalé vers le haut les différents enregistrements. On voit clairement apparaître, pendant les 100 premières millisecondes, le signal de marquage SM émis par le boîtier associé à cette station. Pour l'un des tirs, ce signal de marquage est absent, révélant une erreur de connexion. Inversement, pour les stations non multiples de 50, on ne verra apparaître aucun signal de marquage pendant les 100 premières millisecondes, sauf erreur de connexion. Par recoupement automatique entre les erreurs détectées correspondant à un même tir, il est possible de redresser entièrement les erreurs par permutation des enregistrements anormaux. Le procédé selon l'invention permet en fait de redresser deux types d'erreurs les erreurs de branchement des stations sur le terrain, ainsi que celles de positionnement du dispositif de connexion, lorsqu'on passe d'un tir au suivant, en particulier avec des pas d'avancement irréguliers ou négatifs, mais également les erreurs de branchement physique de l'enregistreur, qui produisent un décalage ou une inversion des enregistrements non plus épisodique, mais systématique. Un tel type d'erreurs est d'autant plus difficile à détecter qu'elles produisent des résultats homogènes d'un tir à l'autre. Elles n'en sont pas moins fréquentes, notamment en terrain accidenté ou buissonneux, lorsqu'il est nécessaire de déporter le poste centralisé par rapport au pro fil le long duquel sont réparties les stations sismiques il se produit alors une erreur sur le point de branchement sur la ligne principale de la rallonge reliant celle-ci au poste centralisé. En liant le marquage du signal sismique à la station sismique (donc à la position sur le terrain) et non plus à la position du poste centralisé sur la ligne principale, l'invention permet d'éliminer systématiquement ce type d'erreur : on s'apercevra très rapidement que les signaux marqués sont tous des signaux du type (k.50) + 1 ou (k.50) - 1, etc. REVENDICATIONS 1. Un procédé de marquage de stations sismiques pour l'exploration en profil continu, où N stations, affectées chacune d'un numéro de station propre et invariable, sont réparties sur le terrain le long d'une ligne principale (40) de transmission de signaux sismiques (MPX) et d'une ligne auxiliaire (50) de transmission de signaux de service (TEL) reliant ces stations à un poste centralisé (PC) d'analyse et d'enregistrement à n voies, n stations successives parmi les N stations étant connectées sélectivement et respectivement aux n voies du poste centralisé, caractérisé en ce qu'il consiste à - à l'instant du tir, émettre un signal d'interrogation (SI) sur la ligne auxiliaire, - pour certaines stations privilégiées, détecter ce signal d'interrogation et émettre en réponse un signal de marquage (SM) renvoyé sur la ligne princi pale, de manière que, pour les stations privilégiées appartenant au groupe de n stations connectées, le signal de marquage apparaisse sur l'enregistrement de la voie correspondante comme un signal précurseur du signal sismique. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les stations privilégiées sont choisies de manière que les numéros qui leur sont affectés forment une suite arithmétique de raison r 3. Un procédé selonla revendication 2, caractérisé en ce que r 4. Un procédé selon la revendication 1, da; lequel l'exploration est réalisée selon une méthode vibrosismique à partir d'une source de vibrations commandée par un signal pilote, caractérisé en ce que le signal d'interrogation (SI) est constitué par une fraction du signal pilote (SW), le signal de marquage (SM) étant alors constitué par cette même fraction du signal pilote, amplifiée et réémise par la station privilégiée, de manière à faire apparaître sur l'enregistrement de la voie correspondante un signal reconnaissable, résultant de l'întercorrélation du signal de marquage et du signal pilote. 5. Un équipement de station pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, destiné à chacune des stations privilégiées des N stations en place sur le terrain, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens récepteurs (110) et détecteurs (120) du signal d'interrogation (SI) émis sur la ligne auxi liaire, - des moyens émetteurs (170) d'un signal de marquage sur la ligne principale, coopérant avec les précé dents pour émettre sélectivement un signal de mar quage (SM) lors de la détection du signal d'interro gation. 6. Un équipement de poste centralisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens (210) récepteurs et détecteurs d'un signal d'ordre de mise à feu (OMF), - des moyens (240) émetteurs d'un signal d'interroga tion (SI) sur la ligne auxiliaire, pendant une durée prédéterminée (AT) suivant la réception du signal d'ordre de mise à feu. 7. Un équipement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (270) retardateurs du signal d'ordre de mise à feu pendant une durée au moins égale à celle de la durée d'émission du signal d'interrogation.