Brevet FR2590684A1 — publié le 19870529

-1 - DISPOSITIF POUR LA RECEPTION DE SIGNAUX SISMIQUES ET LEUR A UN SYSTEME CENTRAL DE COMMANDE ET D'ENREGISTREMENT L'invention a pour objet un dispositif pour recevoir sismiques et Les transmettre à un système central de d'enregistrement. TRANSMISSION des signaux commande et - Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de réception et de transmission o les signaux reçus par une pluralité de capteurs répartis à l'intérieur des éléments successifs d'une flûte sismique de grande longueur, sont regroupés préalablement à leur transmission dans des appareils d'acquisition électroniques. Les signaux reçus par chacun des appareils d'acquisition durant un même cycle d'émission-réception, sont échantillonnés, numérisés et enregistrés. A l'issue de chaque cycle et sur commande du système central, les différents appareils d'acquisition transmettent l'un après l'autre et séquentiellement les données qu'ils ont collectées sur une ou plusieurs voies de transmission commune(s). - 2 - Les appareils électroniques d'acquisition sont disposés par exemple dans des boitiers rigides intercalés entre les éléments de la flûte sismique. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet français 2.471.088. La tendance actuelle dans le domaine de la géophysique est à l'allongement des flûtes sismiques. L'accroissement du nombre total de récepteurs permet à la fois de réduire l'intertrace, c'est-à-dire l'intervalle entre deux emplacements successifs du profil sismique étudié, restitués par deux traces d'enregistrement adjacentes et aussi, par combinaison et traitement des signaux enregistrés, d'accroître la finesse de restitution des enregistrements. Le nombre d'appareils électroniques intercalés et la densité d'intégration de composants qui y sont contenus, augmente. L'alourdissement des boitiers qui en résulte présente de nombreux inconvénients particulièrement en prospection sismique marine o les flûtes sont constituées d'une pluralité d'éléments remplis d'un liquide de densité inférieure à celle de l'eau, qui leur assure une certaine flottabilité. La présence de boitiers relativement lourds entre les éléments rend encore plus inégale la répartition des masses, ce qui a pour effet d'accroître la trainée et par conséquent les bruits parasites d'écoulement qui viennent se superposer aux signaux utiles. La longueur des liaisons entre capteurs et appareils d'acquisition qui peut atteindre pour certains plusieurs dizaines de mètres, augmente considérablement leur sensibilité aux signaux parasites. Ceci est particulièrement vrai dans le cas o l'on utilise dans les flûtes des récepteurs acoustiques autres que des capteurs à céramiques et en -3 particulier des hydrophones de grande Longueur et de structure continue, dont la capacité est plus faible, à sensibilité égale. Le dispositif selon l'invention permet d'éviter les inconvénients cidessus mentionnés. Il comporte un ensemble d'appareils d'acquisition adaptés chacun à collecter des signaux reçus par un ensemble de récepteurs sismiques, à les numériser et à les transmettre séquentieLLement au système central de commande et d'enregistrement par des lignes de transmission communes. Il est caractérisé en ce que chaque récepteur sismique est associé à un module électronique disposé dans son voisinage pour l'amplification et le filtrage des signaux qu'il reçoit du récepteur, chaque appareil d'acquisition recevant sélectivement des signaux amplifiés et filtrés depuis une pluralité de modules électroniques, par l'intermédiaire d'un câble de transmission analogique. Avec une telle structure décentralisée o les fonctions de préamplification et de filtrage des signaux sismiques sont réalisés à proximité de chaque récepteur, les appareils d'acquisition ne conservent que les fonctions de numérisation, de mémorisation et de transmission multiplexée. On réalise ainsi une meilleure répartition des fonctions et à volume de boitier égal, on peut augmenter les capacités d'acquisition de chaque appareil et le rendre compatible avec des éléments de flûte plus longs ou contenant plus de récepteurs. Suivant un mode de réalisation, le dispositif de réception est une flûte sismique marine constituée d'une série d'éléments raccordés les uns aux autres par des boitiers intercalés, une partie au moins de ces boitiers contenant les appareils d'acquisition, les récepteurs -4 - sismiques et Les modules électroniques associés étant répartis à l'intérieur des éléments de fLûte et raccordés aux appareils d'acquisition disposés dans des boitiers intercalés, La Liaison sélective de chaque module électronique sur un des câbles de transmission analogique étant effectuée par application sur des Lignes de transmission de signaux de commande issus de l'appareiL d'acquisition correspondant. La dispersion des modules électroniques à l'intérieur des sections de flûte, au voisinage des récepteurs, permet d'obtenir une meilleure répartition des masses et par conséquent un meilleur équilibre dans l'eau, ce qui diminue les bruits parasites d'écoulement. Les éléments électroniques étant mieux répartis, on diminue aussi les risques de panne liés à La très forte concentration. On remarque en outre que les signaux sismiques captés par les récepteurs d'un même élément de flûte empruntent un câble de transmission analogique commun. Le total de lignes de transmission contenu dans un même élément de fLûte est par conséquent très inférieur à celui que L'on observe généraLement dans les flûtes. Les risques de panne Liés à la multiplicité de lignes se trouvent donc fortement réduits. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif apparaitront à la lecture de La description d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non Limitatif, en se reportant aux dessins annexés o: - la figure 1 représente schématiquement une flûte sismique marine remorquée en immersion, - la figure 2 représente de façon très schématique une section de flûte sismique et un boitier d'extrémité contenant un appareil d'acquisition de données sismiques, - 5 - - la figure 3 représente Le schéma synoptique d'un module électronique associé à un récepteur quelconque d'une section de flûte, et - la figure 4 représente le schéma synoptique d'un dispositif d'acquisition de données disposé dans un des boitiers intercalés entre les éléments d'une flûte sismique. La flûte sismique schématisée à la figure 1 comporte une gaine souple 1 constituée d'une série d'éléments F F2...F..Fm contenant chacun i 2" i''m un ensemble de récepteurs sismiques, ces éléments étant raccordés les uns aux autres par des boitiers de raccordement G1, G2...Gi---Gm contenant des dispositifs d'acquisition de signaux. La flûte sismique est remorquée en immersion par un navire 2 comportant un système central de commande et d'enregistrement. Un tel ensemble est décrit par exemple dans Le brevet français précité 2.471.088. L'élément de flûte F. schématisé à la figure 2 comporte un ensemble de récepteurs sismiques S1, S2.Sk,S SSk,S n répartis à intervalles réguliers sur toute sa longueur et associés respectivement à des modules électroniques M1, M2...Mki, Mk, Mk+I...Mn. Chacun d'eux comporte (Fig. 3) un filtre passe-bas anti-repliement 3 et un filtre coupe-bas 4 interconnectés en série. Les signaux délivrés par le récepteur associé S k sont appliqués aux filtres 3 et 4. La sortie du filtre 4 est connectée à l'entrée d'un amplificateur inverseur 5. Les sorties du filtre 4 et de l'amplificateur 5 sont appliqués aux entrées e1, e2 d'un commutateur électronique à deux voies 6. Les sorties Vl, v2 du commutateur 6 sont respectivement connectés à -6 deux fils conducteurs I1 et l2 d'une ligne bifilaire blindée constituant un bus analogique BA. L'entrée de commande e du commutateur électronique 6 est connectée à c une première sortie d'un basculeur bistable 7. Une première entrée de celui-ci est connectée à une ligne LH courant tout le long de la section de flûte Fk qui véhicule un signal d'horloge H. Une seconde entrée du basculeur bistable 7 est connectée à une section de ligne Ck provenant du module électronique précédent Mk_1. La sortie complémentaire du basculeur 7 est connectée à la seconde entrée du basculeur identique contenu dans le module électronique suivant Mk+1. L'application aux lignes l1, l2 du bus analogique de deux signaux en opposition de phase, l'un prélevé à la sortie du filtre 4, l'autre à la sortie de l'amplificateur inverseur 5, permet comme il est bien connu, de rejeter les signaux en mode commun et en particulier les signaux parasites. Un câble multi-conducteurs ou bus numérique BN connecté à une première extrémité au dispositif central de commande et d'enregistrement installé sur le navire 2, est disposé tout le long de la flûte sismique 1. Il est utilisé pour les transferts de signaux de commande numérisés vers les différents appareils d'acquisition de la flûte depuis le dispositif central et en retour pour transférer vers celui-ci les données sismiques acquises à l'issue de chaque cycle d'enregistrement. Le bus analogique BA (Fig. 2) est connecté, à une extrémité de l'élément de flûte Fi, à un appareil d'acquisition Ai. Les signaux présents sur le bus BA sont appliqués à l'entrée d'un amplificateur à gain variable 8 (Fig. 4). Un tel amplificateur -7 sismique à gain variable est décrit dans Les brevets français 2.469.040 ou 2.487.603. Les signaux amplifiés issus de l'amplificateur 8 sont numérisés dans un convertisseur analogique-numérique 9 puis ranges dans un organe de mémorisation 10. L'appareil d'acquisition A. comporte également un ensemble de décodage et de commutation 11 adapté à décoder Les signaux d'adresse et de commande circulant sur le bus numérique BN- Lorsque l'appareil d'acquisition Ai est concerné, l'ensemble 11 connecte l'organe de mémorisation 10 au câble BN, de manière que les signaux numérisés qui ont été collectés, soient transférés vers le système central d'enregistrement sur le navire. L'ensemble de décodage et de commutation est adapté également à détecter et reconstituer des signaux de synchronisation provenant du système central par l'intermédiaire du bus numérique BN. Ces signaux de synchronisation sont appliqués à un élément horloge 12 adapté à créer le signal d'horloge H et à le transférer sur la ligne lH (Fig. 2), ainsi qu'un signal D de même fréquence que le signal d'horloge H et décalé par rapport à celui-ci, ce signal D étant émis sur la section de ligne C1 vers le premier module M1. Le dispositif fonctionne de la manière suivante: Les signaux sismiques captés par les récepteurs S1 à Sn de chaque élément de flûte, en réponse aux ondes émises par une source sismique remorquée par le navire et renvoyées par les discontinuités du sous-sol, sont amplifiées et filtrées dans les modules électroniques associés (M1 - Mn). - 8 - Une impulsion D émise sur la section de ligne C1 par l'élément horloge 12-de chaque dispositif d'acquisition (Fig. 4) actionne Le basculeur bistable 7 du premier module M1 (Figs 2, 3). Celui-ci commande la fermeture du commutateur 6 et l'application du signal sismique capté par le récepteur S1 au bus analogique BA. Le signal est transféré vers l'appareil d'acquisition associé jusqu'à l'arrivée par la ligne LH d'une impulsion d'horloge H. Le redéclenchement du basculeur 7 qui en résulte, ouvre le commutateur 6 et crée une impulsion qui est transmise par la section de ligne C2 vers le basculeur 7 du module électronique suivant M2. Par voie de conséquence, ce sont les signaux issus du module M2 qui sont à leur tour émis sur le bus analogique BA et transférés vers le dispositif A d'acquisition. De proche en proche, par ces déclenchements en cascade, tous les modules électroniques se connectent à leur tour sur le bus analogique BA et transfèrent un échantillon du signal capté par les récepteurs associés. L'ensemble des basculeurs 7 des différents modules constituent un registre à décalage à éléments répartis. L'application d'une nouvelle impulsion déclenche une nouvelle séquence de successivement depuis tous les modules d'acquisition associé. A l'issue du d'acquisition transfère au échantillonnés D sur la section de ligne C1, transfert d'un échantillon électroniques vers l'appareil cycle d'émission-réception, chacun des dispositifs se connecte sur commande au bus numérique BN et système central à bord du navire tous les signaux qu'il a mémorisés. - 9 - R E V E N D I C A T IONS 1. - Dispositif de réception et de transmission de signaux sismiques à un système central de commande et d'enregistrement comportant un ensemble d'appareils d'acquisition (A) adaptés chacun à collecter des signaux reçus par un ensemble de récepteurs (S1 à Sn) de signaux sismiques, à les numériser et à les transmettre séquentieLLement au système central de commande et d'enregistrement par des lignes de transmission communes (BN), caractérisé en ce que chaque récepteur (Sk) est associé à un module électronique (Mk) disposé dans son voisinage et adapté à amplifier et filtrer les signaux qu'il reçoit du récepteur, chaque appareil d'acquisition recevant sélectivement des signaux amplifiés et filtrés depuis une pluralité de modules électroniques (M1 à Mn) par l'intermédiaire d'un câble de transmission analogique (BA). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réception est une flûte sismique constituée d'une série d'éléments (F1 à Fm) raccordés les uns aux autres par des boitiers intercalés (G1 à Gm), une partie au moins desdits boitiers contenant les appareils d'acquisition (A), les récepteurs sismiques et les modules électroniques associés étant répartis à l'intérieur des éléments de flûte et raccordés aux appareils d'acquisition disposés dans des boitiers intercalés, la liaison sélective de chaque module électronique sur un des câbles de transmission analogique (BA) étant effectuée par application sur des lignes de transmission (lH, C1 - Cn) de signaux de commande issus de l'appareil d'acquisition correspondant. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque module électronique comporte des moyens (3, 4) d'amplification et de filtrage connectés à chaque récepteur, un commutateur (6) pour appliquer les signaux issus des moyens d'amplification et de filtrage au câble de transmission analogique (BA), le commutateur étant associé - 10 - à un élément de commande (7) et en ce que chaque appareil d'acquisition comporte en outre des moyens pour actionner successivement Les éléments de commande (7) des différents modules électroniques qui lui sont connectés. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de commande de chaque module électronique est un basculeur bistable (7), les moyens pour actionner successivement les éléments de commande comportant un élément horloge (12) délivrant un signal d'horloge (H) sur une ligne (lH) qui est connectée à une première entrée de chaque basculeur, et un second signal (D) de même fréquence mais déphasé, sur une section de ligne (C1) reliée à une seconde entrée du basculeur d'un premier module (M1), une sortie dudit basculeur étant connectée à la seconde entrée du basculeur du module électronique suivant (M2), tous les basculeurs de l'ensemble de modules associés à un même appareil d'acquisition étant connectés pareillement les uns aux autres de manière que les intervalles de temps de fermeture des commutateurs (6) des différents modules électroniques soient tous décalés dans le temps les uns par rapport aux autres. 5. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque câble de transmission analogique (BA) comporte une ligne bifilaire (l1, 12) et en ce que chaque module électronique (M1...Mn) comporte un commutateur (6) à deux voies dont les sorties sont connectées respectivement aux deux lignes du câble de transmission correspondant, et un amplificateur inverseur (5) dont l'entrée et la sortie sont reliées respectivement aux deux entrées du commutateur (6). 6. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque appareil d'acquisition comportent des moyens (8) pour amplifier les signaux transmis successivement par les différents modules électroniques associés, des moyens de numérisation (9) des signaux amplifiés et des moyens de mémorisation (10) des signaux numérisés.