Brevet FR2671197A1 — publié le 19920703

La présente invention concerne une méthode pour simplifier la localisation d'une zone souterraine étudiée dans le cadre d'opérations d'expLoration sismique. Plus particulièrement, la méthode selon l'invention a pour objet de simplifier les opérations d'affectation par lesquelles on associe à des données de type sismique par exempLe, les données topographiques des lieux respectifs où elles ont été captées par des récepteurs. Les méthodes de prospection sismique comportent généralement L'émission dans les formations à explorer, d'ondes sismiques sous forme de vibrations ou d'impulsions, la réception des ondes qui se sont propagées dans le sous-sol par un ensemble de réception comportant une pluralité de capteurs disposés à la surface du sous-sol ou à son voisinage, L'enregistrement des ondes captées et une série de traitements destinés à améliorer la représentativité des coupes sismiques réaLisées à partir des enregistrements. Les méthodes modernes comportent l'utilisation d'appareils d'acquisition de données répartis à intervalLes réguliers sur une distance parfois de plusieurs kilomètres. Chacun d'eux est adapté à collecter des signaux sismiques captés par un ou plusieurs géophones, à les numériser et stocker dans une mémoire avant leur transmission en temps réel ou différé à un poste central de commande et d'enregistrement. Généralement, les différents appareils d'acquisition transmettent séquentiellement les données collectées au poste central, soit directement soit par l'intermédiaire d'éléments-relais. Différents systèmes de transmission de ce type sont décrits par exemple dans Les demandes de brevet français publiées.2 627 652, 2 608 780, 2 602 875, 2 599 533, 2 538 561, 2 511 772. Les coupes sismiques obtenues à L'issue des opérations sismiques étant représentatives d'une zone du sous-sol qui se trouve à l'aplomb de l'alignement des récepteurs disposés sur le terrain, il est important de ce fait, de localiser dans l'espace tous les emplacements de réception et donc de leur associer des données topographiques précises. Le repérage de la position des points de réception est souvent effectué au moment de l'installation des capteurs et des appareils d'acquisition sur le terrain. On utilise à cette fin, un système de positionnement par radio qui calcule sa position par rapport à celle de plusieurs transmetteurs dont les positions sont connues, localisés à terre ou bien sur des satellites, comme il est bien connu des spécialistes. Les données de position relevées à l'emplacement de chaque capteur ou au barycentre de L'ensembLe de capteurs interconnectés constituant chaque récepteur sismique, sont associées par exemple au numéro de série de l'appareil d'acquisition et/ou son numéro d'emplacement dans la série d'appareils répartis sur le terrain. Toutes ces données collectées par L'équipe de terrain sont notées et apportées au poste central pour y être enregistrées.Elles sont généralement stockées sur un enregistreur auxiliaire différent de L'enregistreur pour les données sismiques et il faut donc procéder nécessairement à une mise en relation de données sur deux supports différents pour appairer aux données sismiques des indications topographiques correspondantes, et ceci est parfois une cause d'erreurs. Les risques d'erreurs et de confusion augmentent aussi du fait du nombre toujours plus grand d'appareils d'acquisition que l'on met en place sur le terrain pour les besoins de l'exploration sismique, ce qui allongent les opérations de report et d'appairage. La méthode selon l'invention permet de simplifier la localisation d'une zone souterraine restituée par une coupe sismique laquelle est réalisée par traitement des signaux sismiques captés par un ensemble de récepteurs sismiques en un grand nombre de points de réception répartis sur le terrain, en réponse à des signaux émis dans le sous-sol par une source de signaux sismiques, les signaux sismiques captés étant collectés par une pluralité d'appareils d'acquisition sismiques répartis sur le terrain et transmis par un système de transmission à un poste central de commande et d'enregistrement.La méthode est caractérisée en ce qu'elle comporte - le repérage de la position sur le terrain de chaque récepteur sismique; - le transfert et la mémorisation dans L'appareil d'acquisition, de données de positionnement résultant dudit repérage effectué pour chacun desdits récepteurs, de façon à constituer pour chacun d'eux une étiquette de positionnement; - l'assignation automatique aux données sismiques collectées par chaque récepteur, de l'étiquette de positionnement correspondante; et - la transmission des données collectées munies de leurs étiquettes de positionnement respectives depuis chaque appareil d'acquisition et leur concentration dans le poste central de commande et d'enregistrement, de manière à constituer des jeux de traces d'enregistrement associés chacune à un point de réception. Le repérage de la position sur le terrain de chaque récepteur sismique comporte par exemple le déplacement jusqu'à chaque récepteur successivement, d'un ensemble de mesure de position, la mesure de sa position et la transmission à l'appareil d'acquisition correspondant, des données mesurées définissant sa position, de manière à constituer lesdites étiquettes de position. Dans le cas où chaque récepteur sismique comporte un alignement de plusieurs capteurs interconnectés, on peut mesurer par exemple au moyen dudit ensemble de mesure, la position d'au moins un point de référence dans chaque alignement. La transmission des données collectées au poste central depuis chaque appareil d'acquisition, est réalisée par une liaison radio par exemple. On peut aussi assurer au moyen d'un câble, la transmission des données collectées au poste central depuis une partie au moins des appareils d'acquisition. La méthode selon l'invention comportant l'affectation automatique aux données sismiques transmises, de données topographiques concernant chaque point où elles ont été reçues, on évite les opérations antérieures où les données sismiques et la localisation de leur point de réception étaient transférées séparément jusqu'au poste central, inscrites sur des supports différents et ensuite rapprochées. La simplification apportée par ta méthode réduit donc les risques d'erreurs. Les avantages sont particulièrement nets quand le dispositif de réception sismique est complexe, soit qu'il s'étende sur plusieurs kilomètres soit que l'on opère en 3D avec un très grand nombre de récepteurs et d'appareils d'acquisition répartis en surface.L'association systématique d'une adresse topographique aux messages transmis s'avère aussi très utile pour éviter les risques de confusion quand on doit remplacer un appareil d'acquisition défectueux par un autre dont le numéro d'ordre ou le numéro de série est différent. Le dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode permet de simplifier la localisation d'une zone souterraine restituée par une coupe sismique laquelle est réalisée à partir de signaux sismiques captés par un ensemble de récepteurs sismiques en un grand nombre de points répartis sur le terrain, en réponse à des signaux émis dans le sous-sol par une source de signaux sismiques, Les signaux sismiques captés étant collectés par une pluralité d'appareils d'acquisition sismiques répartis sur le terrain et transmis par un système de transmission à un poste central de commande et d'enregistrement. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de mesure de la position de chaque récepteur sismique, des moyens de transfert des données mesurées pour chaque récepteur sismique, dans l'appareil d'acquisition associé, et un ensemble d'adressage dans celui-ci comportant des moyens pour constituer l'étiquette de positionnement et des moyens pour associer à chacune des données transmises l'étiquette de positionnement pour identifier sa provenance. L'ensemble de mesure comporte par exemple un bolier de réception adapté à calculer des positions par triangulation à partir de signaux reçus de plusieurs emplacements de référence. Les moyens de transfert des données de position mesurées par le boîtier peuvent comporter par exemple un élément de transmission. D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du dispositif selon l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où - la Fig.1 montre schématiquement un dispositif de réception sismique disposé sur le terrain; - la Fig.2 montre un mode de réalisation possible avec lequel on peut introduire des données topographiques dans chaque appareil d'acquisition; - la Fig.3 est un schéma synoptique de l'ensemble contenu dans chaque appareil d'acquisition; et - la Fig.4 montre un exemple possible de format pour les messages transmis au poste central depuis chacun des appareils d'acquisition. Un système d'exploration sismique comporte une source d'ondes simiques S, et un dispositif de réception et d'acquisition sismique comprenant généralement (Fig.1) un grand nombre de récepteurs sismiques Rî, R2, ..., Rn qui sont répartis le long d'un profil sismique à explorer, des appareils d'acquisition B1, B2, ..., Bk répartis sur le terrain et un poste central de commande et d'enregistrement 1 installé sur un véhicule 2, pour assurer la gestion des cycles successifs d'émission-réception qui sont réalisés. Chaque récepteur sismique R1, R2, ..., Rn, comporte généralement plusieurs capteurs élémentaires Cl, C2, ..., Cp interconnectés électriquement. Chaque signal résultant sert à produire une trace d'enregistrement sismique. Chacun des appareils d'acquisition B1-Bk est connecté à un ou plusieurs récepteurs sismiques R. Ils sont adaptés à numériser les signaux qu'ils reçoivent des récepteurs associés et à les mémoriser. Le poste central 1 commande les déclenchements successifs de la source S, l'acquisition par les différents appareils des signaux renvoyés par les discontinuités du sous-sol et reçus par les récepteurs R1-Rn et ensuite, il commande la centralisation des données mémorisées. Sur commande du poste central 1, chaque appareil d'acquisition tui transfère les données qu'il a mémorisées.On peut utiliser avantageusement les appareils d'acquisition décrits dans le brevet FR 2 511 772 par exemple. Ces appareils peuvent être indifféremment reliés au poste central soit par un câble de transmission commun, soit par une liaison hertzienne. En l'absence de câble, chaque appareil B1-Bn communique par radio avec le poste central (cas représenté sur la Fig. 1). La connexion du câble à un appareil d'acquisition met automatiquement hors circuit les moyens radio propres et la communication s'effectue via le câble. Des systèmes de transmission par radio utilisant des appareils similaires sont décrits également dans les demandes de brevet publiées FR 2 599 533 et 2 627 652 par exemple. La méthode selon l'invention permet de situer avec précision la zone souterraine étudiée par association permanente aux données sismiques reçues, des indications topographiques des lieux respectifs où elles ont été reçues. Si chaque trace est constituée par le signal d'un capteur unique, ce lieu est bien évidemment l'emplacement de celui-ci. Dans le cas plus courant où une trace est produite par un groupe de capteurs (C1-Cp) alignés et interconnectés, le lieu considéré est un point de l'alignement, son milieu par exemple. Un opérateur dans l'équipe de mise en place des récepteurs sur le site d'exploration choisi, procède (Fig. 2) à la détermination des données topographiques et à leur inclusion dans l'appareil d'acquisition associé. Il est commode d'utiliser pour cette détermination un dispositif de positionnement par radio adapté à mesurer les déphasages ou les décalages de temps entre des signaux émis depuis plusieurs emplacements bien localisés et d'en déduire la position du point de réception. Un système connu de positionnement par référence à des satellites et/ou à une station au sol bien localisée, tel que le système GPS (Global Positioning System) par exemple, peut être utilisé à cet effet. Dans un mode de fonctionnement relatif, un système de ce genre donne la position d'un point de mesure avec une précision de l'ordre de 10 6 suffisante pour les besoins de l'exploration sismique. Dans le cas où l'on utilise ce système de positionnement connu, l'opérateur transporte avec lui un boîtier de mesure 2 muni d'une antenne de réception 2A. Il se déplace sur le site jusqu'aux Lieux d'implantation des récepteurs successivement. Il positionne le boîtier de mesure 2 au centre de chaque récepteur Ri, et celui-ci produit des indications de positionnement qui sont aussitôt reportées dans L'appareil d'acquisition associé Bi. Le transfert peut être effectué bien sûr en connectant directement par un câble le boîtier de mesure 2 à L'appareil d'acquisition. Pour éviter les déplacements entre le lieu de réception et l'appareil d'acquisition correspondant, il est préférable cependant de transférer pour les mesures, au moyen par exemple du dispositif de transmission décrit dans le brevet FR 2 602 875 précité qui est adapté à effectuer des transmissions de signaux par modulation d'un pinceau de lumière infra-rouge entre un boîtier de transmission I-R 3 et chaque appareil d'acquisition BL.Les mesures fournies par le boîtier de mesure 2 en chaque lieu de réception sismique, sont transférées par une liaison du type RS 232 au boîtier de transmission I-R 3 qui est par exemple tenu en main par l'opérateur et transmises directement à l'appareil d'acquisition Bi par voie optique I-R, sans que l'opérateur quitte le lieu de mesure. Un appareil d'acquisition comporte schématiquement (Fig. 3) une première unité de transmission 4 pour gérer les communications avec le poste central 1, une deuxième unité d'émission-réception de signaux infra-rouge incluant un transducteur optique 5 et un circuit d'interface 6 pour l'adaptation des signaux reçus et émis, une unité centrale 7 pour piloter et synchroniser les opérations d'acquisition et de communication, une mémoire principale 8 associée à une mémoire auxiliaire 9. La mémoire centrale 8 est connectée à une unité d'acquisition 10 adaptée à amplifier, filtrer, échantillonner et numériser les signaux reçus d'au moins un récepteur Ri à qui elle est connectée par une ligne 11. Quand plusieurs récepteurs sont reliés à un même appareil d'acquisition, l'unité d'acquisition dans celui-ci comporte un multiplexeur en tête.La mémoire principale 8 sert au stockage des données sismiques relative à un cycle d'émission-réception ou "tir". La mémoire auxiliaire 9 est reliée au circuit d'interface 6 et sert à la mémorisation des données topographiques reçues du boîtier de transmission. La première unité de transmission 4 est adaptée à échanger des signaux (ordres, messages d'acquittement et données) avec le poste central soit par voie hertzienne par l'intermédiaire d'une antenne 12, soit encore par un câble éventuel qui se connecte sur une prise 13. Les messages correspondant à des données sismiques transmises vers le poste central, comportent par exemple (Fig.4) un en-tête de trace TH regroupant des données techniques sur L'acquisition effectuée : paramètres de filtrage, fréquence d'échantillonnage des signaux sismiques, gains d'amplification appliqués etc. Les données sismiques mémorisées DATA sont transmises après cette en-tête. La méthode selon l'invention est réalisée en incluant de façon systématique les données topographiques aux messages transmis. A cet effet, L'unité centrale 7 est adaptée à venir lire à chaque "tir", la mémoire auxiliaire 9 et à inclure son contenu soit dans l'en-tête de "tir" soit dans l'en-tête de trace. Le poste central 1 comporte un ensemble d'émission-réception 14 adapté notamment à recevoir les messages aussi bien par câble que par voie hertzienne. Un ensemble de commande et de synchronisation 15, les décode et leur ajoute des données concernant le numéro de l'emplacement où la source sismique a été déclenchée lors du "tir", le numéro de ce "tir", le nombre de traces sismiques principales et auxiliaires etc. Ces données complétées sont ensuite formatées suivant un format normalisé par la S.E.G. (Society of Exploration Geophysists) pour les enregistrements sur bandes avant d'être transférées sur un enregistreur 16 à bande par exemple pour des traitements ultérieurs. Sur chaque bande, les données reçues à un emplacement de réception, sont donc associées étroitement et automatiquement aux données topographiques dudit emplacement. Aucune erreur d'affectation ne peut donc se produire. REVENDICATIONS 1) Méthode pour simplifier la localisation d'une zone souterraine restituée par une coupe sismique qui est réalisée par traitement des signaux sismiques captés par un ensemble de récepteurs sismiques (R1-Rn) en un grand nombre de points de réception répartis sur le terrain, en réponse à des signaux émis dans le sous-sol par une source (S) de signaux sismiques, les signaux sismiques captés étant collectés par une pluralité d'appareils d'acquisition sismiques (B1-Bk) répartis sur le terrain et transmis par un système de transmission à un poste central de commande et d'enregistrement, la méthode étant caractérisée en ce qu'elle comporte - le repérage de la position sur le terrain de chaque récepteur sismique (R1-Rn);; - le transfert et la mémorisation dans chaque appareil d'acquisition (Bl-Bk), de données de positionnement résultant dudit repérage effectué pour chacun desdits récepteurs associé, de façon à constituer pour chacun d'eux une étiquette de positionnement; - l'assignation automatique aux données sismiques collectées par chaque récepteur de l'étiquette de positionnement correspondante; et - la transmission des données collectées munies de leurs étiquettes de positionnement respectives depuis chaque appareil d'acquisition et leurs concentration dans le poste central de commande et d'enregistrement, de manière à constituer des jeux de traces d'enregistrement associés chacune à un point de réception. 2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le repérage de la position sur le terrain de chaque récepteur sismique comporte le déplacement jusqu'à chaque récepteur successivement, d'un ensemble (2) de mesure de position, la mesure de sa position et la transmission à l'appareil d'acquisition correspondant, des données mesurées définissant sa position, de manière à constituer lesdites étiquettes de position. 3) Méthode selon la revendication 2, dans laquelle chaque récepteur sismique (R1-Rn) comporte un alignement de plusieurs capteurs (C1-Cp) interconnectés, caractérisée en ce que l'on mesure au moyen dudit ensemble de mesure (2), la position d'un point de chaque alignement. 4) Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la transmission des données collectées au poste central depuis chaque appareil d'acquisition, est réalisée par radio. 5) Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la transmission des données collectées au poste central depuis une partie au moins des appareils d'acquisition, est effectuée par câble. 6) Dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode selon l'une des revendications précédentes, permettant de simplifier la localisation d'une zone souterraine restituée par une coupe sismique laquelle est réalisée à partir de signaux sismiques captés par un ensemble de récepteurs sismiques (R1-Rn) en un grand nombre de points répartis sur le terrain, en réponse à des signaux émis dans le sous-sol par une source (5) de signaux sismiques, les signaux sismiques captés étant collectés par une pluralité d'appareils d'acquisition sismiques (B1-Bk) répartis sur le terrain et transmis par un système de transmission à un poste central (1) de commande et d'enregistrement, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble (2) de mesure de la position de chaque récepteur sismique, des moyens de transfert des données mesurées pour chaque récepteur sismique (Ri), dans l'appareil d'acquisition associé (Bi), et un ensemble d'adressage (7, 9) dans celui-ci comportant des moyens pour constituer l'étiquette de positionnement et des moyens pour associer à chacune des données transmises l'étiquette de positionnement pour identifier sa provenance. 7) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ensemble de mesure comporte un boîtier de réception (2) adapté à calculer des positions par triangulation à partir de signaux reçus de plusieurs points de référence. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de transfert aux appareils d'acquision des données de position mesurées par le boîtier de réception (2), comportent un élément (3) de transmission par ondes. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de transmission (3) est adapté à émettre et recevoir des ondes infra-rouges modulées. 10) Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'ensemble d'adressage comporte un transducteur optique (5) associé à un circuit d'interface (6), un ensemble de traitement pourvu d'une mémoire centrale (8) pour les données sismiques et d'une mémoire auxiliaire (9) pour les données des étiquettes de positionnement, l'ensemble et traitement étant adapté à associer aux données sismiques l'étiquette de positionnement correspondante.