CA2242696C - Methode et systeme de transmission de donnees sismiques a une station de collecte eloignee - Google Patents
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- G01V1/22—Transmitting seismic signals to recording or processing apparatus
Abstract
Méthode pour conduire le rapatriement à une station éloignée par des voies de transmission (généralement des canaux de transmission radio), de données sismiques acquises par un équipement de collecte de données comprenant une pluralité d e boîtiers d'acquisition, adaptés chacune à acquérir, à mémoriser et de préférence à compresser les données à rapatrier. - Elle comporte la mémorisation ordonnée dans un mémoire de de grande capaci té (de type "flash" par exemple) de chaque boîtier d'acquisition de données obtenue s au cours des cycles successifs d'émission-réception (données sismiques acquises et éventuellement prétraitées), de manière à constituer un flot de données à transmettre et le transfert progressif du flot de données mémorisées depuis chaque boîtier d'acquisition vers la station éloignée par le canal de transmission, par lecture de chaque mémoire de stockage, avec un décalage de temps par rapport à l'instant de leur mémorisation dépendant du débit de chaque voie de transmission et du mode de transmission choisi avec de préférence, si l'envoi des données d'un cycle est retardé, l'envoi a u moins de données partielles compressées ou non à des fins de contrôle de qualité. A l a station éloignée, les données transmises sont reconstituées. - Application à la transmission dedonnées sismiques à grande échelle par exemple.
Description
Méthode et système de transmission de données sismiques à une station de collecte éloignée -La présente invention concerne une méthode et un système de transmission (notamment par voie hertzienne), de données à une station éloignée, permettant conduire le rapatriement de données acquises par un équipement de collecte de données comprenant un nombre très important de stations locales de collecte. La méthode utilise de préférence des techniques de compression en vue d'optimiser l'utilisation de voies de transmission disponibles.
La méthode selon l'invention trouve des applications notamment dans le domaine de l'exploration sismique où il est nécessaire de transférer vers une station centrale telle i0 qu'un camion-laboratoire, une masse souvent considérable de données. Des signaux sont captés par un très grand nombre de récepteurs tels que des -éophones couplés avec une formation géologique à étudier, en réponse à des ébranlements émis par une source sismique et renvoyés par les discontinuités du sous-sol. Les siQnaux captés sont collectés par des unités locales d'acquisition réparties parfois sur une distance de plusieurs km ou des -5 surfaces de plusieurs km carré, et destinées chacune à collecter les signaux reçus par un ou plusieurs récepteurs, à les numériser, à leur appliquer des traitements préalables plus ou moins complexes et les stocker dans une mémoire locale avant leur transmission en temps réel ou différé à une station de collecte par une voie de transmission telle qu'un câble, une fibre optique, un canal radio etc.
Différents systèmes de transmission de données sismiques sont utilisés pour relier des unités locales d'acquisition à une station central soit directement, soit via des stations intermédiaires pourvues de fonctions plus ou moins complexes de concentration ou de contrôle des unités locales. Les liaisons peuvent être assurées au moyen de câbles, de 25 liaisons radio, via un ou plusieurs relais éventuels, ou encore combiner les liaisons par câbles et par liaison radio comme indiqué par exemple dans les brevets FR
La méthode selon l'invention trouve des applications notamment dans le domaine de l'exploration sismique où il est nécessaire de transférer vers une station centrale telle i0 qu'un camion-laboratoire, une masse souvent considérable de données. Des signaux sont captés par un très grand nombre de récepteurs tels que des -éophones couplés avec une formation géologique à étudier, en réponse à des ébranlements émis par une source sismique et renvoyés par les discontinuités du sous-sol. Les siQnaux captés sont collectés par des unités locales d'acquisition réparties parfois sur une distance de plusieurs km ou des -5 surfaces de plusieurs km carré, et destinées chacune à collecter les signaux reçus par un ou plusieurs récepteurs, à les numériser, à leur appliquer des traitements préalables plus ou moins complexes et les stocker dans une mémoire locale avant leur transmission en temps réel ou différé à une station de collecte par une voie de transmission telle qu'un câble, une fibre optique, un canal radio etc.
Différents systèmes de transmission de données sismiques sont utilisés pour relier des unités locales d'acquisition à une station central soit directement, soit via des stations intermédiaires pourvues de fonctions plus ou moins complexes de concentration ou de contrôle des unités locales. Les liaisons peuvent être assurées au moyen de câbles, de 25 liaisons radio, via un ou plusieurs relais éventuels, ou encore combiner les liaisons par câbles et par liaison radio comme indiqué par exemple dans les brevets FR
2.720.518, EP
0.594.477, EP 0.275.781, US 4.815.044, US 4.979.152, US 4.583.206 ou US
4.908.803 du demandeur.
Par le brevet EP 0.275.781 du demandeur notamment, il est connu d'utiliser des 30 boîtiers d'acquisition sismique dotés de deux voies de transmission, l'une à débit de transmission relativement élevé, l'autre à bande passante qui peut être relativement étroite selon la disponibilité locale des fréquences de transmission, plus facilement disponibles dans le cadre des réalementations d'émission radio-électriques en vigueur. Les données sismiques collectées au coui-s des cycles successifs sont stockées sui- une mémoire de masse dans chacun des boîtiei-s et transférées par intermittence à une station centrale de commande et d'enregistrement. Pour permettre à l'opérateur dans la station centrale de vérifier que l'acquisition des données par chacun des boîtiers d'acquisition se déroule normalement, on procède à une ti-ansmission des données pai-tielles ce qui s'accommode bien d'une voie de transmission à bande passante relativement étroite.
Par le brevet FR 2.692.384 (US 5.550.787) du deniandeur éQalenient, il est connu io d'utiliser des boîtiers d'acquisition sismique pourvus notaniment de moyens de traitement spécialisés dans le traitement des sianaux auxquels on fait i-éaliser de nombreux contrôles des jéophones et éléments de la chaîne d'acquisition ainsi que des pré-traitements des traces sismiques auparavant réalisés à la station centrale après transmission, permettant donc de diminuer considérablement le volume de données à rapati-ier.
La tendance actuelle, notamment dans le cadre des méthodes d'exploration sismique dites 3D, est à répartir sur une zone à explorer, à terre, en mer, ou dans des zones côtières, souvent sur plusieurs km carré des i-écepteurs sismiques par centaines, voire par milliers.
Le volume des données à collecter et à transmettre ne cesse de croître. Pour éviter que les problèmes de transmission ne constituent un frein à l'évolution des systèmes sismiques la tendance est de recourir à des procédés de compression de données choisis pour être compatibles avec les exigences pi-opres des ~éophysiciens.
Si l'on considère par exemple le problème du rapatriement en temps réel à une station centrale de 1000 "traces" sismiques échantillonnées chacune toutes les 2 ms durant un cycle d'enreaistrement n, on se trouve dans l'obligation de transmettre pendant le déroulement du cycle suivant n+1, un débit global brut de 14,4 Mbits/s (si l'on tient compte des bits de correction et de détection d'erreurs) à répartir dans 36 canaux hertziens. Si l'on utilise à cet effet un système de modulation du type TFM qui autoi-ise un débit de transmission de 400Kbits/s dans une bande passante de 500 kHz, une bande passante Qlobale de 18 MHz est nécessaire. C'est une condition très difficile voire impossible à
réaliser dans la pratique pour de multiples raisons. Il faut tout d'aboi-d obtenir les licences d'émission suffisantes auprès des or~anismes locaux réglementant l'attribution des fréquences aux usagers. Il faut aussi tenir compte de l'envii-onnement radio et des
0.594.477, EP 0.275.781, US 4.815.044, US 4.979.152, US 4.583.206 ou US
4.908.803 du demandeur.
Par le brevet EP 0.275.781 du demandeur notamment, il est connu d'utiliser des 30 boîtiers d'acquisition sismique dotés de deux voies de transmission, l'une à débit de transmission relativement élevé, l'autre à bande passante qui peut être relativement étroite selon la disponibilité locale des fréquences de transmission, plus facilement disponibles dans le cadre des réalementations d'émission radio-électriques en vigueur. Les données sismiques collectées au coui-s des cycles successifs sont stockées sui- une mémoire de masse dans chacun des boîtiei-s et transférées par intermittence à une station centrale de commande et d'enregistrement. Pour permettre à l'opérateur dans la station centrale de vérifier que l'acquisition des données par chacun des boîtiers d'acquisition se déroule normalement, on procède à une ti-ansmission des données pai-tielles ce qui s'accommode bien d'une voie de transmission à bande passante relativement étroite.
Par le brevet FR 2.692.384 (US 5.550.787) du deniandeur éQalenient, il est connu io d'utiliser des boîtiers d'acquisition sismique pourvus notaniment de moyens de traitement spécialisés dans le traitement des sianaux auxquels on fait i-éaliser de nombreux contrôles des jéophones et éléments de la chaîne d'acquisition ainsi que des pré-traitements des traces sismiques auparavant réalisés à la station centrale après transmission, permettant donc de diminuer considérablement le volume de données à rapati-ier.
La tendance actuelle, notamment dans le cadre des méthodes d'exploration sismique dites 3D, est à répartir sur une zone à explorer, à terre, en mer, ou dans des zones côtières, souvent sur plusieurs km carré des i-écepteurs sismiques par centaines, voire par milliers.
Le volume des données à collecter et à transmettre ne cesse de croître. Pour éviter que les problèmes de transmission ne constituent un frein à l'évolution des systèmes sismiques la tendance est de recourir à des procédés de compression de données choisis pour être compatibles avec les exigences pi-opres des ~éophysiciens.
Si l'on considère par exemple le problème du rapatriement en temps réel à une station centrale de 1000 "traces" sismiques échantillonnées chacune toutes les 2 ms durant un cycle d'enreaistrement n, on se trouve dans l'obligation de transmettre pendant le déroulement du cycle suivant n+1, un débit global brut de 14,4 Mbits/s (si l'on tient compte des bits de correction et de détection d'erreurs) à répartir dans 36 canaux hertziens. Si l'on utilise à cet effet un système de modulation du type TFM qui autoi-ise un débit de transmission de 400Kbits/s dans une bande passante de 500 kHz, une bande passante Qlobale de 18 MHz est nécessaire. C'est une condition très difficile voire impossible à
réaliser dans la pratique pour de multiples raisons. Il faut tout d'aboi-d obtenir les licences d'émission suffisantes auprès des or~anismes locaux réglementant l'attribution des fréquences aux usagers. Il faut aussi tenir compte de l'envii-onnement radio et des
3 conditions météorolo~iques pouvant affecter les transmissions: oraQes, décharges statiques etc. La confiâuration du site traversé et les difficultés locales de liaison peuvent également constituer une difficulté supplémentaire. Pour toutes ces raisons, la bande passante effectivement disponible est souvent bien inférieure à celle requise pour la ti-ansmission des données en temps réel.
En plus des contraintes proprenient hei-tziennes, il faut tenir compte que la vitesse d'acquisition sismique est aussi dictée par les conditions de l'exploi-ation.
Dans les zones intermédiaires en bordure des rivages, les sources sismiques sont par exemple des canons à
airs remorqués en immersion pai- un ou plusieurs bateaux évoluant à vitesse constante qui io iniposent une rythme de "tir" particulier et aussi des interruptions péi-iodiques des sessions sismiques, le temps nécessaire pour effectuer des demi-tours et se réaligner suivant un nouveau profil.
Pour éviter que les problèmes de transmission ne constituent un frein à
l'évolution des systèmes sismiques la tendance est de recourir à des pi-océdés de compression de données choisis pour être conipatibles avec les exi~ences propi-es des aéophysiciens.
Par la demande de brevet FR 2 757 641 du demandeur. on connaît une méthode de transmission en deux temps de données sismiques compressées à une station centrale des sijnaux sismiques reçus par des récepteurs sismiques et acquises pai- des unités de collecte disposées sur le terrain, qui est bien adaptée à tirer au mieux parti de la distribution ?0 irrégulière des temps forts de collecte de données sismiques, dans la pratique usuelle des campagnes d'exploration sisniique. Cette méthode permet de réalisei- aussi bien des transmissions de contrôle destinées à vérifier le bon déroulement des opérations d'acquisition par chacun des boîtiers d'acquisition sur le terrain, que des rapatriements complets des données sismiques à une station centrale de commande, de façon à
restituer sans perte toutes les traces sismiques transmises, en limitant au mieux les durées de transmission nécessaires à cet effet.
Elle comporte une transmission en deux temps des données sisniiques avec, dans un premier temps, une transmission cle données compressées permettant un contrôle de la qualité de fonctionnement des unités locales et, dans un deuxième tenips, une transmission 3o de données (compressées ou non) un enre;istrement sans perte des données sismiques à la station distante.
En plus des contraintes proprenient hei-tziennes, il faut tenir compte que la vitesse d'acquisition sismique est aussi dictée par les conditions de l'exploi-ation.
Dans les zones intermédiaires en bordure des rivages, les sources sismiques sont par exemple des canons à
airs remorqués en immersion pai- un ou plusieurs bateaux évoluant à vitesse constante qui io iniposent une rythme de "tir" particulier et aussi des interruptions péi-iodiques des sessions sismiques, le temps nécessaire pour effectuer des demi-tours et se réaligner suivant un nouveau profil.
Pour éviter que les problèmes de transmission ne constituent un frein à
l'évolution des systèmes sismiques la tendance est de recourir à des pi-océdés de compression de données choisis pour être conipatibles avec les exi~ences propi-es des aéophysiciens.
Par la demande de brevet FR 2 757 641 du demandeur. on connaît une méthode de transmission en deux temps de données sismiques compressées à une station centrale des sijnaux sismiques reçus par des récepteurs sismiques et acquises pai- des unités de collecte disposées sur le terrain, qui est bien adaptée à tirer au mieux parti de la distribution ?0 irrégulière des temps forts de collecte de données sismiques, dans la pratique usuelle des campagnes d'exploration sisniique. Cette méthode permet de réalisei- aussi bien des transmissions de contrôle destinées à vérifier le bon déroulement des opérations d'acquisition par chacun des boîtiers d'acquisition sur le terrain, que des rapatriements complets des données sismiques à une station centrale de commande, de façon à
restituer sans perte toutes les traces sismiques transmises, en limitant au mieux les durées de transmission nécessaires à cet effet.
Elle comporte une transmission en deux temps des données sisniiques avec, dans un premier temps, une transmission cle données compressées permettant un contrôle de la qualité de fonctionnement des unités locales et, dans un deuxième tenips, une transmission 3o de données (compressées ou non) un enre;istrement sans perte des données sismiques à la station distante.
4 La méthode précédente comporte par exemple l'enregititrement local des données, une compression des données avec un taux de compression choisi, suivie d'une première étape de transmission de ces données conipi-essées, une détermination de la différence entre les données enreaistrées localement et les données correspondantes compressées, une deuxième étape postérieure de transfert de cette différence, et une i-econstitution à la station centrale des données sismiques collectées par chaque unité locale de collecte, par combinaison des données reçues au cours des deux étapes de transniission et de transfert.
Dans le premier tenips, on applique à chaque trace sismique une compression dont le taux est adapté à la durée d'une fenêtre de transmission que l'on place durant des io intervalles de temps entre des cycles successifs d'émission-réception sismique, ainsi qu'au débit de la voie de transmission utilisée. Une partie au moins de chaque trace sismique est ainsi transmise ce qui permet à un opérateur à la station centrale de vérifier que l'enregistrement s'effectue correctement dans chaque unité de collecte. Dans un deuxième temps, à la fin de la session sismique en cours par exemple, les ti-aces sismiques sont reconstituées dans la station centrale avec toute la précision nécessaire.
La méthode selon l'invention permet de conduire le rapatriement à une station éloignée par des voies de transmission, de données sismiques obtenues au cours de cycles d'émission-réception successifs d'une session sismique, comportant l'é-nission d'ondes élastiques dans une foi-mation souterraine, la réception par des récepteurs des ondes renvoyées par la formation souterraine en réponse aux ondes émises et leur acquisition par un équipement de collecte de données comprenant une pluralité de boîtiers d'acquisition adaptés à acquérir les données sismiques et à les mémoriser dans des moyens de mémorisation et à les transmettre vers une station éloignée, pei-niettant d'amortir les variations de débit de transmission des données au cours des cycles d'émission-réception successifs (du fait par exemple que la durée nécessaire à la transniission des données collectées au cours d'une partie au nioins des cycles d'émission-réception de la session, par les voies de transmission disponibles, est supérieure à la dui-ée de fenêti-es de transmission allouées aux boîtiers d'acquisition).
La méthode est cai actérisée en ce qu'elle comporte :
- l'accumulation ordonnée dans une mémoire de stockage de chaque boîtier d'acquisition de données obtenues au cours des cycles successifs d'émission-réception, de manière à
constituer un flot de données à transmettre
Dans le premier tenips, on applique à chaque trace sismique une compression dont le taux est adapté à la durée d'une fenêtre de transmission que l'on place durant des io intervalles de temps entre des cycles successifs d'émission-réception sismique, ainsi qu'au débit de la voie de transmission utilisée. Une partie au moins de chaque trace sismique est ainsi transmise ce qui permet à un opérateur à la station centrale de vérifier que l'enregistrement s'effectue correctement dans chaque unité de collecte. Dans un deuxième temps, à la fin de la session sismique en cours par exemple, les ti-aces sismiques sont reconstituées dans la station centrale avec toute la précision nécessaire.
La méthode selon l'invention permet de conduire le rapatriement à une station éloignée par des voies de transmission, de données sismiques obtenues au cours de cycles d'émission-réception successifs d'une session sismique, comportant l'é-nission d'ondes élastiques dans une foi-mation souterraine, la réception par des récepteurs des ondes renvoyées par la formation souterraine en réponse aux ondes émises et leur acquisition par un équipement de collecte de données comprenant une pluralité de boîtiers d'acquisition adaptés à acquérir les données sismiques et à les mémoriser dans des moyens de mémorisation et à les transmettre vers une station éloignée, pei-niettant d'amortir les variations de débit de transmission des données au cours des cycles d'émission-réception successifs (du fait par exemple que la durée nécessaire à la transniission des données collectées au cours d'une partie au nioins des cycles d'émission-réception de la session, par les voies de transmission disponibles, est supérieure à la dui-ée de fenêti-es de transmission allouées aux boîtiers d'acquisition).
La méthode est cai actérisée en ce qu'elle comporte :
- l'accumulation ordonnée dans une mémoire de stockage de chaque boîtier d'acquisition de données obtenues au cours des cycles successifs d'émission-réception, de manière à
constituer un flot de données à transmettre
5 - le transfert progressif du flot de données niémorisées par une voie de transmission depuis chaque boîtier d'acquisition vers la station éloiQnée. par lectui-e de la mémoire de stockage, avec une répartition des données accumulées sur une séi-ie de fenêtres de transmission successives de manière à rattraper les retards éventuels de transmission à
l'issue de cette série de fenêtres.
Lorsque la durée nécessaire à la transmission de données sur les voies de transmission disponibles durant un cei-tain nombre k de cycles d'émission-réception de la dite session par la voie de transmission utilisée est par exemple supérieuu-e à la durée de transmission allouée à chaque boîtier d'acquisition durant ces k cycles d'émission-réception, on répartit les données de façon que cette durée de transmission soit au plus égale en moyenne à la durée de la fenêtre de transmission allouée à chaque boîtier d'acquisition, sur un certain nombre N (N>k) de cycles successifs d'émission-réception de la dite session.
Suivant un mode de mise en oeuvre, la méthode compoi-te le transfert progressif du flot de données depuis chaque boîtier d'acquisition vers la station éloignée avec un décalage de temps par rapport à l'instant de la mémorisation qui peut être égal à au moins une fraction déterminée d'un cycle d'émission-réception ou à un nombre entier de cycles d'émission-réception, et aussi, durant l'acquisition des données de chaque cycle d'émission-réception, une transmission de données représentatives de contrôles de qualité.
Suivant un mode de mise en oeuvre, le transfert de données est effectué avec un décalage de temps effectif différent pour des fractions distinctes des données sismiques acquises au cours d'un même cycle d'émission-réception.
La méthode de transmission peut comporter par exemple l'application à au moins une partie des données accuniulées dans des boîtiers d'acquisition. d'une conipression sans
l'issue de cette série de fenêtres.
Lorsque la durée nécessaire à la transmission de données sur les voies de transmission disponibles durant un cei-tain nombre k de cycles d'émission-réception de la dite session par la voie de transmission utilisée est par exemple supérieuu-e à la durée de transmission allouée à chaque boîtier d'acquisition durant ces k cycles d'émission-réception, on répartit les données de façon que cette durée de transmission soit au plus égale en moyenne à la durée de la fenêtre de transmission allouée à chaque boîtier d'acquisition, sur un certain nombre N (N>k) de cycles successifs d'émission-réception de la dite session.
Suivant un mode de mise en oeuvre, la méthode compoi-te le transfert progressif du flot de données depuis chaque boîtier d'acquisition vers la station éloignée avec un décalage de temps par rapport à l'instant de la mémorisation qui peut être égal à au moins une fraction déterminée d'un cycle d'émission-réception ou à un nombre entier de cycles d'émission-réception, et aussi, durant l'acquisition des données de chaque cycle d'émission-réception, une transmission de données représentatives de contrôles de qualité.
Suivant un mode de mise en oeuvre, le transfert de données est effectué avec un décalage de temps effectif différent pour des fractions distinctes des données sismiques acquises au cours d'un même cycle d'émission-réception.
La méthode de transmission peut comporter par exemple l'application à au moins une partie des données accuniulées dans des boîtiers d'acquisition. d'une conipression sans
6 perte, ainsi qu'une décompre5sion d'une partie au moins des données accuniulées dans des boîtiers d'acquisition, avant leur transmission à la station éloignée.
Suivant un mode préféré de mise en oeuvre, une partie des données transmises durant chaque fenêtre de transmission allouée, est représentative de résultats de contrôles de qualité effectués et peuvent être forniées par exemple par une conipression avec ou sans per-te de données sismiques acquises.
Les données transniises peuvent être décompressées à la station éloignée.
Le système de transmission permettant une mise en oeuvre de la méthode est caractérisé en ce qu'il compor=te, un ensemble de traitement pour=vu de moyens pour io commander l'accumulation or-donnée dans une mémoire de stockaQe, de données acquises au cours des cycles successifs d'émission-réception, de manièr-e à constituer un flot de données à transmettre, et des nioyens pour commander le tr-ansfert progressif du flot de données accumulées depuis chaque mémoire de stockage ver-s la station éloianée par la voie de transmission, par lectur-e de la mémoire de stockage, avec une répartition inégale de données accumulées sur une sér=ie de fenêtres de transmission successivement allouées à
chaque boîtier d'acquisition, (inégalité imposée par différents facteurs :
débit de la voie de transmission, durée des fenêtr-es de transmission, taux de compi-ession effectivement appliqué sur les données etc.) et des moyens à la station éloignée pour la reconstitution des différentes données collectées et transmises.
L'ensemble de traitement comporte de préférence des moyens pour compresser les données avant leur mémorisation dans les boîtiers d'acquisition et pour les décompresser éventuellement avant leur transmission à la station éloianée, celle-ci comportant par exemple des moyens pour décompr-esser les données reçues.
L'ensemble de traitement dans chaque boîtier d'acquisition conipoi-te de préférence un processeur de signal programmé pour appliquer aux données sismiques un alQorithme de compression avec ou sans pei-te ou bien éventuellement au nioins deux al~orithmes différents de compression avec tr-arisfert dans la mémoire de stockaQe correspondante des données sismiques compressées avec celui des algorithmes qui pi-oduit le taux de compression le plus fort.
Suivant un mode préféré de mise en oeuvre, une partie des données transmises durant chaque fenêtre de transmission allouée, est représentative de résultats de contrôles de qualité effectués et peuvent être forniées par exemple par une conipression avec ou sans per-te de données sismiques acquises.
Les données transniises peuvent être décompressées à la station éloignée.
Le système de transmission permettant une mise en oeuvre de la méthode est caractérisé en ce qu'il compor=te, un ensemble de traitement pour=vu de moyens pour io commander l'accumulation or-donnée dans une mémoire de stockaQe, de données acquises au cours des cycles successifs d'émission-réception, de manièr-e à constituer un flot de données à transmettre, et des nioyens pour commander le tr-ansfert progressif du flot de données accumulées depuis chaque mémoire de stockage ver-s la station éloianée par la voie de transmission, par lectur-e de la mémoire de stockage, avec une répartition inégale de données accumulées sur une sér=ie de fenêtres de transmission successivement allouées à
chaque boîtier d'acquisition, (inégalité imposée par différents facteurs :
débit de la voie de transmission, durée des fenêtr-es de transmission, taux de compi-ession effectivement appliqué sur les données etc.) et des moyens à la station éloignée pour la reconstitution des différentes données collectées et transmises.
L'ensemble de traitement comporte de préférence des moyens pour compresser les données avant leur mémorisation dans les boîtiers d'acquisition et pour les décompresser éventuellement avant leur transmission à la station éloianée, celle-ci comportant par exemple des moyens pour décompr-esser les données reçues.
L'ensemble de traitement dans chaque boîtier d'acquisition conipoi-te de préférence un processeur de signal programmé pour appliquer aux données sismiques un alQorithme de compression avec ou sans pei-te ou bien éventuellement au nioins deux al~orithmes différents de compression avec tr-arisfert dans la mémoire de stockaQe correspondante des données sismiques compressées avec celui des algorithmes qui pi-oduit le taux de compression le plus fort.
7 Suivant un mode de réalisation, la mémoire de stockaRe comporte une mémoire de type FIFO poui- le ran-ement orclonné des données sisniiques, l'ensemble de traitement comporte des moyens de lecttu-c orclonnée de chaque niénioii-e cle stockage avec un débit ciépendant des moyens de transmission disponibles, et la station éloivnée comprend des > moyens de reconstitution de toutes les données sismiques transniises.
Le système est pai-ticulièrement bien adapté à l'utilisation comme moyens de ti-ansmission, des moyens i-aclio.
De pi-éFérence, l'ensenible cle traitement de chaque boîtier d'acquisition, est adapté à
appliquer aux données sismiques des traitements préalables.
1o La capacité iniportante cles mémoires de stockage permet d'accumuler une masse importante de données et autorise un décalage important entre l'instant cl'accumulation des données et l'instant où elle sont el'fectivement transmises. La méthode de transmission pe--met donc d'amortir avec souplesse les irrégularités aux causes multiples que l'on peut notei- dans le déroulement des sessions sismiques qui occasionne cles variations importantes 15 du débit moyen de l'information sismique acquise sur le terrain.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du systènie selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la desci-iption ci-après d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre appliqué à la transmission de données sismiques, en se référant aux dessins annexés où:
~o - la Fi~.l montre schématiquement un dispositif d'acquisition et de transmission de données sismiques; et - la Fig.2 montre schématiquement l'organisation d'un boîtier local d'acquisition.
Le dispositif sismique schématisé à la Ficy.l comporte un ensemble souvent considérable (de plusieurs centaines à plusieurs milliers) de i-écepteurs sismiques R répartis 25 à intervalles les uns des auti-es sur une zone à explorer, suivant une disposition convenant pour le type de prospection 2D ou 3D à effectuer, ces récepteurs captant les ondes sismiques i-envoyées pai- des cüscontinuités souterraines, en réponse à la transmission dans le sol d'ondes sismiques procluites par une source S, et une station éloignée telle qu'une station centrale de commande et ci'eni-eaistrement 1, où tous les signaux sisniiques collectés 30 sont finalement centralisé par le moyen du système de ti-ansmission qui va être déci-it.
Le système est pai-ticulièrement bien adapté à l'utilisation comme moyens de ti-ansmission, des moyens i-aclio.
De pi-éFérence, l'ensenible cle traitement de chaque boîtier d'acquisition, est adapté à
appliquer aux données sismiques des traitements préalables.
1o La capacité iniportante cles mémoires de stockage permet d'accumuler une masse importante de données et autorise un décalage important entre l'instant cl'accumulation des données et l'instant où elle sont el'fectivement transmises. La méthode de transmission pe--met donc d'amortir avec souplesse les irrégularités aux causes multiples que l'on peut notei- dans le déroulement des sessions sismiques qui occasionne cles variations importantes 15 du débit moyen de l'information sismique acquise sur le terrain.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du systènie selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la desci-iption ci-après d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre appliqué à la transmission de données sismiques, en se référant aux dessins annexés où:
~o - la Fi~.l montre schématiquement un dispositif d'acquisition et de transmission de données sismiques; et - la Fig.2 montre schématiquement l'organisation d'un boîtier local d'acquisition.
Le dispositif sismique schématisé à la Ficy.l comporte un ensemble souvent considérable (de plusieurs centaines à plusieurs milliers) de i-écepteurs sismiques R répartis 25 à intervalles les uns des auti-es sur une zone à explorer, suivant une disposition convenant pour le type de prospection 2D ou 3D à effectuer, ces récepteurs captant les ondes sismiques i-envoyées pai- des cüscontinuités souterraines, en réponse à la transmission dans le sol d'ondes sismiques procluites par une source S, et une station éloignée telle qu'une station centrale de commande et ci'eni-eaistrement 1, où tous les signaux sisniiques collectés 30 sont finalement centralisé par le moyen du système de ti-ansmission qui va être déci-it.
8 Chacun de ces récepteurs R est constitué le plus souvent d'une bi-etelle de capteurs élémentaires alignés qui pi-oduisent chacun une "trace sisniique".
Le dispositif comporte un ensemble de boîtiers d'acquisition ou unités locales A de collecte des données sismiques. chacun adaptée à acquérii- chacun. n traces sismiques (n variant de 1 à 6 par exemple).
L'ensemble des boîtiers d'acquisition A communique avec une station centrale CS
soit directement (par radio ou par câble), soit éventuellement par l'intermédiaire de stations intermédiaires LS avec des fonctions plus ou nioins complexes. Il peut s'agir de concentrateurs destinés à orQaniser et séquencer les échanQes enti-e les boîtiers (ou unités) io d'acquisition A et la station centrale CS comme décrit par exemple dans le brevet EP-A-594 477 du demandeur. Outre ces fonctions de concentration, chaque station intermédiaire LS peut être dotée de fonctions de commande et de contrôle de tâches diverses exécutées par les unités locales A, sous le contrôle de la station centrale comme décrit dans le brevet FR-A-2 720 518. Chacune de ces stations intermédiaires LS contrôle par exemple un nombre p d'unités locales d'acquisition A. Elles communiquent avec les unités de leurs groupes respectifs le plus souvent par une liaison radio. Les unités intermédiaires communiquent généralement avec la station centrale CS par des canaux hertziens FI, F2, , Fn.
La source S peut être impulsionnelle (une charQe explosive par exemple ou un canon à air) ou bien encore un vibrateur. Cette source peut être couplée avec les terrains de la zone à explorer et reliée par radio ou câble de commande avec la station centrale CS ou bien dans le cas d'une exploration de zones côtières, éventuellement remorquée en immersion par un bateau boute-feu, relié par radio avec la station centi-ale.
Chaque boîtier d'acquisition A (Fig.2) est adapté à l'acquisition d'un nombre k (k=6 par exemple) de récepteurs sismiques RI, R2, Rk. fournissant chacun une "trace" sismique.
A cet effet, il comporte pai- exeniple k chaînes d'acquisition CA 1 à CAk recevant respectivement les k signaux et coniportant chacune par exemple un filtre passe-bas FI l, 1712, ... Fk, un pré-amplificateLu= PAI, PA2,... PAk, un filti-e passe-haut F') l, F2?, ... F2k et un convertisseur analogique-ntmiéi-ique (ADC) ADI, ADI, ..., ADk poui-convertir les ,o sianaux analogiques amplifiés et filtrés en mots numériques. Toutes les chaînes d'acquisition sont connectées à un microprocesseur 2 t--aitant les mots nuniéi-iques de 16 à
Le dispositif comporte un ensemble de boîtiers d'acquisition ou unités locales A de collecte des données sismiques. chacun adaptée à acquérii- chacun. n traces sismiques (n variant de 1 à 6 par exemple).
L'ensemble des boîtiers d'acquisition A communique avec une station centrale CS
soit directement (par radio ou par câble), soit éventuellement par l'intermédiaire de stations intermédiaires LS avec des fonctions plus ou nioins complexes. Il peut s'agir de concentrateurs destinés à orQaniser et séquencer les échanQes enti-e les boîtiers (ou unités) io d'acquisition A et la station centrale CS comme décrit par exemple dans le brevet EP-A-594 477 du demandeur. Outre ces fonctions de concentration, chaque station intermédiaire LS peut être dotée de fonctions de commande et de contrôle de tâches diverses exécutées par les unités locales A, sous le contrôle de la station centrale comme décrit dans le brevet FR-A-2 720 518. Chacune de ces stations intermédiaires LS contrôle par exemple un nombre p d'unités locales d'acquisition A. Elles communiquent avec les unités de leurs groupes respectifs le plus souvent par une liaison radio. Les unités intermédiaires communiquent généralement avec la station centrale CS par des canaux hertziens FI, F2, , Fn.
La source S peut être impulsionnelle (une charQe explosive par exemple ou un canon à air) ou bien encore un vibrateur. Cette source peut être couplée avec les terrains de la zone à explorer et reliée par radio ou câble de commande avec la station centrale CS ou bien dans le cas d'une exploration de zones côtières, éventuellement remorquée en immersion par un bateau boute-feu, relié par radio avec la station centi-ale.
Chaque boîtier d'acquisition A (Fig.2) est adapté à l'acquisition d'un nombre k (k=6 par exemple) de récepteurs sismiques RI, R2, Rk. fournissant chacun une "trace" sismique.
A cet effet, il comporte pai- exeniple k chaînes d'acquisition CA 1 à CAk recevant respectivement les k signaux et coniportant chacune par exemple un filtre passe-bas FI l, 1712, ... Fk, un pré-amplificateLu= PAI, PA2,... PAk, un filti-e passe-haut F') l, F2?, ... F2k et un convertisseur analogique-ntmiéi-ique (ADC) ADI, ADI, ..., ADk poui-convertir les ,o sianaux analogiques amplifiés et filtrés en mots numériques. Toutes les chaînes d'acquisition sont connectées à un microprocesseur 2 t--aitant les mots nuniéi-iques de 16 à
9 32 bits par exemple, pi-o~rammé poui- Qérer l'acquisition et les échanQes avec la station éloiQnée (non représentée). Au microprocesseur 2 sont associés une mémoii-e de travail Ml et une mémoire Mp pour les pi-o i-animes. Le processeur 2 est connecté à une unité 3 d'éniission-réception adaptée à la voie de transmission employée pour la communication avec la station éloignée. S'il s'avit d'une voie hei-tzienne, I'unité 3 comporte un radio-émetteur RE et un radio-récepteur RR qui communique avec une antenne 4. Une unité
d'interface 5 décrite dans le bi-evet FR-A-2.608.780 précité, perniet en outre une communication par rayons infra-rouaes avec un boîtier d'initialisation 6 à
l'aide duquel un opérateur peut éventuellement communiquer au processeur de 'estion 2, des instructions d'adressage et de sélection des pai-amètres de fonctionnement des chaînes d'acquisition.
Chaque boîtier d'acquisition Ai comporte également de préférence un processeur spécialisé dans le traitement des siQnaux. Tel que par exemple un processeur à
32 bits à
vir;ule flottante du type DSP 96002 par exemple, qui est associé à un dispositif du type DMA pour accélérer les transfei-ts par blocs de données entre les deux processeurs 2 et 7. A
ce dernier, est adjointe une mémoii-e de travail M3. Chaque boîtier d'acquisition comporte aussi une alimentation électrique autonome 8.
Le processeur ;énéral 2 a pour fonctions de réaliser le décodage des ordres transmis par la station éloi~née, et de ~érer :
- l'acquisition des signaux des i-écepteurs R1 à Rk par les difféi-entes chaînes d'acquisition, - les transmissions en relation avec l'unité de transmission 3;
- la mémoire Mi pour le stockaQe temporaire des données;
- les entrées-sorties;
- les interruptions entre proji-ammes;
- les échanaes avec le processeui- de calcul DSP 7 etc.
Le processeur de calcul DSP (7) est particulièrement adapté à effectuer à
grande vitesse des opérations telles que des conversions, de format, des multiplications de nombres complexes, des transformations de Fourier du type FFT, des coi-rélations entre les siQnaux i-eçus et les signaux émis, des filtrages numériques, des sommations cle tirs successifs avec élimination des bruits perturbatew-s de nature non sismique. des combinaisons entre eux des sianaux délivrés par des récepteurs sismiques multi-axes tels que des aéophones tri-I O
axiaux par exemple, etc. Les pré-traitements accomplis localement avant transmission contribuent à réduire sensiblement le nombre de tâches dévolues à la station éloi~née et cionc la puissance de calcul installée qui devient considérable quand le nombre de traces sismiques à acquérir en tenips réel etit cle plusieurs centaines voire même dépasse mille.
Chaque boîtier d'acquisition comporte en outre une mémoire cle titockacye de ;rande capacité 9 capable d'absorber le volume cle clonnées qui est transmis en cliffér=é à la station éloignée suivant les différ=ents mocles de fonctionnement qui vont être clécrits plus loin. On utilise par exemple une niémoire clite "flash". Cette mémoire peut par exemple être une ménioire de type FIFO ou qui peut fonctionner comme une mémoire cie type FIFO
de 1ct capacité suffisante pour contenir les données sisniiques de plusieurs centaines de cycles d'émission-réception sisniique ou "tirs" (500 tirs pai-exeniple).
La méthode selon l'invention, dans sa plus gr=ande généralité est basée sur une accumulation de données dans la niénioire de stockaae 9 cle dorinées obtenues au cours des cycles d'émission-réception sisniiques successifs de façon à obtenir un flot de données à
transmettre, et sur un transfert orclonné plus ou nioins différé de son contenu à la station éloignée par la voie de transmission disponible. Ces données coi-r=espondent aux données sismiques acquises et éventuellemerit prétraitées par le processetu= 7 comme indiqué ci-dessus et éventuellement (de préfér=ence) compressées au préalable.
Le débit effectif de cléchar,e de la ménioire cle stockace 9 et cte tr=ansfer=t vers la 2o station éloignée, dépend de plusieurs facteurs.
Il dépend d'abord ciu clébit cles voies de transmission utilisées, qui peut var-ier selon les cas en fonction de la disponibilité des canaux hertziens que l'on a obtenu cle l'or~anisme local de -estion des émissions radio pocu- la campa;ne d'exploration, et aussi cles conditions locales de transmission.
1-5 I1 dépend également clu taux de compression qui a été eFfectivenient appliqué aux données qui modifie la "loncIueur" cies traces sisniiques compressées, lonaueur étant utilisé
ici pour= désigner l'espace de mémoire FIFO nécessaire à leur stockage.
Il dépend aussi du clébit moyen de l'information sisniique acquise lié à la fr=équence d'éehantillonnaue des signaux sismiques r=eçus. Pour un pas cl'échantillonna're fixé, le ciébit m moyen dépend bien évidemment cle l'intervalle enti-e les cycles d'émission-réception d'une session sismique qui peut î;tre réyTulier avec une inter-valle entre les cycles cle quelques secondes (2s par exemple) ou irré~ulier en raison d'interruptions techniques des sessions d'acquisition sismique. Des interruptions sont en effet nécessaires par exemple pour déplacer la source (applications terrestres) ou pour permettre par exeniple au navire remorquant la source marine qui croise au larae de faire un demi-totu= et de se réali;ner pour faire la passe suivante le lona du profil sismique pour les applications de sismique offshore.
La "longueur" de l'inforniation compressée est très vai-iable. Pour les traces proches de la source où le rappoi-t du sivnal au bruit S/B est arand. on peut obtenir un taux de compression très grand (de l'ordre de 70 à 80%) et donc une courte "lonQueur".
Pour les io traces éloignées de la source poLu= lesquelles le S/B est plus petit, le taux de compression effectivement appliqué peut être faible voire même nul. Il peut même Lu=rivei-que la trace compressée soit plus "longue" que l'oriQinal si le rapport S/B est trop faible.
Dans la réalisation pratique où, de préférence, on compresse les données sismiques, le processeur de signal (DSP) dans chaque boîtier d'acquisition Ai, est avanta;eusement proarammé pour optimiser la compression. Il peut par exemple appliquer parallèlement au moins deux alaorithmes de compression différents avec des critères différents qui font intervenir par exemple l'énergie du si-nal sismique, le type de source sisniique utilisé qu'il s'aaisse d'un vibrateur, d'un canon à air, d'une charQe explosive etc. Une comparaison est effectuée à l'issue de ces compressions parallèles sans perte entre les données compressées (les traces sismiques en l'occui-rence) et les données initiales et l'on retient le résultat le plus "court" (possédant le taux de compression le meilleur). Le processeur de sic"nal peut encore être programmé pour choisir sur certains critères opérationnels, l'aljorithme de compression qui va offrir le nieilleur taux de compression sans perte possible.
Globalement en tenant conipte de tous les facteurs pouvant jouer sur le taux de compression effectif appliqué aux différentes traces d'un même jeu de traces, on vérifie dans la pratique que l'on obtient un taux moyen de 40 à 509c.
La mémoire de stockaQe utilisée avec sa capacité iniportante, permet de tenir compte avec beaucoup de souplesse des irréaularités dans le déroulenient des sessions sismiques qui occasionne des variations importantes du débit nioyen de l'information ~0 sismique acquise et ceci quel que soit le débit effectif des voies de transmission utilisées.
Le retard entre l'acquisition d'une trace et son transfert effectif à la station centrale peut varier ainsi dans de laraes proportions et atteindre si le volume de niémoire le permet, plusieurs dizaine de minutes (durée de plusieurs centaines de cycles d'acquisition sismique ou "tirs") retard acceptable par les géophysiciens surtout si des transmissions partielles sont ména~ées entre les tirs successifs poui- tester que l'acquisition se déi-oule normalement, conime le prévoit la méthode déci-ite dans le brevet EP 0.275.781 (US
4.905.205).
Différents modes d'orQanisation du séquencement des acquisitions et transferts vont maintenant être décrits.
Le système de transmission se prête tout d'abord à deux séquencements d'opérations différents qui ne fait pas appel à la mémoire de stockaae 9 mais seulement aux mémoires de travail M 1 et M2 :
1) celui où l'on acquiert le tii- N et ensuite on transfert les données correspondantes, et 2) celui où l'on acquiei-t le tii- N alors que dans le niênie temps on transfert le tir N-I.
Les modes suivants coniportent l'utilisation de la mémoii-e de stockage 9 pour des transferts différés.
3) On acquiert successivement les données d'un certain nonibre de tirs N, N+1, N+2 etc avec mémorisation à chaque fois des données correspondantes; avec remplissa~e progressif de la mémoire de stockaQe 9. Suivant ce mode, l'ensemble de traitement n'exerce aucun contrôle de qualité. Les t--ois modes suivants comportent un tel contrôle.
4) Suivant une variante du niode précédent, durant l'acquisition d'un des tirs de la série, on transmet des données partielles du tir précédent, suffisante pour que les opérateurs, à la station éloignée, puissent effectuer un contrôle de qualité
(QC) et vérifier en somme que le boîtier d'acquisition fonctionne correctement. De tels transmissions partielles à des fins de contrôle sont déjà décrites dans la demande de bi-evet FR 96/15.823 précitée, par exemple.
5) On acquiert et on niémorise dans la mémoire de stockaae 9 les données d'une série de tirs successifs N, N+1, N+2 etc et durant l'acquisition des données de plusieurs des tirs suivants N+1, N+2 etc, on lit et on transmet des fractions successives des données du tir N. Ce mode de fonctionnenient convient dans le cas où le débit de la voie de transmission utilisée et/ou le volume de données de chaque tir rend nécessaire un temps plus long de transmission.
6) On acquiert les données du tir N et dans le mênie tenips on lit et transmet une fi-action déterminée X des données du tir N-p, et on niémorise dans la ménioire de stockage 9 les données de ce tir N. Ce mode permet de répartir la ti-ansniission des données d'un même tir sur plusieurs (i) cycles d'émission-réception ultérieurs sans retarder le rythme de succession de ces cycles. Les données sont donc réparties en iLyroupes de ti-aces transmis successivement.
Si N=5 par exemple et le nombi-e total de traces est de 200. on fractionne ce nombre en 4 groupes de traces de 50 traces chacun ce qui nécessite 4 cycles successifs pour la lecture et la transmission de ces 4groupes. Durant l'acquisition des tirs successifs N 5, io N 6, N 7, N 8, on relit et transniet successivement les traces I à 50, 51 à
100, 101 à 151 et 151 à 200 du tir N 4.
7) Ce mode correspond à l'acquisition d'un tir N et siniultanément à la relecture et transmission des données d'un tir précédent N-x, suivie d'un stockage du tir N
dans la mémoire de stockage 9. Il s'aQit d'un mode où la mémoire 9 fonctionne comme une mémoire FIFO et sans entraîner un quelconque ralentissement du i-ythme des tirs comme cela peut se produire dans les modes 1 et 2 ci-dessus. Le décalage de temps entre la mémorisation des données d'un tir et leur transmission effective par relecture de la mémoire 9 dépend bien évidemnlent des conditions de transmission i.e. le nombre de fréquences disponibles et leurs débits de transmission respectifs.
8) Ce mode correspond à la i-electure et à la transmission des données d'un tirs précédemment mémorisées.
9) Ce mode correspond au cas où le volume des données sismiques acquises à
rapatrier est difficilement compatible avec les moyens dont on peut disposer pour relier chacun des boîtiers d'acquisition avec la station centrale. C'est ce qui se produit quand le nombre de fréquences de transmission dont on peut disposer et/ou leurs débits de transmission est insuffisant. C'est éaalement le cas quand la soui-ce sismique est par exemple un canon à air capable de tirer à des intervalles rappi-ochés (tous les 1 5s par exemple), ce qui rend très étroites les fenêtres de transniission, trop étroites de toute façon pour assurer un rapatrienient complet dans un délai raisonnable. On utilise dans ce cas le procédé de transfert déjà décrit dans le brevet US 4 905 205 du demandeur, en concentrant la transmission d'une partie au moins ou de la totalité des données accumulées sur une seul fenêtre de ti-ansmission durant laquelle on connecte à chaque boîtier d'acquisition une mémoire de niasse déplacée sur le terrain et reliée à lui par une liaison à
courte portée : un câble ou une liaison optique à infra-rouQe par exemple.
Dans une telle iniplénientation, on profite de la souplesse procurée par la mémoire de stockage où les données accumulées en continu sont toutes individuellement identifiées et répertoriées. Le vida~e de la mémoire de stocka~e 9 de chaque boîtier peut dans ces conditions être effectué
à tout nioment, même durant une phase d'acquisition et dans n'inipoi-te quel ordre.
Tous les modes précéderits fonctionnent que les données sismiques soient ou non compressées avant leur stockaQe dans la mémoire de stockaQe 9 et qu'elles soient, à la relecture, transmises sous fornie compressée ou après déconipression.
On applique de préférence aux données sismiques des alQor-ithmes de compression sans perte, comme décrit dans la deniande de brevet FR 2 757 641 du demandeur déjà
citée. Les données partielles transniises à des fins de contrôle effectués dans certains des modes précédents peuvent être soit des données partielles obtenues par= une compression sans perte, soit des données compressées avec perte mais restant malgré le taux de compression appliqué, suffisamment représentative pour= juQer de la qualité du fonctionnement des boîtiers d'acquisition.
Les données transmises à la station 'éloiQnée CS sont de préfér-ence décompressées par un processeur 10 (Fio,.1) avant leur enregistrement sur- une mémoire de masse. On n'exclut pas pour autant le cas où les données mémorisées dans chaque boîtier d'acquisition sous une forme compressée, sont décompressées par le processeur 7(Fig.2) avant leur transmission à la station éloicynée CS
d'interface 5 décrite dans le bi-evet FR-A-2.608.780 précité, perniet en outre une communication par rayons infra-rouaes avec un boîtier d'initialisation 6 à
l'aide duquel un opérateur peut éventuellement communiquer au processeur de 'estion 2, des instructions d'adressage et de sélection des pai-amètres de fonctionnement des chaînes d'acquisition.
Chaque boîtier d'acquisition Ai comporte également de préférence un processeur spécialisé dans le traitement des siQnaux. Tel que par exemple un processeur à
32 bits à
vir;ule flottante du type DSP 96002 par exemple, qui est associé à un dispositif du type DMA pour accélérer les transfei-ts par blocs de données entre les deux processeurs 2 et 7. A
ce dernier, est adjointe une mémoii-e de travail M3. Chaque boîtier d'acquisition comporte aussi une alimentation électrique autonome 8.
Le processeur ;énéral 2 a pour fonctions de réaliser le décodage des ordres transmis par la station éloi~née, et de ~érer :
- l'acquisition des signaux des i-écepteurs R1 à Rk par les difféi-entes chaînes d'acquisition, - les transmissions en relation avec l'unité de transmission 3;
- la mémoire Mi pour le stockaQe temporaire des données;
- les entrées-sorties;
- les interruptions entre proji-ammes;
- les échanaes avec le processeui- de calcul DSP 7 etc.
Le processeur de calcul DSP (7) est particulièrement adapté à effectuer à
grande vitesse des opérations telles que des conversions, de format, des multiplications de nombres complexes, des transformations de Fourier du type FFT, des coi-rélations entre les siQnaux i-eçus et les signaux émis, des filtrages numériques, des sommations cle tirs successifs avec élimination des bruits perturbatew-s de nature non sismique. des combinaisons entre eux des sianaux délivrés par des récepteurs sismiques multi-axes tels que des aéophones tri-I O
axiaux par exemple, etc. Les pré-traitements accomplis localement avant transmission contribuent à réduire sensiblement le nombre de tâches dévolues à la station éloi~née et cionc la puissance de calcul installée qui devient considérable quand le nombre de traces sismiques à acquérir en tenips réel etit cle plusieurs centaines voire même dépasse mille.
Chaque boîtier d'acquisition comporte en outre une mémoire cle titockacye de ;rande capacité 9 capable d'absorber le volume cle clonnées qui est transmis en cliffér=é à la station éloignée suivant les différ=ents mocles de fonctionnement qui vont être clécrits plus loin. On utilise par exemple une niémoire clite "flash". Cette mémoire peut par exemple être une ménioire de type FIFO ou qui peut fonctionner comme une mémoire cie type FIFO
de 1ct capacité suffisante pour contenir les données sisniiques de plusieurs centaines de cycles d'émission-réception sisniique ou "tirs" (500 tirs pai-exeniple).
La méthode selon l'invention, dans sa plus gr=ande généralité est basée sur une accumulation de données dans la niénioire de stockaae 9 cle dorinées obtenues au cours des cycles d'émission-réception sisniiques successifs de façon à obtenir un flot de données à
transmettre, et sur un transfert orclonné plus ou nioins différé de son contenu à la station éloignée par la voie de transmission disponible. Ces données coi-r=espondent aux données sismiques acquises et éventuellemerit prétraitées par le processetu= 7 comme indiqué ci-dessus et éventuellement (de préfér=ence) compressées au préalable.
Le débit effectif de cléchar,e de la ménioire cle stockace 9 et cte tr=ansfer=t vers la 2o station éloignée, dépend de plusieurs facteurs.
Il dépend d'abord ciu clébit cles voies de transmission utilisées, qui peut var-ier selon les cas en fonction de la disponibilité des canaux hertziens que l'on a obtenu cle l'or~anisme local de -estion des émissions radio pocu- la campa;ne d'exploration, et aussi cles conditions locales de transmission.
1-5 I1 dépend également clu taux de compression qui a été eFfectivenient appliqué aux données qui modifie la "loncIueur" cies traces sisniiques compressées, lonaueur étant utilisé
ici pour= désigner l'espace de mémoire FIFO nécessaire à leur stockage.
Il dépend aussi du clébit moyen de l'information sisniique acquise lié à la fr=équence d'éehantillonnaue des signaux sismiques r=eçus. Pour un pas cl'échantillonna're fixé, le ciébit m moyen dépend bien évidemment cle l'intervalle enti-e les cycles d'émission-réception d'une session sismique qui peut î;tre réyTulier avec une inter-valle entre les cycles cle quelques secondes (2s par exemple) ou irré~ulier en raison d'interruptions techniques des sessions d'acquisition sismique. Des interruptions sont en effet nécessaires par exemple pour déplacer la source (applications terrestres) ou pour permettre par exeniple au navire remorquant la source marine qui croise au larae de faire un demi-totu= et de se réali;ner pour faire la passe suivante le lona du profil sismique pour les applications de sismique offshore.
La "longueur" de l'inforniation compressée est très vai-iable. Pour les traces proches de la source où le rappoi-t du sivnal au bruit S/B est arand. on peut obtenir un taux de compression très grand (de l'ordre de 70 à 80%) et donc une courte "lonQueur".
Pour les io traces éloignées de la source poLu= lesquelles le S/B est plus petit, le taux de compression effectivement appliqué peut être faible voire même nul. Il peut même Lu=rivei-que la trace compressée soit plus "longue" que l'oriQinal si le rapport S/B est trop faible.
Dans la réalisation pratique où, de préférence, on compresse les données sismiques, le processeur de signal (DSP) dans chaque boîtier d'acquisition Ai, est avanta;eusement proarammé pour optimiser la compression. Il peut par exemple appliquer parallèlement au moins deux alaorithmes de compression différents avec des critères différents qui font intervenir par exemple l'énergie du si-nal sismique, le type de source sisniique utilisé qu'il s'aaisse d'un vibrateur, d'un canon à air, d'une charQe explosive etc. Une comparaison est effectuée à l'issue de ces compressions parallèles sans perte entre les données compressées (les traces sismiques en l'occui-rence) et les données initiales et l'on retient le résultat le plus "court" (possédant le taux de compression le meilleur). Le processeur de sic"nal peut encore être programmé pour choisir sur certains critères opérationnels, l'aljorithme de compression qui va offrir le nieilleur taux de compression sans perte possible.
Globalement en tenant conipte de tous les facteurs pouvant jouer sur le taux de compression effectif appliqué aux différentes traces d'un même jeu de traces, on vérifie dans la pratique que l'on obtient un taux moyen de 40 à 509c.
La mémoire de stockaQe utilisée avec sa capacité iniportante, permet de tenir compte avec beaucoup de souplesse des irréaularités dans le déroulenient des sessions sismiques qui occasionne des variations importantes du débit nioyen de l'information ~0 sismique acquise et ceci quel que soit le débit effectif des voies de transmission utilisées.
Le retard entre l'acquisition d'une trace et son transfert effectif à la station centrale peut varier ainsi dans de laraes proportions et atteindre si le volume de niémoire le permet, plusieurs dizaine de minutes (durée de plusieurs centaines de cycles d'acquisition sismique ou "tirs") retard acceptable par les géophysiciens surtout si des transmissions partielles sont ména~ées entre les tirs successifs poui- tester que l'acquisition se déi-oule normalement, conime le prévoit la méthode déci-ite dans le brevet EP 0.275.781 (US
4.905.205).
Différents modes d'orQanisation du séquencement des acquisitions et transferts vont maintenant être décrits.
Le système de transmission se prête tout d'abord à deux séquencements d'opérations différents qui ne fait pas appel à la mémoire de stockaae 9 mais seulement aux mémoires de travail M 1 et M2 :
1) celui où l'on acquiert le tii- N et ensuite on transfert les données correspondantes, et 2) celui où l'on acquiei-t le tii- N alors que dans le niênie temps on transfert le tir N-I.
Les modes suivants coniportent l'utilisation de la mémoii-e de stockage 9 pour des transferts différés.
3) On acquiert successivement les données d'un certain nonibre de tirs N, N+1, N+2 etc avec mémorisation à chaque fois des données correspondantes; avec remplissa~e progressif de la mémoire de stockaQe 9. Suivant ce mode, l'ensemble de traitement n'exerce aucun contrôle de qualité. Les t--ois modes suivants comportent un tel contrôle.
4) Suivant une variante du niode précédent, durant l'acquisition d'un des tirs de la série, on transmet des données partielles du tir précédent, suffisante pour que les opérateurs, à la station éloignée, puissent effectuer un contrôle de qualité
(QC) et vérifier en somme que le boîtier d'acquisition fonctionne correctement. De tels transmissions partielles à des fins de contrôle sont déjà décrites dans la demande de bi-evet FR 96/15.823 précitée, par exemple.
5) On acquiert et on niémorise dans la mémoire de stockaae 9 les données d'une série de tirs successifs N, N+1, N+2 etc et durant l'acquisition des données de plusieurs des tirs suivants N+1, N+2 etc, on lit et on transmet des fractions successives des données du tir N. Ce mode de fonctionnenient convient dans le cas où le débit de la voie de transmission utilisée et/ou le volume de données de chaque tir rend nécessaire un temps plus long de transmission.
6) On acquiert les données du tir N et dans le mênie tenips on lit et transmet une fi-action déterminée X des données du tir N-p, et on niémorise dans la ménioire de stockage 9 les données de ce tir N. Ce mode permet de répartir la ti-ansniission des données d'un même tir sur plusieurs (i) cycles d'émission-réception ultérieurs sans retarder le rythme de succession de ces cycles. Les données sont donc réparties en iLyroupes de ti-aces transmis successivement.
Si N=5 par exemple et le nombi-e total de traces est de 200. on fractionne ce nombre en 4 groupes de traces de 50 traces chacun ce qui nécessite 4 cycles successifs pour la lecture et la transmission de ces 4groupes. Durant l'acquisition des tirs successifs N 5, io N 6, N 7, N 8, on relit et transniet successivement les traces I à 50, 51 à
100, 101 à 151 et 151 à 200 du tir N 4.
7) Ce mode correspond à l'acquisition d'un tir N et siniultanément à la relecture et transmission des données d'un tir précédent N-x, suivie d'un stockage du tir N
dans la mémoire de stockage 9. Il s'aQit d'un mode où la mémoire 9 fonctionne comme une mémoire FIFO et sans entraîner un quelconque ralentissement du i-ythme des tirs comme cela peut se produire dans les modes 1 et 2 ci-dessus. Le décalage de temps entre la mémorisation des données d'un tir et leur transmission effective par relecture de la mémoire 9 dépend bien évidemnlent des conditions de transmission i.e. le nombre de fréquences disponibles et leurs débits de transmission respectifs.
8) Ce mode correspond à la i-electure et à la transmission des données d'un tirs précédemment mémorisées.
9) Ce mode correspond au cas où le volume des données sismiques acquises à
rapatrier est difficilement compatible avec les moyens dont on peut disposer pour relier chacun des boîtiers d'acquisition avec la station centrale. C'est ce qui se produit quand le nombre de fréquences de transmission dont on peut disposer et/ou leurs débits de transmission est insuffisant. C'est éaalement le cas quand la soui-ce sismique est par exemple un canon à air capable de tirer à des intervalles rappi-ochés (tous les 1 5s par exemple), ce qui rend très étroites les fenêtres de transniission, trop étroites de toute façon pour assurer un rapatrienient complet dans un délai raisonnable. On utilise dans ce cas le procédé de transfert déjà décrit dans le brevet US 4 905 205 du demandeur, en concentrant la transmission d'une partie au moins ou de la totalité des données accumulées sur une seul fenêtre de ti-ansmission durant laquelle on connecte à chaque boîtier d'acquisition une mémoire de niasse déplacée sur le terrain et reliée à lui par une liaison à
courte portée : un câble ou une liaison optique à infra-rouQe par exemple.
Dans une telle iniplénientation, on profite de la souplesse procurée par la mémoire de stockage où les données accumulées en continu sont toutes individuellement identifiées et répertoriées. Le vida~e de la mémoire de stocka~e 9 de chaque boîtier peut dans ces conditions être effectué
à tout nioment, même durant une phase d'acquisition et dans n'inipoi-te quel ordre.
Tous les modes précéderits fonctionnent que les données sismiques soient ou non compressées avant leur stockaQe dans la mémoire de stockaQe 9 et qu'elles soient, à la relecture, transmises sous fornie compressée ou après déconipression.
On applique de préférence aux données sismiques des alQor-ithmes de compression sans perte, comme décrit dans la deniande de brevet FR 2 757 641 du demandeur déjà
citée. Les données partielles transniises à des fins de contrôle effectués dans certains des modes précédents peuvent être soit des données partielles obtenues par= une compression sans perte, soit des données compressées avec perte mais restant malgré le taux de compression appliqué, suffisamment représentative pour= juQer de la qualité du fonctionnement des boîtiers d'acquisition.
Les données transmises à la station 'éloiQnée CS sont de préfér-ence décompressées par un processeur 10 (Fio,.1) avant leur enregistrement sur- une mémoire de masse. On n'exclut pas pour autant le cas où les données mémorisées dans chaque boîtier d'acquisition sous une forme compressée, sont décompressées par le processeur 7(Fig.2) avant leur transmission à la station éloicynée CS
Claims (23)
1) Méthode de transmission pour conduire le rapatriement à une station éloignée (CS. LS) par des voies de transmission, de données sismiques obtenues au cours de cycles d'émission-réception successifs cl'une session sismique, comportant l'émission d'ondes élastiques dans une formation souterraine, la réception par des récepteurs des ondes renvoyées par la formation souterraine en réponse aux ondes émises et leur acquisition par un équipement de collecte de données comprenant une pluralité de boîtiers d'acquisition adaptés à acquérir les données sismiques, à les mémoriser et à les transmettre vers une station éloignée, lorsque la durée nécessaire à la transmission des données collectées par les boîtiers d'acquisition au cours d'une partie au moins des cycles d'émission-réception de la session, par les voies de transmission disponibles, est incompatible avec la durée de fenêtres de transmission allouées aux boîtiers d'acquisition, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- l'accumulation ordonnée dans des mémoires de stockage contenues dans les boîtiers d'acquisition, de données obtenues au cours des cycles successifs d'émission-réception, de manière à constituer des flots de données à transmettre ;
- le transfert discontinu de ces flots de données mémorisées par des voies de transmission depuis les différents boîtiers d'acquisition jusqu'à la station éloignée, par lecture des mémoires de stockage, avec une répartition des données accumulées sur des fenêtres de transmission successives de manière à rattraper les retards éventuels de transmission à
l'issue de cette série de fenêtres de transmission.
- l'accumulation ordonnée dans des mémoires de stockage contenues dans les boîtiers d'acquisition, de données obtenues au cours des cycles successifs d'émission-réception, de manière à constituer des flots de données à transmettre ;
- le transfert discontinu de ces flots de données mémorisées par des voies de transmission depuis les différents boîtiers d'acquisition jusqu'à la station éloignée, par lecture des mémoires de stockage, avec une répartition des données accumulées sur des fenêtres de transmission successives de manière à rattraper les retards éventuels de transmission à
l'issue de cette série de fenêtres de transmission.
2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que, la durée nécessaire à la transmission de données sur chaque voie de transmission disponible durant un certain nombre k de cycles d'émission-réception de la dite session par les voies de transmission utilisées étant supérieure aux durées de transmission allouées à chaque boîtier d'acquisition durant ces k cycles d'émission-réception, on répartit les données de façon que cette durée de transmission soit au plus égale en moyenne à la durée de la fenêtre de transmission allouée à chaque boîtier d'acquisition, sur un certain nombre N (N > k) de cycles successifs d'émission-réception de la dite session.
3) Méthode de transmission selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte le transfert discontinu du flot de données depuis chaque boîtier d'acquisition vers la station éloignée avec un décalage de temps par rapport à l'instant de la mémorisation, égal à au moins une fraction déterminée d'un cycle d'émission-réception.
4) Méthode de transmission selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le dit transfert est effectué avec un décalage de temps égal à un nombre entier n(n>=l) de cycles, la méthode comportant en outre durant l'acquisition des données de chaque cycle d'émission-réception, une transmission de données représentatives de contrôles de qualité.
5) Méthode de transmission selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ledit transfert est effectué avec un décalage de temps effectif différent pour des fractions distinctes des données sismiques acquises au cours d'un même cycle d'émission-réception.
6) Méthode de transmission selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte l'application à au moins une partie des données accumulées dans des boîtiers d'acquisition, d'une compression avec ou sans perte.
7) Méthode de transmission selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une décompression d'une partie au moins des données accumulées dans des boîtiers d'acquisition, avant leur transmission à la station éloignée.
8) Méthode de transmission selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce qu'une partie des données transmises durant chaque fenêtre de transmission allouée, est représentative de résultats de contrôles de qualité effectués.
9) Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que les données représentatives des résultats de contrôles de qualité, sont formées par une compression sans perte de données sismiques acquises.
10) Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que les données représentatives des résultats de contrôle de qualité, sont formées par une compression avec perte de données sismiques acquises.
11) Méthode selon la revendication 6, 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une décompression des données à la station éloignée.
12) Méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transfert discontinu des flots de données est effectué par connexions successives aux différents boîtiers d'acquisition, dans n'importe quel ordre et à n'importe quel moment de la session, d'une mémoire de masse déplacée sur le terrain, durant des fenêtres de transmission supplémentaires, transfert ultérieur des données de la mémoire de masse à la station éloignée et remise en ordre des données transférées.
13) Système de transmission à une station éloignée de données sismiques obtenues au cours de cycles d'émission-réception successifs comportant la transmission d'ondes élastiques dans une formation souterraine, la réception des ondes renvoyées par la formation en réponse aux ondes transmises et leur acquisition par un équipement de collecte de données comprenant des boîtiers d'acquisition incluant chacun des moyens d'acquisition, des moyens de mémorisation incluant au moins une mémoire de stockage de données, des moyens de transmission de données entre les différents boîtiers d'acquisition et la station éloignée, par des voies de transmission, et un ensemble de traitement des données sismiques, caractérisé en ce qu'il comporte, dans les ensembles de traitement, des moyens pour commander l'accumulation ordonnée dans les mémoires de stockage, de données acquises au cours des cycles successifs d'émission-réception, de manière à
constituer des flots de données à transmettre, et des moyens pour commander le transfert progressif de ces flots de données accumulées depuis les différentes mémoires de stockage jusqu'à la station éloignée par les voies de transmission, par lecture des mémoires de stockage, avec une répartition des données accumulées sur des fenêtres de transmission allouées aux différents boîtiers d'acquisition, et des moyens à la station éloignée pour la reconstitution des différentes données collectées et transmises.
constituer des flots de données à transmettre, et des moyens pour commander le transfert progressif de ces flots de données accumulées depuis les différentes mémoires de stockage jusqu'à la station éloignée par les voies de transmission, par lecture des mémoires de stockage, avec une répartition des données accumulées sur des fenêtres de transmission allouées aux différents boîtiers d'acquisition, et des moyens à la station éloignée pour la reconstitution des différentes données collectées et transmises.
14) Système selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens dans l'ensemble de traitement, pour compresser les données avant leur mémorisation dans les boîtiers d'acquisition et pour les décompresser avant leur transmission à
la station éloignée.
la station éloignée.
15) Système selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens dans l'ensemble de traitement, pour compresser les données à transmettre et des moyens à
la station éloignée, pour décompresser les données reçues.
la station éloignée, pour décompresser les données reçues.
16) Système selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'ensemble de traitement dans chaque boîtier d'acquisition est adapté à appliquer aux données à
transmettre un algorithme de compression avec ou sans perte.
transmettre un algorithme de compression avec ou sans perte.
17) Système selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que l'ensemble de traitement de chaque boîtier d'acquisition comporte un processeur de signal programmé
pour appliquer aux données sismiques un taux de compression sans perte dépendant des données reçues par les récepteurs sismiques.
pour appliquer aux données sismiques un taux de compression sans perte dépendant des données reçues par les récepteurs sismiques.
18) Système selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la mémoire de stockage comporte une mémoire de type FIFO pour le rangement ordonné des données sismiques et l'ensemble de traitement comportant des moyens de lecture ordonnée de chaque mémoire de stockage avec un débit dépendant des moyens de transmission disponibles, la station éloignée comprenant des moyens de reconstitution de toutes les données sismiques transmises.
19) Système selon l'une des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que les moyens de transmission sont des moyens radio ou des câbles de transmission.
20) Système selon l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce que l'ensemble de traitement (PA) dans chaque boîtier d'acquisition comporte au moins un processeur de signal adapté à appliquer aux données à transmettre au moins un algorithme de compression.
21) Système selon l'une des revendication 13 à 20, caractérisé en ce que l'ensemble de traitement dans chaque boîtier d'acquisition est adapté à appliquer aux données à
transmettre au moins deux algorithmes différents de compression et à
transférer dans la mémoire de stockage correspondante des données sismiques compressées avec celui des algorithmes qui produit le taux de compression le plus fort.
transmettre au moins deux algorithmes différents de compression et à
transférer dans la mémoire de stockage correspondante des données sismiques compressées avec celui des algorithmes qui produit le taux de compression le plus fort.
22) Système selon l'une des revendications 13 à 2 1, caractérisé en ce que l'ensemble de traitement de chaque boîtier d'acquisition est adapté aux données sismiques des traitements préalables.
23) Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de transmission comportent une mémoire de masse déplacée jusqu'au voisinage des différents boîtiers d'acquisition et un moyen de liaison à courte portée pour connecter la mémoire de masse dans un premier temps à chaque mémoire de stockage durant au moins une fenêtre de transmission choisie arbitrairement, de façon à décharger celle-ci, et dans un deuxième temps avec la station éloignée.
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Effective date: 20130723 |