7
Comparison between single and multi-channel cable telemetry systems in harsh terrains Patrick Burger* first break 18.2 February 2000 research article Ahed Bhed Ched Dhed Ref marker Fig marker Table mar- ker Ref end Ref start * C 2000 EAGE 53 Introduction This short paper begins with a brief history of the milestones in seismic instrumentation. The advantages and disadvan- tages of single channel vs. multichannel telemetry system architecture are shown, not only in terms of seismic quality but also in terms of capital expenditure and operating flexibility. An example of a heliborne crew, using single and multichannel units in the same prospect, confirms that all these parameters must be taken into consideration when selecting which telemetry system to use. Milestones in seismic instrumentation A review of the last 20 years of land seismic acquisition shows that, in the early eighties, the industry was gradually switching to telemetry digital systems to overcome the channel capacity limitation of conventional systems. In such a conventional digital system, the geophone sensors are connected to the digitizing and recording instrument through multi-pair analogue cables and a roll-along switch (Fig. 1). In a telemetry system, on the other hand, the analogue-to- digital conversion electronics (also called Field Units) are distributed along the spread rather than concentrated at the recording site, the analogue pairs being replaced either by radio links or by a digital cable (electric or fibre-optic). For economic and logistic reasons, most of the land seismic telemetry systems in operation today use electric cables to interconnect the field units. For more than ten years, single-channel telemetry systems with instantaneous floating point amplifier and 15- bit analogue-to-digital converter have dominated the market and became the industry standard for land operations. The introduction of cable telemetry systems brought two major benefits over conventional systems: . increased productivity, . seismic data quality improvement by the reduction or elimination of crosstalk between analogue pairs and of the electromagnetic interference (E.M.I.) noise picked up in the analogue cable. In the early nineties, the introduction of the 24-bit A to D converter brought not only a significant price reduction of the associated equipment, but also enhanced performances such as lower distortion and larger instantaneous dynamic range. For the modern generation of telemetry systems, two field equipment configurations are available: . either single-channel, . or multichannel field units. . the compromise between data quality and price per channel; . the operational criteria. What is the optimum number of channels per digitizing unit? The optimum number of channels per field unit is a trade-off between seismic data quality and the price per channel. Seismic data quality From the seismic data quality standpoint, the best architecture to avoid E.M.I. pick-up and signal crosstalk is one where the sensor is directly connected to the field unit performing analogue-to-digital conversion. In such a single-channel sys- tem, crosstalk between channels and E.M.I. noise is non- existent, as consecutive channels are fully isolated and only digital information is carried by the interconnecting cable. In the multichannel arrangement, multiple consecutive geophone groups are acquired by analogue pairs located within the same cable, which is subject to crosstalk and E.M.I. pick-up much as in a small conventional system (as shown by the cable structure in Fig. 3). The number of consecutive channels subject to crosstalk as a function of the number of channels per unit is shown in the bar chart (Fig. 2). Price per channel reduction On the other hand, it should be noted that the field unit must house several complementary circuits associated with the main digitizing function (e.g. power-supply, transmission, test, etc.). Naturally, sharing the housing and peripheral cir- cuitry between several channels reduces the price per channel. The price per channel decreases as a function of the number of channels per field unit (Fig. 2). The price reduction can reach up to 40% for a six-channel system vs. a single- channel system. *Sercel, BP 439, 44474 Carquefou Cedex, France. Fax: +33 2 4030 1948 Paper 47 Disc

Comparison between single and multi-channel cable telemetry systems in harsh terrains

Embed Size (px)

Citation preview

��������� �� �� ����� �� ��������������� ��������� ������� � ����� �������������� �����

����� ���� ��� ������� ���� �������� �������

����

����

����

����

�� �� ��

��� �� ��

����� ���

��

�� ����� �����

�� ���� ����

��

����������

���� ����� ����� ������ ���� � ���� ������� � ��� ���������

�� ������ ��������������� ��� ���������� ��� ���������

����� � ������ ������� ��� ����������� �������� �����

������������ ��� ����� ��� ���� �� ���� � ������ !��������� ���� �� ���� � ������� �"��������� ��� ���������

��"�������� �� �"���� � � ��������� ���� ����� ������ ���

����������� ����� �� ��� ��� �������� ������ ���� ���

����� ��������� ��� �� �� �� ���� ������������� ����

��������� ����� �������� ����� �� ����

�� ������� �� ������ ��������������

� ������ � ��� ���� #$ ����� � ���� ������ ��!��������

����� ���� �� ��� ����� �������� ��� �������� ��� ���������

��������� �� �������� ������� ������ �� ������� ���

������� �������� ��������� � ������������ ������� %� ����

� ������������ ������� ����� ��� �������� ������� ���

��������� �� ��� ������&��� ��� ��������� ��������� ���������������� �������� ������ ��� � ���������� ������ '���� ()�

%� � �������� ����� �� ��� ����� ���� ��� ������������

������� ���������� ����������� '���� ������ ����� *����) ���

����������� ����� ��� ������ ������ ���� ������������ �� ���

��������� ���� ��� �������� ����� ����� �������� ������ �� �����

��� � �� �� � ������� ����� '�������� �� ����������)� ��� �������

��� �������� ������� ��� � ��� ���� ������ �������� ������

�� ��������� ����� ��� �������� ������ �� ������������ ��� ���������� ��� ��� ���� ��� ����� �������������� ��������

������ ���� ������������� ������� ����� ������� ��� (+�

��� ������������������� ��������� ���� �������� ��� �� ��

��� ����� ��� �������� �������� �� ���� �����������

��� ������������ � ����� �������� ������ ������� ���

�,�� ������� ���� ������������ ������-

� ��������� ������������

� ������ ���� !������ ��������� �� ��� ��������� ������������ � �������� ������� �������� ����� ��� � ���

�������������� ����������� '.�/�%�) ����� ��� �� �� �� ���

�������� ������

%� ��� ����� �������� ��� ������������ � ��� #0���� � �� �

��������� ������� ��� ���� � ���������� ����� ��������� � ���

���������� �!������ ��� ���� �������� ���������� ���� ������� ���������� ��� ������ ������������� ������ ������

��� ��� ����� ���������� � �������� ������ ��� ����

�!������ ������������� ��� ���������-

� ������ ��������������

� �� ����������� ���� ������

� ��� �������� ������� ���� !������ ��� ����� ��� �������1� ��� ����������� ���������

���� �� ��� ������ ����� �� ����� � ������������� ����

��� ����� ����� � �������� ��� ���� ���� �� � �������

������� ������ ���� !������ ��� ��� ����� ��� ��������

������ ��� �������

��� ��� ������ ���� !������ ���������� ��� ���� ������������

�� ����� .�/�%� ��� ��� ��� ������ �������� �� ��� ����� ���

������ �� �������� ��������� �� ��� ���� ���� ��������������������������� ����������� %� ���� � �������������� ����

�� �������� ������� �������� ��� .�/�%� ����� �� ����

�"������ �� ����������� �������� ��� ���� �������� ��� ����

������� ��������� �� ������� �� ��� ��������������� ������

%� ��� ����������� ���������� ������� �����������

�������� ������ ��� ��!����� �� �������� ����� �������

������ ��� ��� ����� ����� �� ���,��� �� �������� ��� .�/�%�

��� ��� ��� �� �� � ���� ������������ ����� '�� ����� ����� ����� ��������� �� ���� 2)� ��� ����� � �����������

�������� ���,��� �� �������� �� � ������� � ��� ����� �

�������� ��� ���� �� ����� �� ��� ��� ����� '���� #)�

����� ��� ������� �� ������

3� ��� ����� ���� �� ������ �� ����� ���� ��� ���� ���� ���

����� ������� ����������� �������� ���������� ���� ������ ������&��� ������� '���� ������������ �����������

���� ����)� 4�������� ������� ��� ������� ��� ���������� ����

������ ������� ������� �������� ������� ��� ����� ��� ��������

��� ����� ��� ������� ��������� �� � ������� � ��� �����

� �������� ��� ���� ���� '���� #)� ��� ����� ��������� ���

����� �� �� 0$5 �� � ��"�������� ����� ��� � �������

������� �������������� �� ���� ����� ��� �!" ��#�$� ���%��� ��$& '�� � ����

���

����� �� ��

������������ �� ��� ����������� �� ������ ������

4������ .�/�%� ������� ��� ����� ������� �� �����������

��������� ��� �������� �������� ���������� ������ ������

����� ��� ��� �� �� ����� ��� ������ ��� ��������� ����

���������� ������!����� ������ ������� �� ��� ������

�������� ��������� �� ������ .�/�%� ������� �������

����������� ������� ���� �� ����������������� ����� �������

���� ������ ����� ������������ ���� ��� ��������������������� ���� �� �������� ����� �� ���������� �!������ ���

���� ������� ����� ������ 3�� � ��� ������� ����� �

��������� .�/�%� ������� ����� ��� �� �������� �� ������

�������� ������� ����� ���� ��� ������� ����

�� ���� ����

��

���� ! ���()�� �� �(���"% ���*%"�"��

���� " +,��)) %)��� "! �*�%%��( ,�� %���

����� �� ��

������� �� +$ �� 6$ 7& ����� ������ ��� ��� �� ��������

������ �� ��� �������� � � ����� ����� 8������ �������

��� �� ������� �� .�/�%� ����� �� �����- �� .�/�%� ������ �

���� ����������� ���� ��� �� .�/�%����������� ���������

%� � ������� ������ �������� ����� �������� �������

��������������� ������ ��� ������&��� ����� �� ��� �� �

�������� ��������

�� ��� �� !������ ��� ����������� �� ��������� .�/�%� ���������� �"������� ��� ������� ��� �� � ���������� !����

����� ���� ����� � 9���� ����� � ������������ '0$$ :)

����� ���� �� ����� �� ������ ��� ����� � +$�7& ����� ��� �

�� ������� �������������� ��� ��"�������� ������ '���� 0�)�

��� ��"�������� ����� ���� #+� ����� ������� ���� ���� ���

�� ��������� 3�� ���� ��� �!������ ���� �������������� �����

��� ��� ����� ���� ��"�������� ������ ��� ����� ���� �������

��� ���� ��� ����� ���� �������� ��� �������� ������ �� ����������� ���������- � '�� ��� �"������ � ��� ������ �����

������� ;6) ��� � '�� ��� ����� � ��� ������ �������

�������� ;2 ��� ;0)� ��� ����� ���� ��� �����"������ ($

����� ��� ���� ������� �� ������ ��� .�/�%� ����� ��� ��

�� �� ��� ����� ��� �������� ������ ���� ������� ��

�"������ ����������

��� ����� ������� ����� ��� ��������� ����� '���� +)� ���

���� ����� � ����� ��� ��������� ����� ������ �� ������������� ������������ '�2$$ �:) �������� ����

�������� �������� ����������� ��� ��� ������ �� ��� ��������

� ��� ������������ �����

��� ������ ������� �� ���� ��������� � ��� � ������� �����

���� ��� �������������� ����� �� ��� ���,��� �� .�/�%� �����

������� ��� 6�������� ����� ��� � �� +$ 7& ����� �� � ($<($$

���� ������ ����� '�� �� 20 �: �"�� ������� �� $�2

�:)� ��� ���� ����� ������ ���� ���� ��� ������ $�= �:�

��� ��������� � ��� ��� ���� ��������� ���� ��������� ����

��� ��" ����������� �������� ��� ��������� �� .�/�%� �����

�������� �������� ���� �� ������� ���� ��� ���������������������

#��������� ���������� �� ���� �$�����

��� ������� ������� ��� �������������� ������������ �� ���

��� ��"���� �� #� �� 2� ���������� �� ���� ���������� ���

��������

�� �� �� ������ �� ��������� �� ���� ������ � �����������

���������� ���� ����� �������� � �������������� ����� %�

�������������� �������� ���� �������� �� ������ ���� ������� � ��� ����������� ������ 7������ ���� �����

����������� �� �������� ���� ��� ��!�������� ���� ������ ���

���� ��� �������� ��� �������������� ����� �������� � ������

����� �������� �� ������ ������ ��� ����� � �����������

�������� ��� ����� ������� ���� � � ����������� �����

�������� ������� ����� ���������� ������� ������ ��� + � ��

� ++� �������������� ����� ������� 22 � �� � 22$� ��"�

������� ������ ���� �������� �� ����������� �� � ������������� �� ,����� �� ���������� ����� ����� ,������ ���

�� ������� �� ��� ������

�������� ������� ����� ���� ��� ������� ����

�� ���� ����

��

���� � ��-�.� %"�(� "% �%����"%%����% �����(�

����� �� ��

�������� ������� ����� ���� ��� ������� ����

�� ���� ����

�%

���� � ��-�.� %"�(� (�%(���/��� 0(�%�� /( )���1�*�%%�� �����2�

���� � ��%�� /( )���1�*�%%�� ��-�.� ��(��

����� �� ��

��������������� ��� ���� �� ������ ��� ��� ������� ����

�������������� ������������� % � ����������� ���� ��

�������� �� ��� ������� ���� �� ������ ������� �� ��� ����� ��

�� ��� ���������� ����� >��� � ����� ����� �� �� ������� �� ��

��" ���� !��� �� �� ������ � ����� �������� � ������ ������������� ���� �� �� ���� � ��"��������������� ����

��� �� � ������ ����� ��������� ������� �������� ���� ���

������� ������ ��� ����� ��� �� ����� ����� ����� ����

������� �� ������� ������� �� ��� ���� �����

%� � ������ ������� ������������ � ���� ������� ���� ��

��������� �� ����� ��� � ����� ����� ������ ����� �� �������

��� ������� *��� �� ��� �������� ���� ���� �� ��� �������� �����

�������� ����� ��� ����� ���� ��������� ���� ��� ������� ������������ �� ����� ��� ��������� ��� ����������� �� ���������

����� ��� � ������� � ��� ����� � �������� ��� ������&���

���� '���� 6)� ���� �� �� � ������ �� 2� ���������� �� �����

����� ������ �� ����� ��� �� ���������� '�� �"���� �����

����� �� ���� ����� ����)� ��� ��� ��������� ���� ������� ��

������� ������ � ���� ����� ��� �� ��������� ������ ���� �

�������������� ������ ������� ������ ��� �������� ������� %�

����� ���������� �������� �� ����� �� ��� ������ ��������� %����� ����� ��� ������� ��� ������� '�� ����) ��� ������� �� ���

������� ������� ���� �� ��� ���� ����� ����� �� ������ ������

���� ���� ��� � ����� �������� � � �������������� ���� ���

����� �� ������� ����� ��������� ���� ��������������� ������

#��������� ���������� �� ��� � �������

������� ��� ����� ���� ��� ������� ����� �� �� ��

������� ����� �� ���� � ������� �"��������� ����� �,��

����������� ������� ��� ������� �� ��� �����������

������������-

� ���� ���������� �����

� ���� ����� ����������

� ���� ������� �� �� �������� �� ��� �����

��� �������� �� ��� ����� � ����������� �� ��������� ��

���� ��������� �� �� ��������� �� ���� � ����������� ���

���������� �� ���� ������ %� �������� ���� ��� ����� �� ����

��������� �� ���������� �������� ��� ���� �������� ��

���� � ����������� ��� ������� ������� ������ ��� ������������ �������

�� ������� ������ �� ���� � ����������� ������� �� ���

��������� �� ����� ���������� ����� �� ������������ �� ���

����� � ������� ��� ���������� ���� �� � �� ����� ����

��� ���� �� ������&�� �� ��� ����� ��������� ���� ���

���������� ����� ������ �� ��� � �,�� �������� �������

%� ���� � �������������� ���� �� �� �� �������� ��

�������� ��� ����� � ������� �������� �� ��� ������������ �� �������������� ����������� ��������� ��!�����

���� ���������� ������ >���� ���� ��������������� ������ ���

��!����� ���� ��� �� ����� �� ��� ����� ������ ��� ������ �

������ �� ����������

&��������� ���'��� ���� � ��� � ������� ����'����� �� ������ ��'�

>��� ��� �"������� � ����� 2� ������� ����������� �����

���� ������ ��� �� ������� ��� ����� �������� �� ��

������� ���� ��� ���������������� �������� ��������� ���

��������� �� ������ ���� !������ � ��� ���������������

�������� ������� ����� ���� ��� ������� ����

�� ���� ����

�( ���� % �13 (,���# ���1"��

����� �� ��

7�� �� �� !������ ��� ����������� ������� � ��� �������

������� ���� � ����������� ������������? 3��� ����������

���������� �� � ���� ���� ��� ������� � ��������� ��� �

��������� �������� ��� �������� �������

%� �������� �� �� ���� �������� �� �� � ���� ������� �� ������������ ��� ��� ��������� ����� ��� ���������� �� ����

� ����������-

� ��� ���� ����� ��� ���� �� ���������1

� ���� ���������1

� ��� ���� � ������� ����1 ���� ��� ����� � ���� �!������ �����

") �� ������ ��' �� *����� �

� #� #0$�������� ��������� ���� ��������� ���� � ������������� ����� �� � ������� ,����� ��� ���������� &���

��� �� ����� ���� ���� �� ������ ��� �������� �����������

������� � �������������� ��� ����������� ���� ������� ��

����� ��� ���� �� ��� ������� ��� ��������� ������� ������

��� ����������� ������ ��� ������� ��� ������ ��� ���

���� �� ��� ��� ���� ��� ���� ��� ��� ������� �����

��� ���� ������� ���� ��"�������� ������� ������ �����

�������� �������� ���� ����� ������ ��� ��������������������

���� ������� ������ �� ���� ������������� %� ���� ,�����@

���������� ������� ������ ���� ������ ��� �� ���������

������ '�������� ��" ����� ���������) ��� ��� � ��� �,��

������ ������� ���� ��� ���������� '���� A�)

���� ������� ����� ��� ��"�������� ���� ����� ������������ �� �������������� ����� ������� ��� ����� �������

�� ��� ���� ��������� ��� �������

���� ��� ���� ��� ������� ������ ���������� ���������

�� #+5� ���� ���� �� ���������� ��� ��� ����� �� ��� ����

���� ����� ������ ���� �������� �� ��� ������� ����������

����� ��� ���� ��� ��������� ��� ��� ���� ���� ����� ���

������� ���� ��� ��������� �� ��� ���� ���� �������� ��

����� ��� ��� ���������������� ��� ���������� �������� ��� ����� ������� ����

����� ���� �� ���� ���������� ����������� ��� ��� ���

������� ����� �����������

����� ( ������� ������� ��� ��"�������� ��������� ��

���� #� ��������� ���� �� :���&���� ���� #+ ����� ��������

��� #+ ������� �"������� ���� �������

�� ������������� ���� �� ���� �

� 2� ������������� ���� ��������� ����� ��� ������� ������ �

��� ��� � /�������� �� ������ ������� ����� �����

�������� ������� ����� ���� ��� ������� ����

�� ���� ����

�+ ���� ( 4��( ��"% �*� (��()�� ��%��

����� �� ��

�������� ����� �� � ����������� ����� �� � �������

������� ������ �� � ������ ��� ���� ������������ �� ����

������� ������� ��������� �� ($<(+5 ��� �� ���� ������� ��������� �� �� #$5� ���� ��� ��� ����� �� ��� ������ �������� ���

������� � ��� ������ ������� ���� ���� ����� � ��� �� ���

������ �� ��� ���� ���� �� ������ ��� �!�������

��� ������� ����� �������� ��� ��������������� ���

���������� � ��� �!������ �� ��� ���� ��� ����� ���

������� ��������������� ��� ��� ����� ����� �!������ ����

����� ����� � ���������� ����� ���� ���� ���� ���� �

����������� ����� ���� �������� ���������� ������ ��������������� ��� ������ ��� ��� ������ ��� ���� ������ ����

���� ������ ���� �� �������

8���� ��� ������� ������� ���� ����� ��� ��� ���� ��

����� �� ��� ������ �� ��� ��� ������� �������� ��� ���

� ��,������

����� ������ ��� ���� �� ������� ������������ �� ���

���������� ��� ���� ���� �� ��� �������

,���� �� ����������

��������� ��� �����&����� � ������� �"��������� �� ����

���������� �!������ ���������� ���� ���� +5 � � 2� ����

������ �������� �� ��������� �� ������� ����� '����

��������� ���� �� ,�����)� ������ B ����� ���� ��� 0$5

�������� �� ������� �"��������� �� ������� ����������� �����

�� ������ ������� ����� �� ���� ��������� ���� � +�����

������ ����� ���� � ��������� ���������� �������� � #$5

'�� ��� ���� ������ �������) ���� ��� ��������������

������� �� ����������� ����������

&�� ����

�� �������� ���� ��������� � ������ �������� ��!��������

����� �� �������� �������� ������ �� ��� � ���������

����� �� ��� ������ ���� �� ����� �� ������ ��� ������

������������ �� ��� ���������� ���� �!�������

%� ����� ��� ���������� ����� ��� ���� ���� ��� ����

��� ����� �� ������� ������� �� �� �"���� �� ���

4���������� �� ������ � ���� ��� ����������� ������� �����

�� ��� �������������� �������� ����� ���� ��� �"��� ���� ���� ���������� �!������ ������� �� � �����������

������������� %� ���� ����� ��� ��������� ������� ���� �

��� �������������� ���� �� ��������� ������ �� �� �������� ��

���� �����������

�� �������� ����� ����� ������� ���� ����� �������� ���

����

�������� ������� ����� ���� ��� ������� ����

�� ���� ����

�-

.�� � !� ��������� �� �� ����� �� ���������� ��������

� � �� ������� ���

����������� ���������

��� ������� ������ ���

����� �� ������� ������� � �

��� ������������� �������� ���

!����� ������� ��������!��� "#$ ��%��� "&" ��%���

���� + ��%��1�*�%%�� ����% "! �%/�(�)�%��

����� �� ��