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Akquisition (Seismik)

Prinzip der seismischen Akquisition. Vibratorlinien: rot, Geophonlinien: blau, patch: hellblau. Quelle: HarbourDom GmbH
Tatsächliche Messgeometrie einer 3D Seismik. Vibratorlinien: rot, Geophonlinien: blau, patch: hellblau. Quelle: LIAG
Planungs lay out einer 3D Seismik. Vibratorlinien: rot, Geophonlinien: blau, patch: hellblau. Quelle: LIAG

In der Seismik ist Akquisition der Fachbegriff für die Datenerfassung.

In der (seismischen) Messtechnik versteht man unter Datenerfassung die Aufnahme analoger Signale mittels geeigneter Hardware (z. B. einer Datenerfassungsanlage). Hierbei werden heutzutage meist mit Hilfe eines Analog-digital-Umsetzers digitale Messdaten erzeugt, die dann gespeichert und per Software weiterverarbeitet werden können.

Neben der Instrumentierung der seismischen Akquisition spielt das Layout oder Design der Feldmessung eine entscheidende Rolle. Die Aquisition ist nicht nur der teuerste Teil einer Seismikmessung, sondern bestimmt letztlich auch deren Erfolg. Fehler bei der Akquisition lassen sich nur selten später beim Datenprocessing korrigieren.

Quellen

Klassisch sind in der Seismik kleine Sprengungen als Wellenquellen (Sprengseismik, Schussseismik). Die Sprengladungen (heute etwa bis zu 1 kg) werden in flachen, allenfalls einige Zehnermeter tiefen Bohrungen, untergebracht. Deratige Sprengungen können auch in unwegsamem Gelände plaziert werden und so gestaltet werden, dass sie keine Gefahr z.B. für Gebäude darstellen.

Sei einigen Jahrzehnten haben Vibratoren als Wellenquellen die Sprengungen nach und nach abgelöst. Auch in der Geothermie in Deutschland werden heute fast ausschließlich Vibratoren genutzt. Sie strahlen einen Sweep in den Untergrund ab, der im Zuge der Datenbearbeitung durch Korrelation zu einem kurzzeitigen seismischen Signal (wavelet) umgewandelt wird. Da der Sweep mehrere Sekunden lang ist, verglichen mit nur wenigen Millisenden einer Sprengung ist, bei gleicher Gesamtenergie, die zeitliche Energiedichte (Leistung) um ein Vielfaches kleiner.

Empfänger

Heute sind in fast allen Fällen die Empfänger Geophone oder Geophonbündel und zwar Vertikalkomponenten. Zur Erzielung einer ausreichenden Redundanz können bei einer Messung mehrere Hundertausend Geophone zum Einsatz kommen. Die Signale der Geophone werden digitalisiert und dann über Kabel oder Funk zu einer Zentrale übertragen. Alternativ ist die Datenspeiherung vor Ort und ein Auslesen der Daten (data harvesting) zu einem späteren Zeitpunkt. Derartige kabellose System gewinnen zunehmend an Bedeutung.

Lay out

Bei kleineren Messungen können alle vorgesehenen Geophone vorab ausgelegt werden (Festauslage) und dann die Akquisition durchgeführt werden ohne die Geophonauslage zu verändern. Bei größeren Messungen liegen nur die Geophone aus, die für eine bestimmte Vibratorposition gebraucht werden (Auslage, patch). Mit dem Wandern der Vibratorpositionen werden Geophone aufgenommen und neu ausgelegt (roll along).

Die tatsächlich relisierte Messgeometrie kann vom lay out wesentlich abweichen, insbesondere dadurch, dass Vibratoren an Straßen gebunden sind und Betretungen auch für Geophone oft nicht zugelassen sind. Diese Abweichungen von der Planung müssen kein Nachteil sein, denn sie bringen eine 'Random'-Komponente in die Geometrie, die helfen kann Akquisition footprints zu vermeiden.

3D Seismik

Für die 3D Seismik sind viele Geometrien denkbar und sinnvoll. In der Geothermie in Deutschland haben sich orthogonale Anordnungen durchgesetzt. Geohone werden auf Linien in einer Richtung (x) und die Vibratoren auf dazu orthogonalen Linien (y) angeordnet. Durch geeignete Wahl der Abstände innerhalb der Linien und zwischen den Linien ergibt sich ein Überdeckungsschema, demzufolge jeder Untergrundspunkt mehrfach abgetastet wird (Mehrfachüberdeckung, coverage, fold). Dies ermöglicht statistische Datenverbesserungen bei der Datenbearbeitung.

Literatur

Asanuma, Hiroshi; Izumi, Tanetomo; Kumano, Yusuke; Soma, Nobukazu; Niitsuma, Hiroaki; Baria, Roy; Michelet, Sophie: Data Acquisition and Analysis of Microseismicity from the Stimulation at Soultz in 2003 by Tohoku University and AIST, Japan, Geothermal Resources Council Transactions (2004)

Asanuma, Hiroshi; Mochizuki, Shinya; Nakazato, Katsuhisa; Soma, Nobukazu; Niitsuma, Hiroaki; Baria, Roy: Data Acquisition and Analysis of Microseismicity from Simulation of Deep Reservoir at Soultz by the MTC/MURPHY International Collaborative Project, Geothermal Resources Council Transactions (2001)

Chopra S., Larsen G.: Acquisition Footprint - its Detection and Removal. CSEG Recorder, 2000

Cordsen Andreas : Acquisition Footprint Can Confuse. AAPG Explorer, pg. 26, March , 2004

Gelbke, C., H. Rüter and R. Schepers : New Results from the Development and Application of high Resolution in-mine Reflection Data. Acquisition and Processing techniques. In: Proc. 4th Int. Coal Exolor. Symposium in Sydney, Australia. Miller Freeman, Publ. Ind, San Francisco, CAL (1983 )

Grechka, V.: Data - acquisition design for microseismic monitoring,. In: The Leading Edge (2010), S. 278 – 282

Hardtmann, H. von, Bielecke, T., Buness, H., Musman, P., Schulz, R.; Seismische Exploration für die tiefe Geothermie. Schweizerbart'sche  Verlagsbuchhandlung, Hannover (2015).

Marfurt Kurt J., Scheet Ronald M., Sharp John A. and Harper Mark G.: Suppression of the acquisition footprint for seismic sequence attribute mapping. In: Geophysics Nummer 63 (1988)

Peter Jonsson, Jan-Erik Rosberg : Low-Cost, Flexible Data Acquisition System Based on Commercial Off-The-shelf Hardware, Open Source Software and Radio Modem Communication, Stanford Geothermal Workshop (2006)

Weblink

http://de.wikipedia.org/wiki/Datenerfassung 

zuletzt bearbeitet April 2020