Brevet FR2455293A1 — publié le 19801121

Procédé de prospection sismique. L'invention concerne les procédés de prospection sismique et peut etre appliquée à la reconnaissance des interfaces géologiques à forte inclinaison, par exemple des dûmes de sel, des zones de faille, des massifs récifaux. La connaissance exacte de la situation des pentes du sel, du plan de rupture, de la surface du massif récifal, est indispensable, tant pour la mise en évidence directe des pièges à pétrole et à gaz, liés aux récifs et aux structures de jonction des dépôts sus-jacents à la surface du sel et au plan de rupture, que pour accroi- tre la fiabilité de la reconnaissance des dépôts sous-jacents au sel par les méthodes sismiques d'investigation. On connait un procédé de prospection sismique dans des forages pour le relevé des pentes à forte inclinaison du sel et des massifs récifaux. Pour ltexécution de ces travaux, on utilise des forages de recherche et de prospection, situés à proximité des formations présumées à étudier (dames de sel, massifs récifaux). L'enregistrement des ondes s'effectue à l'aide de sondes sismiques, en un seul profilage le long du forage. Toutefois, pour ce procédé, -il faut utiliser un forage profond qui doit être exécuté à proximité de la pente à forte inclinaison de la formation à étudier, ce qui augmente fortement le prix des travaux et diminue la profondeur des investigations. On connait des procédés de prospection sismique, comprenant la génération et l'enregistrement d'ondes réfractées et réfractées-diffractées. Dans ces procédés, tous les systèmes comprennent l'enregistrement de dromochrones allongées d'ondes engendrées à partir de quelques points de tir situés au jour. Mais, quand l'inclinaison de la surface à étudier est forte, les ondes réfléchies ou réfractées une seule fois par la surface à forte inclinaison n'émergent pas, ou bien émergent à de grandes distances. Ceci abaisse la précision du relevé. De plus, les ondes parasites ne subissent aucun affaiblissement, ou bien, si un tel affaiblissement se produit (du fait du groupement des sources ou des récepteurs), il est insuffisant. On connait aussi un procédé de reconnaissance sismique des pentes à forte inclinaison (des domes de sel) à l'aide des dromochrones allongées d'une onde réfléchie, engendrée à partir de plusieurs points de tir situés au jour. Dans ce procédé, on emploie un système de dromochrone inverses ou rattrapantes, d'après lesquelles on construit les coupes en profondeur. L 'enregistrement des ondes réfléchies s'effectue à une distance des points de tir de 10 à 25 km. L'inconvénient du procédé est la faible portée en profondeur des investigations et la basse précision du relevé de la pente à forte inclinaison, car l'onde réfléchie utile n'est enregistrée qu'à une grande distance (lo à 25 km), l'onde n'étant pas détectée à des distances plus faibles du point de tir, -par suite de la grande intensité des ondes parasites lentes. On s'est proposé de créer un procédé de prospec- tion sismique qui permettrait d'accroitre la précision du relevé des interfaces à forte inclinaison des roches, ainsi que d'augmenter la profondeur des investigations, de pair avec l'accroissement de l'immunité aux bruits. La solution consiste en ce que, dans le procédé de prospection sismique, fondé sur la génération d'ondes réfléchies à partir de quelques points de tir situés au jour, sur l'enregistrement des dromochrones allongées de ces ondes réfléchies, suivi de l'élaboration de coupes de temps et profondeur le long du profil à étudier de la surface du sol, d'après l'invention, la génération et la réception des ondes réfléchies s'effectuent en des points situés suivant le pendage du profil étudié de la surface du sol, toute distance entre les points de réception et de génération des ondes réfléchies étant choisie égale ou supérieure à la double distance entre tout point de tir et la projection du bord de la surface à étudier sur la ligne d'observation, suivant laquelle sont exécutés les tirs, et l'on enregistre les ondes réfléchies provenant d'un point de double réflexion des ondes commun à tous les points de tir et de réception. Les autres objectifs et avantages de l'invention sont mis en évidence plus bas, dans la description d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente le schéma de formation du point commun de réflexion de l'onde duplex sur une surface à forte inclinaison - la figure 2 représente le schéma de formation d'une onde sismique à deux réflexions : par la pente à forte inclinaison d'un dôme de sel et par l'une des interfaces au-dessus du sel - la figure 3 représente la coupe temporelle obtenue en appliquant le procédé faisant l'objet de llinven- tion à l'étude d'une masse de sel ayant un flanc renver-sé. Le procédé est réalisé suivant une séquence determinée, de la façon suivante. On engendre et on enregistre les vibrations de façon à obtenir les dromochrones allongées des ondes réfléchies, issues de quelques points 1l, 21, 31 (figure 1) de tir et de réception 12, 22, 32 dans le sens du pendage de la surface à étudier, l'intervalle au jour entre les points de réception 12, 22, 32 et de tir 11, 21, 31 étant choisi égal ou supérieur à la double distance entre le point de tir et la projection du bord de la surface à étudier sur la ligne d'observation. Une telle situation des points de réception 12 à 32 et de tir 11 à 31 assure l'enregistrement des ondes en double réflexion (ondes duplex) dans leur zone d'existence. La figure 1 fait apparaitre que, tant pour la formation d'un point commun 4 de double réflexion avec la participation de l'interface R3 au-dessous du sel (représentée par des traits interrompus) que pour la formation d'un point comnun de double réflexion avec la participation de l'interface R1 au-dessus du sel, les points 11 à 31 de tir et de réception doivent être situés au jour en aval suivant le pendage. L'onde duplex engendrée aux points de tir 11, 21, 31 chemine du point commun 4 de double réflexion à l'interface supplémentaire R1 au-dessus du sel qui la réfléchit, et elle est respectivement enregistrée aux points de réception 12, 22, 32 Sur cette même figure, on a représenté en traits interrompus le schéma de cheminement des rayons à partir du point commun 4 de réflexion de l'onde duplex engendrée aux points de tir 11, 21, 31 réfléchie par l'interface supplémentaire R3 au-dessous du sel et enregistrée respectivement aux points de réception 13, 23, 33. Ensuite, d'après le procédé, on enregistre les ondes avec des retards assurant la sommation en phase des ondes duplex issues des points communs 4 de double réflexion situés sur la surface à étudier. Un tel enregistrement des ondes duplex assure leur distorsion minimale et un affaiblissement maximal des ondes parasites. Par onde duplex, on entend une onde ayant subi une double réflexion : à la surface 5 à forte inclinaison à étudier, puis à une interface quelconque R1, R3 à faible inclinaison, par exemple dans les dépôts sus-jacents ou sous-jacents au sel. Par point commun 4 de double réflexion, on entend un point de réflexion sur la surface 5 à forte inclinaison tel qu'il ait la meme ordonnée de réflexion de l'onde duplex pour une famille de rayons issus de points 11 à 31 de tir différents. L'efficacité du procédé proposé est illustrée par un exemple de génération d'une onde sismique subissant deux réflexions : à la surface 5 fortement inclinée d'un dôme de sel et à l'une des interfaces (R1) audessus du sel. Désignons ce type d'onde par OHOR. En particulier (plus en détail), la figure 2 donne le schéma de cheminement des rayons d'ondes engendrés au point 1 de tir, réfléchis par la surface H à forte inclinaison, supplémentairement réfléchis par la surface R1 au point M1 et enregistrés au point x. au jour. Le point de réception xi se trouve dans la zone d'existence de la dromochrone de 1 'onde duplex ayant les valeurs xO, k et tor tk. L'interface H à étudier est inclinée sous l'angle ypar rapport à la ligne du profil -x+x. L'interface supplémentaire R1 est inclinée sous l'angle Y par rapport à la ligne du profil. L'équation de la dromochrone d'une onde duplex de ce type est de la forme V1 étant la vitesse de propagation de l'onde dans le mi lieu recouvrant la surface à étudier h la profondeur de l'interface R1 au-dessus du sel 3 l'angle d'inclinaison de l'interface R1 par rapport à la ligne du profil ; F l'angle d'inclinaison de l'interface H à étudier par rapport à la ligne du profil hl la distance suivant la normale du point 1 de tir au prolongement de l'interface 5 inclinée Xi le point d'enregistrement des ondes au jour. L'équation de la dromochrone est une hyperbole dont la coordonnée xmin du minimum se trouve à une distance de tout point il à 31 de tir égale à min = -12h sin # + 2h1sin(2X+w)l (2) Si la surface à étudier est verticale (# = 900) et son bord horizontal C= 00), la distance xmin est égale à 2h1, c'est-àdire que le minimum de l'hyperbole se trouve à une distance du point 1 à 3 de tir, du côté de la surface à forte inclinaison, égale au double de la distance entre le point de tir et la projection du bord de la surface H à étudier sur la ligne d'observation. L'intervalle optimal d'enregistrement de l'onde duplex OHOR est en aval suivant le pendage de la surface à étudier, et, dans le cas où cette surface est très raide (t # 900), l'étendue d'existence de cette onde est minimale. L'accumulation des signaux suivant le procédé faisant l'objet de l'invention résulte du groupement de plusieurs traces en une seule, de façon que le résultat se présente sous la forme de la somme de vibrations en phase. Considérons un cas particulier, quand le milieu est homogène et les interfaces R et H constituent un gra dindroit, c'est-à-dire que # = 900 et &gamma; = 00. Ceci étant admis, l'équation de la dromochrone de l'onde duplex suivant le procédé conforme à l'invention sera de la forme: L'analyse de la fonction temporelle (3) permet de tirer une série de conséquences. I La dromochrone t(x,xi) est monoparamétrique, le paramètre étant xi ; en valeur fixe, la dromochrone est une hyperbole dont le minimum se trouve au point : 2h+xi 2h1 2h+x , T) (xmin, tmin)= ( 2 , V1=) =( 2 ,T) (4) T étant la double durée de parcours des vibrations du point lî à 31 de tir jusqu'au prolongement de l'interface inclinée H. 2. La décomposition en série de Taylor donne au point x = O est le temps d'enregistrement de l'onde duplex à l'origine O du système de coordonnées xO. Par conséquent, l'introduction des corrections cinématiques htk(x, xi) = t (x, xi) - to(xi) dans chaque trace du sismogramme xi=const. transformera les axes de coïncidence de phases des ondes duplex en une ligne to(x)=const. Il est tout à fait évident que le temps to(Xi) correspond exactement au temps t(xi) de la dromochrone de l'onde deux fois réfléchie quand le récepteur 12, 22, 32 est éloigné du point de tir l, 2î, 31 à la distance xi. De la sorte, la sommation de n axes redressés et le report de la trace résultante au point 0 donnera une augmentation de l'intensité des signaux des ondes duplex, réparties suivant la dromochrone, proportionnelle à la racine du nombre de traces choisies ou de points de réception (à ). La figuré 3 montre que le flanc renversé à étudier d'un dôme de sel est nettement mis en évidence d'après les points initiaux de réflexion des ondes duplex OHOR (6). Les ondes duplex 6 ont sur la coupe temporelle une forme curviligne caractéristique. La figure 3 fait apparaître que le procédé faisant l'objet de l'invention permet d'accroltre l'immunité aux bruits de la prospection sismique, ce qui se traduit par la réduction des bruits de fond d'un ordre de grandeur et par l'amélioration de la détection des ondes réfléchies et des ondes duplex. Ainsi, dans l'intervalle de temps de 2,0 à 3,0 s, aux piquets 86 à 98 (figure 3), l'application du procédé faisant l'objet de l'invention a permis de discriminer des ondes duplex nettes provenant des points communs de réflexion rattachés à la surface H à forte inclinaison d'un dôme de sel et d'établir la carte de cette surface. L'application du procédé faisant l'objet de l'in- vention a permis également d'augmenter considérablement la profondeur d'étude de la surface du sel, de 1,0 s à 3,0 s (figure 3), et la précision du relevé de cette surface. Le procédé de prospection sismique faisant l'objet de l'invention, comprenant la disposition des points de tir et de réception d'une manier appropriée, ainsi que l'enregistrement des ondes réfléchies au point commun de double réflexion par la surface à forte inclinaison, présente par rapport aux procédés connus les avantages suivants : immunité plus élevée aux ondes parasites enregistrées à proximité des points de tir, profondeur d'investigation accrue, précision plus grande De la sorte, le procédé conforme à l'invention permet d'accroire considérablement l'efficacité des travaux de prospection sismique. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Procédé de prospection sismique, fondé sur la génération d'ondes réfléchies à partir de quelques points de tir situés au jour, sur l'enregistrement-des dromochrones allongées de ces ondes réfléchies, suivi de 1' élabo- ration de coupes de temps et profondeur le long du profil à étudier de la surface du sol, caractérisé en ce que la génération et la réception des ondes réfléchies s'effectuent en des points situés suivant le pendage du profil étudié de la surface du sol, toute distance entre les points de réception et de génération des ondes réfléchies étant choisie égale ou supérieure à la double distance entre tout point de tir et la projection du bord de la surface à étudier sur la ligne d'observation suivant laquelle sont exécutés les tirs, -et que l'on enregistre les ondes réfléchies provenant d'un point de double réflexion des ondes commun à tous les points de tir et de réception