Brevet FR2493995A1 — publié le 19820514

Procédé et dispositif utilisés pour recueillir des données sismiques en mer, L'invention concerne un procédé pour recueillir des données sismiques en mer, dans lequel plusieurs émetteurs de signaux sismiques et un câble récepteur sont remorqués derrière un bateau de haute mer. L'invention concerne éga- lement un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé. Dans les études géophysiques du fond de la mer, il est nécessaire d'obtenir des données caractérisant les for- mations individuelles. Ce but est atteint en émettant et en enregistrant des signaux sismiques, lesquels sont émis par une source d'énergie sous forme d'impulsions de pres- sions. Ces impulsions de pression se propagent vers le bas jusqu'aux stratifications géologiques, et certaines sont réfléchies vers le haut et enregistrées. Pour chaque émis- sion, le câble acoustique enregistre un modèle de réflexion. En mesurant de façon continue le modèle de réflexion, on obtient une image de la formation géologique avec ses strates, ses failles, etc. La source d'énergie normalement utilisée dans les explorations sismiques est le canon pneumatique; ces canons sont remorqués derrière un bateau et les impul- sions réfléchies sont enregistrées au moyen d'un câble acoustique. Les canons pneumatiques travaillent en libérant un certain volume d'air qui oscille sous forme d'une onde s'affaiblissant lentement, la période d'oscillation étant fonction du volume d'air libéré. Toutefois, dans la réflexion des impulsions, il est avantageux que l'onde ait une forme aussi pointue que possible, de façon à réduire les échos des impulsions et obtenir ainsi un signal d'émetteur aussi pur que possible. Dans ce but, on a employé une multiplicité de canons pneu- matiques mutuellement accordés engendrant simultanément des impulsions, l'accord étant tel que les échos d'impulsions soient neutralisés, tandis que la première demi-période d'oscillation est renforcée. Les canons sont disposés à l'intérieur d'une surface restreinte (en batteries), et on peut les.considérer comme un émetteur unique qui, grâce à la coopération entre les canons, procure une impulsion de forme pointue ou à crête élevée. De telles sources d'émission peu- Vent être considéréescomme des sources ponctuelles. Ces sources ponctuelles donnent des signaux satis- faisants mais, comme elles sont des émetteurs non direction- nels, il est difficile de déterminer le point d'origine de la réflexion, c'est-à-dire la position exacte de l'endroit examiné. En outre, se pose le problème du bruit de fond, c'est-à-dire des réflexions perturbatrices sur la surface du fond de la mer, les réflexions sur un emplacement situé dans une autre direction dans le cas o on utilise une multiplicité d'émetteurs, etc. Ainsi, il serait souhaitable de disposer d'un émet- teur directionnel, c'est-à-dire un émetteur qui procure une dominante dans une direction de réflexion prédéterminée. Une solution connue à ce problème est de disposer plusieurs des sources ponctuelles précitées en une rangée, grâce à quoi on obtient un effet directif dans le sens vertical pour les signaux et leur réflexion. Un tel système est décrit dans le brevet norvégien 138.922 et est dénommé "batterie de canons pneumatiques superlongue". Quand on utilise en pratique un tel système, deux à quatre rangées de sources ponctuelles sont remorquées der- rière un bateau un câble acoustique équipé d'hydrophones étant disposé au centre entre les rangées. Un tel système émet des signaux directifs dans le sens vertical et on obtient une bonne image de la région étudiée. Toutefois, ce système présente des inconvénients, provenant entre autres choses du fait que le fond de la mer n'est pas plan. En dépit du fait que la concentration des ondes par les sources ponctuelles procure des pointes aussi pures que possible et en dépit du fait qu'on obtient un effet directif dans le sens vertical, il est impossible, - lorsque la région étudiée est irrégulière, d'éviter la disper- sion des réflexions et des bruits de fond associés lorsqu'on rencontre des irrégularités, une fosse marine, etc.; et il en résulte que l'information obtenue est entachée d'incer- titude. C'est donc le but de la présente invention, partant de la technique antérieure précitée comme point de départ, de procurer un nouveau système perfectionné permettant d'éli- miner les inconvénients indiqués ci-dessus. Le but de l'in- vention est de procurer un procédé et un dispositif don- nant une détermination plus précise de la position des réflexions des signaux et permettant un renforcement ou une focalisation des signaux émis aux endroits o les forma- tions sont difficiles à mesurer, c'est-à-dire de procurer la possibilité d'adapter l'effet de l'émetteur aux conditions réelles de l'investigation. Dans le procédé selon l'inventions les émetteurs sont déployés en sousrangées ou batteries dans la mer pour constituer d'une manière connue en soi des émetteurs sous forme de sources ponctuelles, et avec l'aide de moyens appropriés, ces émetteurs sont répartis latéralement par rapport à la direction du remorquage, la distance entre les émetteurs, la puissance des salves d'impulsions et l'é- chelonnement dans le temps de ces salves étant commandés du bateau en fonction des données recueillies antérieure- ment en ce qui concerne la nature du fond de la mer. D'autre part, un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention pour recueillir en mer des données sismiques, comporte un bateau avec un équipement pour remorquer une multiplicité de câbles sur lesquels est monté l'équipement d'émission des impulsions sismiques, disposé en batteries d'une manière connue en soi et un câble acoustique avec des hydrophones, le câble acoustique étant remorqué dans une position centrale entre les autres câbles; les câbles émetteurs sont équipés de paravanes du genre otter et de flotteurs supplémentaires, les otters pouvant être réglés pour guider les câbles de façon qu'ils s'étalent latéralement par rapport au sens de marche du bateau et pour disposer ces câbles selon des trajets déter- minés mutuellement parallèles, le dispositif comportant également des moyens de commande pour déclencher des impul- sions selon un modèle désiré et/ou en une séquence désirée. Dans cette invention, une autre coordonnée de direc- tion est procurée du fait que les batteries formant les sources ponctuelles sont réparties, non seulement selon une ligne, mais également en travers de la largeur de la zone investiguée, Il est possible de commander individuellement le déclenchement des sources séparées, obtenant ainsi une com- mande notablement améliorée pour la collecte des données par comparaison aux systèmes antérieurs. On peut obtenir un ren- forcement ou un affaiblissement des signaux qui coïncident aux emplacements de réflexion, grâce à quoi on peut neutrali- ser les sources d'erreurs pouvant provenir d'un terrain iné- gal, par exemple avec des formations inclinées de façon abrupte. La distance entre les sources émettrices peut va- rier à la fois dans le sens de la longueur et dans le sens de la largeur. L'expérience a montré qu'on obtenait ainsi un rendement de signaux significatif. On peut faire varier la direction, la puissance et/ou la fréquence de la source d'énergie en fonction de la profondeur et/ou la forme de la formation et en fonction de la vitesse de propagation des ondes sonores à travers la structure de la formation en réglant longitudinalement et/ou latéralement la distance entre les émetteurs. On peut également dire qu'il est possible à l'aide de cette invention d'orienter la source d'énergie, c'est-à- dire l'émission collective des signaux, vers une structure spécifique intéressante. Les formations du sol qui sont à relever sont étudiées avec une sorte de lentille acoustique. A l'aide des informations précédemment recueillies sur la forme des strates, la profondeur et la vitesse, on peut former ou ajuster la source d'énergie pour obtenir le maximum d'énergie pour un point de réflexion spécifique, tandis qu'en même temps on réduit l'énergie provenant de multiples échos. On obtient cet effet focalisateur en formant l'émetteur de façon que les points d'émission soient répartis sur une surface et en déclenchant les diverses sources ponctuelles à des moments différents. On savait antérieurement répartir les canons pneu- matiques sur une zone relativement grande et selon différents modèles. Toutefois, dans tous ces cas, on n'utilisait que des canons simples et le but de l'étalement des canons était, soit d'étudier en une seule fois une région assez grande, soit de procurer un modèle de réflexion spécial. L'idée de la présente invention est différente du fait que l'intention n'est pas de procurer un système plu.s large mçais au contraire de focaliser un signal primaire et d'éviter le bruit de fond, c'est-à-dire d'améliorer la qualité de l'information obtenue à un emplacement de réflexion, L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seu- lement, de deux réalisations représentées sur le dessin joint, sur lequel: La figure 1 représente schématiquement une réali- sation selon l'invention La figure 2 montre un détail du dispositif de la figure 1; et La figure 3 montre une seconde réalisation de l'in- vention. La figure 1 môntre un bateau 1 spécialement cons- truit pour remorquer des câbles pour l'étude sismique du fond de la mer, et qui comporte également un équipement pour enre- gistrer et stocker les informations ainsi reçues. Des treuils 2 sont montés à la poupe du bateau pour déployer et rentrer des câbles de remorquage 3, ainsi que des moyens (non repré- sentés) pour déposer et récupérer un câble acoustique 4. Les câbles de remorquage portent des canons pneumatiques disposés en groupes ou batteries 5. Un tel groupe est montré plus en détail sur la figure 2, et est en principe constitué par une multiplicité de flotteurs 6 portant chacun un canon pneumatique 7. Entre le flotteur 6 et le canon pneumatique 7 se trouvent des moyens de liaison pour les canalisations de liaison servant à déclencher les canons pneumatiques. A l'intérieur d'un tel groupe, les canons pneumatiques sont accordés l'un sur l'autre de sorte qu'ils forment, comme expliqué ci-dessus, un émetteur pouvant être considéré comme une source ponctuelle. La distance entre les groupes individuels peut varier, et le système de câbles de remorquage peut être réalisé comme décrit dans le brevet norvégien 138.922. Selon l'invention, les câbles de remorquage doi- vent être répartis d'une manière prédéterminée latéralement par rapport au sens de marche du bateau. Dans ce but, une paravane du genre otter 8, également équipée de flotteurs, est fixée à chaque câble et la position des otters peut être commandée du bateau. Lorsque ces otters 8 sont disposés de façon appropriée, les câbles s'étalent latéralement et sont répartis sur une surface spécifique, On peut aisément remorquer six rangées parallèles derrière un bateau. La distance entre les groupes 5 sur la longueur du câble de remorquage peut varier, comme peut égale- ment varier leur distance latérale en réglant les otters 8, de sorte que la largeur de la zone d'émission peut varier, par exemple de 5 à 75 mètres. La figure 3 montre une deuxième réalisation de l'invention. Un bateau 1 correspondant à celui représenté sur la figure 1 est utilisé pour le remorquage. On utilise égale- ment des câbles de remorquage 3 et un câble acoustique 4 disposés au centre comme dans la réalisation précédente. Toutefois, cette deuxième réalisation diffère de la première du fait qu'au lieu que plusieurs groupes de sources ponctuelles d'émission soient répartis le long des câbles de remorquage, on n'utilise qu'un seul groupe d'émission à l'extrémité de chaque câble. La répartition latérale des câbles de remor- quage est obtenue de la même manière que dans la première réalisation, avec l'aide d'otters 8. Dans cette réalisation, on simule une zone surfacique en additionnant les informations provenant de salves successives des régions d'émission ponc- tuelles 5 qui sont réparties en largeur. L'invention peut être modifiée de différentes manières, tout en restant dans le domaine revendiqué. Les spécifications des sources d'énergie peuvent varier en fonc- tion du type de région à étudier. Les signaux sismiques qui peuvent être enregistrés peuvent avoir des composantes de fréquence et des longueurs d'ondes apparentes différentes. L'image des bruits peut également varier d'une région à l'autre. Il s'ensuit qu'on doit être capable de modifier l'effet directif de la source d'énergie en fonction des condi- tions géologiques étudiées. Ceci est obtenu simplement en faisant varier la géométrie de la source d'émission, c'est- à-dire le nombre d'éléments utilisés, la dimension de la zone qu'elle couvre et la distance entre les éléments. A l'aide des treuils, on peul faire varier les distances entre éléments avec des simples mouvements de la main, On n'est pas limité à un modèle rectangulaire, on peut obtenir des modèles en forme d'étoile, d'éventail, de croix ou de cercle. Tous les systèmes antérieurs qui ont été décrits ne représentent que de simples extensions de sources ponctuelles. Leur idée est de répartir une source ponctuelle constituée par deux ou trois rangées de canons pneumatiques disposés latéralement pour couvrir une plus grande largeur. Une telle solution présente des faiblesses évidentes, du fait qu'il est difficile, sinon impossible de faire varier la géométrie, et en outre chaque élément est constitué d'un seul canon avec les inconvénients que cela comporte, c'est- à-dire une impulsion à bande étroite, avec de longues réflexions des trains d'impulsions; en outre, il est difficile de calculer la réponse globale du système. REVENDICATIONS 1. Procédé pour recueillir des données sismiques en mer, dans lequel une multiplicité d'émetteurs de signaux sismiques et un câble récepteur sont remorqués derrière un bateau, caractérisé en ce que les émetteurs (7) sont déployés dans la mer en plusieurs batteries (5) pour constituer d'une manière connue en soi des émetteurs sous forme de sources ponctuelles, et en ce que, avec l'aide de moyens appropriés les émetteurs sont répartis latéralement par rapport à la direction du remorquage, la distance entre les émetteurs, la puissance des salves d'impulsions et l'échelonnement dans le temps de ces salves étant commandés du bateau (1) en fonction des données recueillies antérieurement en ce qui concerne la nature du fond de la mer. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les batteries d'émetteurs formant des sources ponctuelles (5) sont réparties à la fois latéralement et longitudinalement. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les émetteurs sont répartis latéralement au moyen d'otters et de paravanes (8). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la puissance directionnelle et/ou la fréquence de la source d'énergie varient en fonction des caractéris- tiques de la formation et en fonction de la vitesse de pro- pagation des ondes acoustiques à travers la structure de la formation en réglant la distance entre les émetteurs. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les émetteurs sont répartis sur une zone, à la fois latéralement et longitudinalement et sont déclenchés à des moments différents, grâce à quoi l'effet des salves est concentré sur une zone limitée. 6. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de la revendication 1 pour recueillir des données sismiques en mer, comportant un bateau (1) qui contient un équipement pour remorquer une multiplicité de câbles sur lesquels est monté l'équipement d'émission (5) des impulsions sis- miques, disposé en batteries d'une manière connue en soi, et un câble acoustique (4) équipé d'hydrophones, le câble acoustique étant remorqué dans une position centrale entre les autres câbles (3), caractérisé en ce que les câbles d'émission (3) sont équipés d'otters (8) et de flotteurs supplémentaires, les otters pouvant être réglés de façon à guider les câbles (3) pour qu'ils s'étalent latéralement par rapport au sens de marche du bateau et pour disposer ces câbles selon des trajets déterminés mutuellement parallèles, et en ce qu'il comporte également des moyens de commande pour déclencher des impulsions selon un modèle et/ou une séquence désirés.