Brevet FR2553899A1 — publié le 19850426

La présente invention se rapporte à un procédé de modification de la densité spectrale d'énergie du champ d'ondes de rayonnement d'une source marine implosive. On utilise depuis de nombreuses années des réseaux 5 de sources, dans la pratique de l'exploration sismique Dans le cas de canons à air et autres sources à résonance, il est nécessaire de combiner des canons avec des chambres de déclenchement de différentes dimensions, afin d'obtenir certaines caractéristiques désirées dans le signal rayonné Avec le dé10 veloppement et la mise en oeuvre de sources implosives, c'està-dire non résonantes, telles que le canon à eau, on peut maintenant réaliser des réseaux, par exemple de canons à eau, tels que la directivité du signal peut être réglée, tout en conservant la commande du signal rayonné vers le bas,par le choix de 15 la dimension de la chambre de déclenchement ou par le réglage de la profondeur du réseau. Il est bien connu dans l'industrie qu'un facteur en particulier a un effet sensible sur le signal rayonné vers le bas Ce facteur est la présence de l'interface air-mer au-des20 sus de la source Cette interface a un coefficient de réflexion de l'ordre de -1 et donne par conséquent une image de rayonnement de la même force que la source d'origine mais de polarité opposée L'intervalle entre la source d'origine et l'image est déterminé par la profondeur de la source audessous 25 de la surface. La surface libre a pour effet de superposer au signal rayonné initial un doublet dont l'intervalle de temps est le double de la durée du parcours de la source à la surface de l'eau En général, l'effet du doublet est de dégrader les fré30 quences du signal rayonné, qui sont nécessaires pour obtenir la résolution requise de la petite onde réfléchie Pour cette raison, il est habituel de placer les canons à une profondeur choisie pour une perte minimale d'énergie utile. La présente invention a pour objet l'utilisation de 35 l'effet de filtrage de la surface libre entre l'eau et l'air, de manière à produire une modification désirable de la forme d'onde rayonnée. Suivant la présente invention, on obtient un procédé de modification de la densité spectrale d'énergie du champ d'ondes de rayonnement d'une première source marine implosive non résonante, qui consiste à déclencher, à un instant donné par rapport au déclenchement de la première source, une deuxième source marine implosive non résonante placée à une profondeur différente de celle de la première source, la profon10 deur de la deuxième source étant choisie de sorte que les réflexions des champs d'onde des première et deuxième sources, par l'interface air-mer au- dessus de la source, s'annulent au moins partiellement les unes les autres, afin de diminuer l'effet de la réflexion du champ d'ondes par l'interface air-mer sur le champ d'ondes de rayonnement de la première source Dans la définition ci-dessus, le terme "source" désigne une source unique, ou un réseau uni ou bi-dimensionnel dans un plan horizontal d'une pluralité de sources simples qui peuvent être identiques ou différentes De préférence, on utilise le même 20 nombre de sources et dans la même configuration, pour les sources situées aux différentes profondeurs. L'expression "source marine implosive non résonante" désigne des canons à eau, en particulier, et d'autres sources non résonantes, par exemple celles qu'on trouve sous les noms 25 commerciaux de VAPORCHOC et FLEXISHOCK. On peut utiliser des sources supplémentaires aux troisième, quatrième, etc profondeurs, pour modifier encore le champ d'ondes de rayonnement, de la manière requise Par exemple, dans un mode préféré de réalisation, des trains iden30 tiques de canons à eau identiques sont utilisés à trois profondeurs différentes, pour produire le champ d'ondes à champ lointain désiré. Les sources implosives respectives peuvent être déclenchées simultanément, ou bien on peut décaler le déclenche35 ment des sources de manière à déterminer le profil de l'impul- sion combinée résultante. Le procédé suivant la présente invention a pour avantage que les sources employées aux différentes profondeurs peuvent être identiques, les complications introduites par l'emploi de sources de dimensions différentes étant ainsi évitées Bien entendu, si on préfère, pour une raison quelconque, utiliser des sources de différentes dimensions aux différentes profondeurs, cela est possible,ou bien on peut obtenir un effet identique ou semblable par utilisation d'une pression de 10 déclenchement différente, au lieu d'une dimension différente ou en même temps L'utilisation de pressions de déclenchement différentes peut servir à modifier l'énergie d'origine du signal, cette énergie d'origine provenant de l'impulsion explosive initiale. D'une manière générale, la profondeur de la deuxième source, et le cas échéant des sources supplémentaires, est choisie de façon à minimiser l'effet de réflexion du champ d'ondes par l'interface air-mer sur le champ d'ondes de rayonnement sensiblement vertical de la première source Toutefois, 20 lorsqu'on utilise une orientation de faisceau, il peut être avantageux de choisir la profondeur de manière à minimiser l'effet ci-dessus dans l'orientation particulière en examen. Les profondeurs particulières auxquelles sont placées les différentes sources peuvent être déterminées de toute 25 manière appropriée, par exemple par approximations successives, ou par synthèse à l'ordinateur sur la base de la combinaison des champs d'ondes prédéterminés de sources individuelles (ou de réseaux de sources) dans une plage de profondeurs différentes, suivie d'une vérification de la combinaison résultante. Dans un mode de réalisation, une pluralité de canons à eau sont suspendus, à partir de la surface, au moyen de dispositifs qui permettent à la fois de mesurer et de régler la profondeur Chaque canon du réseau est suspendu à une profondeur telle que, lorsque les signaux combinés sont rayonnés vers le bas, le signal résultant présente alors une caractéris- tique plus avantageuse que le canon unique ou qu'une pluralité de canons placés à la même profondeur. Un mode de mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention est décrit ci-après, avec référence aux des5 sins annexés dans lesquels: Fig 1 à 3 représentent respectivement un signal de temps rayonné et sa Densité Spectrale d'Energie, pour des canons identiques placés à des profondeurs de 4,5 m, 6,75-m et 9 m respectivement; et Fig 4 représente le signal de temps rayonné et sa Densité Spectrale d'Energie,pour les signaux combinés et les transformations de Densité Spectrale d'Energie des figures 1 à 3. La figure 1 illustre le signal de temps rayonné ainsi 15 que sa Densité Spectrale d'Energie, pour un canon unique à une profondeur de 4,5 m Les figures 2 et 3 illustrent les mêmes grandeurs, pour des canons à une profondeur de 6,75 m et 9 m respectivement Le signal rayonné combiné est représenté sur la figure 4 Dans cet exemple, le spectre du canon unique de la figure 1 est modifié de manière à remplir l'encoche à 35 Hz, et l'encoche à 165 Hz due à la surface libre est éliminée Si on avait combiné un agencement de canons ayant les caractéristiques illustrées par la figure 1, le signal rayonné présenterait encore ces caractéristiques indésirables. Les profondeurs de 4,5 m, 6,75 m et 9 m sont choisies après une synthèse sur ordinateur des combinaisons de signaux de temps et des Densités Spectrales d'Energie calculées pour obtenir la forme d'onde plate la plus satisfaisante. Il est entendu que des modifications de détail peu30 vent être apportées dans la forme et la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1 Procédé de modification de la densité spectrale d'énergie du champ d'ondes de rayonnement d'une première source marine implosive non résonante, qui consiste à déclencher, à un instant connu par rapport au déclenchement de la première sour5 ce, une deuxième source marine implosive non résonante placée à une profondeur différente de celle de la première source, caractérisé en ce que la profondeur de la deuxième source est choisie de sorte que les réflexions des champs d'ondes des première et deuxième sources à l'interface air-mer au-dessus des 10 sources s'annulent au moins partiellement mutuellement, afin de diminuer l'effet de la réflexion du champ d'ondes, à l'interface air-mer, sur le champ d'ondes de rayonnement de la première source. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'une ou plusieurs sources marines implosives supplémentaires, placées chacune à une profondeur différente qui diffère de celles des première et deuxième sources, est/sont déclenchées à un instant connu par rapport au déclenchement des première et deuxième sources,, une troisième source placée à une troisième 20 profondeur, différente des profondeurs des première et deuxième sources, étant de préférence déclenchée à un instant connu par rapport au déclenchement des première et deuxième sources. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque source marine implosive est constituée d'un 25 réseau horizontal uni ou bi-dimensionnel de sources marines implosives individuelles. 4 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxème sources, et le cas échéant les sources marines implosives sup30 plémentaires, sont identiques, les première et deuxième sources implosives étant de préférence déclenchées à des pressions différentes l'une de l'autre. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les première et deuxième sources implosives ont des volumes différents et sont déclenchées à des pressions différentes l'une de l'autre. 6 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de la deuxiè5 me source marine implosive, et le cas échéant des sources suivantes, est choisie au moyen d'une combinaison préliminaire par ordinateur d'une pluralité de champs d'ondes prédéterminés de sources marines implosives, de manière à obtenir la réduction désirée des effets de réflexion, la profondeur de la deu10 xième source étant de préférence choisie pour obtenir la réduction optimale des effets de réflexion à une ou plusieurs fréquences prédéterminées. 7 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque source marine implo15 sive comprend un ou plusieurs canons à eau. 8 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième sources marines implosives, et le cas échéant les sources supplémentaires, sont déclenchées simultanément. 9 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les première et deuxième sources marines implosives, et le cas échéant les sources supplémentaires, sont déclenchées consécutivement. 10.Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de la deuxième source marine implosive, et le cas échéant celles des sources supplémentaires, est/sont choisies pour minimiser l'effet de la réflexion du champ d'ondes, à l'interface air/mer, sur le champ d'ondes rayonné sensiblement verticalement par la pre30 mière source. 11.Procédé de production d'un champ d'ondes pour une utilisation sismique, ce procédé consistant à déclencher une première source marine implosive non résonante et à déclencher, à un instant connu par rapport au déclenchement de la première 35 source, une deuxième source marine implosive non résonante pla- cée à une profondeur différente de celle de la première source, caractérisé en ce que la profondeur de la deuxième source est choisie de sorte que les réflexions des champs d'ondes des première et deuxième sources, à l'interface air-mer, s'annu5 lent mutuellement au moins partiellement, afin de produire un champ d'ondes dont la réflexion par l'interface air/mer est réduite. 12 Procédé d'exécution de mesures sismiques, caractérisé en ce qu'il comporte l'utilisation d'un champ d'ondes de ra10 yonnement modifié conformément au procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.