Brevet FR2666154A1 — publié le 19920228

Procédé de cartographie d'une trace sismique L'invention concerne un procédé de cartographie d'une trace sismique, par exemple dans une correction dynamique de pendage, normalement désignée par l'abréviation "DMO". Dans l'exploration sismique, des signaux acoustiques produits par une source sismique cheminent en profondeur dans la terre et sont retournés par réflexion, vers un certain nombre de récepteurs sismiques, tels que des géophones, pour l'utilisation terrestre, ou des hydrophones, pour l'exploration sismique effectuée sous la mer Les signaux enregistrés numériquement par les récepteurs sont normalement appelés traces et sont traités de manière à produire une information quant à la nature du terrain au-dessous de l'aire en cours d'investigation Par exemple, ces signaux portent une information indicative de la structure des couches réfléchissantes, telles que les limites entre deux types de roches différents. La procédure de conversion des traces enregistrées en une image souterraine est typiquement divisée en plusieurs étapes, chacune produisant un résultat intermédiaire qui peut se révéler utile De manière idéale, tous les signaux réfléchis peuvent être transformés (ou "migrés") à leur emplacement souterrain réel et ils sont combinés, par sommation, à toutes les données correspondant au même emplacement Cette procédure peut en principe être effectuée en une seule étape, appelée "migration de préempilement" par l'homme de l'art Cependant, pour faciliter la sélection des paramètres et réduire les exigences en matière de calcul, cette procédure est usuellement subdivisée en quatre étapes. Premièrement, on effectue deux corrections pour éliminer les effets dûs à la séparation (ou décalage) entre source et récepteur: la première correction dépend de la vitesse et est connue sous le nom de correction dynamique normale (NMO), qui suppose que les réflexions se produisent en des interfaces horizontales; l'autre correction est indépendante de la vitesse et est connue sous le nom de correction dynamique de pendage (DMO), qui assure la compensation des défauts de positionnement imputables à une inclinaison (ou pendage) quelconque des surfaces réfléchissantes La théorie de la correction dynamique de pendage est généralement basée sur une vitesse constante, mais elle est suffisamment précise dans la plupart des cas o il y a variation de la vitesse. L'application des procédures NMO et DMO produit des traces qui simulent l'enregistrement d'une recherche, la source et le récepteur se trouvant au même emplacement (traces à décalage nul), et permet d'effectuer la sommation (ou empilement) des traces d'emplacements identiques ou analogues, pour produire l'"empilement" Ainsi, le fait de réduire le nombre de traces pour la suite du traitement de cette étape améliore le rapport signal-bruit des données. Finalement, les réflecteurs sont placés à leurs positions correctes par une migration à décalage nul de l'empilement. Dans le cas de données sismiques à 3 D ou tridimensionnelles, dans le cas o la recherche a été effectuée avec les sources et récepteurs disposés pour couvrir une aire de surface et obtenir ainsi des données à partir d'une partie de terre tridimensionnelle, les traces sont collectées en cellules géométriques (ou poches), qui donnent un découpage régulier, soit à la surface soit dans un plan de référence déterminé, défini à des fins de traitement L'empilement est obtenu en procédant à la sommation des traces qui tombent dans la même cellule, pour donner une seule trace pour chaque emplacement de découpage L'emplacment de ces traces est en partie déterminé par l'agencement dessources et récepteurs, mais il peut être également affecté par l'emplacement de traces produites par l'étape de correction dynamique de pendage, avant l'empilement. Selon l'invention, il est proposé un procédé de cartographie d'une trace sismique mère, obtenue au moyen d'une source d'énergie sismique, en une premier emplacement, et d'un récepteur, placé en un second emplacement, comprenant les étapes de définition d'un système de cordonnées bidimensionnel représentant un plan contenant le premier et le second emplacements; division du plan en une aire régulière de régions congruentes, couvrant au moins une partie d'un segment de ligne droite qui s'étend entre les premier et second emplacements; définition, dans chaque région coupée par la partie du segment de ligne droite, d'une ligne de croisement qui coupe le segment de ligne droite en un point drintersection, les lignes de croisement étant parallèles entre elles et les points d'intersection étant espacés régulièrement entre eux; et affectation des traces sismiques, de décalage par rapport à la source, aux points d'intersection. De préférence, chaque ligne de croisement passe par le centre de l'aire de sa zone associée De préférence, le système de coordonnées bi- dimensionnel est un système de coordonnées cartésiennes rectangulaires, les zones sont des rectangles, et les lignes de croisement sont les diagonales des rectangles, les signes des pentes des lignes de croisement par rapport au système de coordonnées sont opposés à celui de la pente du segment de ligne. De préférence, le plan est horizontal La ou chaque source et le ou chaque récepteur peuvent être supposés reposer dans un plan horizontal, malgré les variations de hauteur provoquées, par exemple, par la topograhie de surface du terrain Les erreurs introduites par cette supposition peuvent être, si nécessaire, éliminées ou réduites, par exemple par des corrections "statiques" du plan horizontal. De préférence, le procédé est mis en oeuvre avec une pluralité de sources et une pluralité de récepteurs, afin d'obtenir une information tri-dimensionnelle sur la zone de terrain située au-dessous de l'aire à laquelle on s'intéresse Dans ce cas, les sources peuvent être activées tour à tour avec un retard suffisamment long, entre des sources consécutives, pour que la totalité de l'énergie réfléchie et qui présente un intérêt, soit arrivée à tous les récepteurs Le procédé est ensuite répété pour chaque combinaison de sources et de récepteurs, en utilisant le même système de coordonnées et la même division en zones. Le procédé peut être utilisé dans la correction dynamique de pendage, les traces de décalage par rapport aux sources étant affectées aux points d'intersection pour chaque zone puis soumis à une addition entre eux ou "empilement". L'invention est décrite ci-dessous plus en détail, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un diagramme illustrant une la figure 2 la figure 3 la figure 4 correction dynamique normale; est un diagramme représentant une correction dynamique de pendage DMO; est une vue en plan schématique représentant une disposition possible de sources et de récepteurs pour une exploration sismique tridimensionnelle; et est une vue en plan schématique représentant l'affectation des traces de décalage par rapport à la source pour une combinaison typique de source et de récepteur. Sur les dessins, les sources 1 sont représentées par de petits carrés et les récepteurs 2 sont représentés par de petits triangles. Sur la figure 1, une source d'énergie sismique 1, par exemple de type à impulsion, et un récepteur 2 sont positionnés à la surface 3 du terrain 4 Les trajectoires des ondes incidentes et réfléchies 5 et 6 sont représentées pour une couche limite réfléchissante 7 située au-dessous de la surface de la terre. Dans ce cas, il est supposé que la surface de réflexion 7 est horizontale, de sorte que le point de réflexion 8 est situé directement au-dessous du point médian 9 Le temps entre l'émission d'une impulsion sismique partant de la source 1 et l'arrivée de sa réflexion sur le récepteur 2 est mesuré directement, et ce temps peut être utilisé pour déterminer le temps de parcours équivalent d'une émission 10 cheminant verticalement, en allant de 9 à 8 et en revenant à 9 La correction au temps de parcours incident normal est appelée correction dynamique normale (NMO) et n'est valable que pour des réflecteurs disposés horizontalement ou à peu près horizontalement Le diagramme représente le cas d'une vitesse de propagation constante, mais ceci n'est pas un critère pour la technique. Cependant, pour des situations dans lesquelles l'inclinaison du réflecteur est importante, cette technique seule ne convient pas, comme représenté sur la figure 2 Il est besoin d'une correction supplémentaire, dénommée correction dynamique de pendage (DMO). Comme représenté sur la figue 2, pour un réflecteur incliné 7 utilisant une source 1, une réflexion 8 va être enregistrée par le récepteur 2 La longueur de la trajectoire de déplacement normale correspondante 10 sera différente de celle de la figure 1 De plus, l'emplacement en surface 9 est différent du point médian entre source et récepteur, par suite du pendage La correction supplémentaire nécessitée pour permettre la possibilité de pendage de ces réflecteurs est connue sous le nom de correction dynamique de pendage (DMO) et est typiquement effectuée à la suite de la NMO. Ainsi qu'il apparaît facilement en partant de considérations géométriques, pour un temps de parcours donné d'énergie sismique allant de la source 1 au récepteur 2, le point de réflexion 8 pourrait se situer en tout point de la surface d'une ellipsoïde ayant pour foyers la source 1 et le récepteur 2 La DMO génère, à partir d'une trace mère enregistrée sur le récepteur 2, une pluralité de traces de décalage par rapport à la source, pour des points de réflexion 8 situés en différents points de la surface de l'ellipsoïde, et les opérations de sommation ou empilement qui suivent servent à renforcer la trace de décalage par rapport à la source qui correspond à l'inclinaison réelle de la couche limite 7, tout en éliminant les autres traces de décalage par rapport à la source. Dans une étude sismique tridimensionnelle typique, les sources 1 et les récepteurs 2 sont positionnés de façon à couvrir une aire à laquelle on s'intéresse, par exemple de la façon représentée sur la figure 3 Les sources 1 sont disposées selon un arrangement, qui peut être régulier si la topographie de la surface le permet. De même, les récepteurs 2 peuvent être disposés selon une zone de surface qui peut être régulière Les récepteurs 2 peuvent être placés en des emplacements différents pour des tirs différents Les sources et les récepteurs sont disposés de telle façon que l'énergie sismique passe dans la terre, en une variété de directions, pour aller à chacun des récepteurs en partant de chaque source, de sorte que l'on puisse collecter suffisamment de données sismiques, pour permettre de déterminer la structure du terrain dans la zone d'exploration Les sources 1 sont actionnées tour à tour avec un retard suffisant, entre actionnements successifs, pour que l'énergie sismique réfléchie sur les récepteurs 2 se soit dissipée ou soit retombée au-dessous du seuil de bruit Les récepteurs 2 enregistrent tour à tour les traces individuelles pour chaque actionnement de source, de sorte que lorsque la totalité des sources a été actionnée, il y a une trace qui correspond à chaque combinaison de source et de récepteur. La DMO est ensuite effectuée pour chacune de ces traces. Comme représenté sur la figure 4, la zone en cours d'exploration est divisée en une zone régulière composée de région rectangulaires, ou "poches", caractérisées par leur référence dans le système de coordonnées cartésiennes X et Y Les emplacements d'une source 1 typique et d'un récepteur 2 typique sont représentés pour l'une des traces enregistrées Un segment de ligne droite 11 s'étend entre la source 1 et le récepteur 2 et présente une pente qui est positive par rapport au système de coordonnées X et Y Ce segment de ligne passe par les poches 12 à 18 Un jeu de lignes diagonales 19 à 25 passe dans les poches 12 à 18, ces diagonales présentant une pente négative par rapport aux coordonnées X et Y Chacune des diagonales coupe le segment de ligne 11 en chacune des poches 12 à 18, en un point représenté par un petit cercle noir Ces points sont utilisés pour définir les points de surface 9 pour produire les traces de décalage par rapport à la source grâce à la DMO. Il est ainsi possible d'assurer un espacement régulier des traces de décalage par rapport à la source, étant donné que les points d'intersection sont régulièrement espacés sur le segment de ligne 11 De plus, la totalité des poches 12 à 18 traversées par le segment de ligne 11, et seulement ces poches, reçoit exactement une trace de décalage par rapport à la source dans la DMO. Cette production de traces de décalage par rapport à la source DMO est répétée pour chaque combinaison de source et de récepteur lors de la suite du traitement des données, et les traces de décalage par rapport à la source de chaque poche sont empilées ou sommées ensemble Durant cette sommation, les traces de décalage par rapport à la source qui correspondent à l'inclinaison réelle au point de réflexion sont renforcées, tandis que d'autres traces de décalage par rapport à la source qui sont fausses ou "erronées" tendent à disparaître étant données qu'elles représentent un bruit incohérent Ainsi, les traces sommées de la totalité des poches prennent en compte le pendage des couches limites réfléchissantes. Ainsi qu'il devient évident en considérant la géométrie représentée sur la figure 2, les traces de décalage par rapport à la source peuvent être seulement produites sur le segment de ligne 11, entre la source et le récepteur 2 et ne peuvent être produites au-delà de la source ou du récepteur Egalement, pour les réflexions provenant de couches limites réfléchies et d'une plus grande profondeur, les traces de décalage par rapport à la source peuvent être localisées seulement dans une partie médiane du segment de ligne 11 et non près de la source 1 ou du récepteur 2 La partie du segment de ligne à l'intérieur de laquelle les traces de décalage par rapport à la source peuvent être localisées est généralement appelée "ouverture" Dans le cas de réflexions en profondeur, l'ouverture peut être trop faible pour être coupée par l'une des diagonales Dans ce cas, il suffit de localiser la trace de décalage par rapport à la source au point médian de l'ouverture Si ce point médian se trouve sur l'une des lignes de découpage définissant la poche, il faut procéder à un choix logique pour l'affecter à une poche Par exemple, l'affectation peut être toujours faite à la poche située sur la droite des lignes de découpage verticales et toujours pour la poche située au-dessus des lignes de découpage horizontales. Dans les cas o le segment de ligne 11 est parallèle à l'un des axes X ou Y, de sorte que sa pente n'est pas finie et que le signe est indéterminé, on peut choisir à volonté les diagonales à pentes positives ou les diagonales à pentes négatives et il en résultera un même espacement des traces. La production des traces de décalage par rapport à la source DMO aux emplacements définis de cette manière permet l'affectation d'une seule trace à chaque poche traversée par la partie du segment de ligne située à l'intérieur de l'ouverture DMO C'est par conséquent le procédé le plus économique pour s'assurer qu'une trace DMO contribue à chacune de ces poches, sous la condition d'un espacement régulier des traces L'espacement régulier des traces garantit la simplicité du calcul de l'amplitude et satisfait au critère d'absence d'ambiguité sur les fréquences pour l'opérateur De plus, ce procédé donne la sommation maximale des traces de décalage par rapport à la source DMO pour chaque emplacement de poche, avec la condition d'un espacement régulier des traces. Différentes modifications peuvent être apportées en restant dans le champ de l'invention Par exemple, le procédé peut être appliqué au-delà du champ de la DMO en tant que telle Il peut être utilisé dans le cas o l'on établit la cartographie sur un découpage tri-dimensionnel de la trace provenant d'un couple donné source-récepteur, de telle manière que toutes les traces produites doivent être situées soit sur la ligne qui passe par la source et le récepteur, soit sur la projection d'une telle ligne sur le plan de traitement En particulier, le procédé pourrait être étendu au-delà de la DMO pour inclure tout procédé d'estimation de données de décalage par rapport au zéro en 3 D, lorsque l'on entre un nombre donné de traces acquises avec des sources et des récepteurs différents, sur ou près de la surface Un tel type de procédure est l'inversion partielle", qui utilise une technique de minimum amorti pour estimer les meilleurs données de décalage par rapport5 au zéro, produites par un nombre donné de traces de décalage de non-zéro. il REVEND ICATIONS 1 Procédé de cartographie d'une trace sismique mère, obtenue au moyen d'une source d'énergie sismique ( 1), en un premier emplacement, et d'un récepteur ( 2), placé en un second emplacement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: définition d'un système de cordonnées bi-dimensionnel (X,Y) représentant un plan contenant le premier et le second emplacement; division du plan en une aire régulière de régions congruentes ( 12 à 18), couvrant au moins une partie d'un segment de ligne droite ( 11) qui s'étend entre les premier et second emplacements; définition, dans chaque région ( 12 à 18) coupée par la partie du segment de ligne droite ( 11), d'une ligne de croisement ( 19 à 25) qui coupe le segment de ligne droite ( 11) en un point d'intersection, les lignes de croisement ( 19 à 25) étant parallèles entre elles et les points d'intersection étant espacés régulièrement entre eux; et affectation des traces sismiques, de décalage par rapport à la source, aux points d'intersection. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ligne de croisement ( 19 à 25) passe par le centre de l'aire de sa zone associée ( 12 à 18). 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de coordonnées bi-dimensionnel est un système de coordonnées cartésiennes rectangulaires (X,Y) et les zones sont des rectangles. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lignes de croisement ( 19 à 25) sont les diagonales des rectangles ( 12 à 18). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signes des pentes des lignes de croisement ( 19 à 25) par rapport au système de coordonnées (X,Y) sont opposés à celui de la pente du segment de ligne droite ( 11). 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan est sensiblement horizontal. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une pluralité de récepteurs ( 2) sont placés en des premiers emplacements respectifs. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une pluralité de sources ( 1) est placée en des premiers emplacements respectifs. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sources sont actionnées consécutivement. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que, pour chaque zone contenant une pluralité de traces de décalage par rapport à la source, ces dernières sont l'objet d'une sommation.