Brevet FR2751428A1 — publié le 19980123

Méthode de migration des attributs géophysiques d'un milieu La présente invention concerne une méthode de migration des attributs géophysiques d'un milieu et plus particulièrement d'une zone donnée dudit milieu. La sismique réflexion est une méthode usuelle qui permet, en exploration pétrolière notamment, d'obtenir une image sismique du milieu à explorer. Dans cette méthode, à partir de sources d'énergie appropriées, appelées émetteurs, on émet des ondes acoustiques qui se propagent dans le milieu à explorer et se réfléchissent sur les differents réflecteurs ou horizons qu'il renferme. Les ondes réfléchies sont enregistrées, en fonction du temps, sur des récepteurs adéquats, disposés à la surface du milieu. Les enregistrements ou traces sont ensuite rassemblés en fonction d'un critère déterminé en fonction des objectifs à atteindre et constituent des collections de traces. La collection de traces, en point milieu commun (PMC) rassemble les séries de traces qui sont affectées aux positions des points situés au milieu des segments des couples émetteur-récepteur utilisés pour lesdites traces. Le traitement sismique permet, à partir desdites collections de traces d'obtenir une image sismique dans le plan vertical passant par l'ensemble des points milieux. Lorsqu'on fait l'hypothèse d'un milieu homogène et isotrope, en couches planes et parallèles, les réflexions des ondes sur les divers réflecteurs, observes sur une collection de traces en point milieu commun, s'alignent théoriquement le long d'hyperboles centrées à la verticale du point milieu et appelées indicatrices. De manière à réaliser la sommation (stack en anglais) des traces de chaque collection, on corrige dynamiquement lesdites traces avec une loi ou champ de vitesses V(t). Une manière pour obtenir ce champ de vitesses, consiste à effectuer ponctuellement des analyses de vitesses sur un nombre limité de collections de traces en point milieu commun, puis à interpoler les résultats issus de ces analyses, en temps d'une part pour chacune des analyses et en abscisse d'autre part. L'analyse de vitesse classique consiste à appliquer successivement aux collections de traces en PMC, pour les points milieux sélectionnés, des vitesses constantes puis à sommer les traces corrigées dynamiquement pour chacune des vitesses utilisées et à retenir manuellement celles des vitesses conduisant à un maximum d'énergie de la trace somme. Dans un article intitulé "Normal Moveout Revisited Inhomogeneous media and curved interfaces", publié dans la revue GEOPHYSICS, Volume 53, N" 2, Fev. 1988, pages 143 à 157, Eric de Bazelaire a développé une autre méthode d'analyse de vitesses, utilisée pour l'obtention de sections somme améliorées et appelées "POLYSTACK". Très brièvement, la méthode POLYSTACK consiste à balayer toutes les traces d'une même collection de traces PMC, à appliquer à toutes les traces une correction du type statique, selon une famille d'hyperboles, indépendante du temps, et différente d'une trace somme à l'autre, de manière à produire des "bap" dont chaque trace est une somme des traces de la collection PMC ainsi corrigée. Une autre méthode plus élaborée que le POLYSTACK est décrite dans la demande FR-A-2 726 091. Cette autre méthode, connue sous la dénomination DELTA STACK permet, comme précédemment, l'obtention, d'une part d'un champ fin de vitesses et de meilleure résolution et, d'autre part, d'une section somme améliorée et ce, avec des "BAP", du type POLYSTACK mais de taille plus réduite. Les deux méthodes POLYSTACK et DELTA STACK ont la particularité de comporter et/ou de rendre plus accessibles les attributs géophysiques de la zone du milieu explorée y compris bien évidemment les attributs amplitude et vitesse. La section somme qu'on obtient par les diverses méthodes rappelées ci-dessus comporte un certain nombre d'anomalies (hyperbole de diffraction, mauvaise localisation des évènements pentés, etc.) qu'il convient de corriger. Lorsque la zone du milieu à explorer est isotrope, homogène, en couches planes et parallèles, les vitesses de tranche ou d'intervalle peuvent être calculées facilement par la formule de DIX également bien connue des spécialistes. Dans le cas d'une zone comprenant des réflecteurs pentés, il est nécessaire de procéder à une correction préalable, avant la migration, et connue sous l'appellation DMO (DIP MOVE OUT). La section somme peut être migrée en temps ou en profondeur en fonction des buts à atteindre, étant précisé que l'on peut passer d'une migration temps à la migration profondeur et inversement. Ceci est bien connu des spécialistes et ne sera pas décrit dans le détail, la migration ayant pour effet de replacer le ou les évènements sismiques apparaissant sur la section somme à la verticale de leur position géologique. Pour migrer un signal sismique il est nécessaire de connaître la répartition des vitesses dans le sous-sol, ce qui, en termes géophysiques, revient à connaître le champ de vitesses d'intervalles en position migrée. En fait, ce champ de vitesses d'intervalles est a priori inconnu et quelle que soit la technique de migration utilisée, équation des ondes ou lancer de rayon, on le remplace par une loi de répartition des vitesses issue du stack ou de toute autre forme de modélisation. Toute erreur concernant ce champ de vitesses introduit un biais sur le résultat de la migration de l'amplitude notamment. La présente invention a pour but de proposer une méthode qui permet la migration des attributs géophysiques d'une zone à explorer ou tout au moins des attributs géophysiques présentant un intérêt dans l'exploration pétrolière. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet la détermination d'un champ de vitesses en position migrée en utilisant une migration de l'attribut amplitude et l'utilisation du champ de vitesses migré pour la migration de toute autre attribut géophysique. La présente invention a pour objet une méthode dans laquelle - on constitue au moins une collection de traces sismiques, classées selon un critère déterminé et concernant ladite zone, - on réalise une section somme à partir de ladite collection de traces sismiques et à l'aide d'un champ de vitesses de sommation concernant ladite zone, caractérisée en ce que, en outre, a) on effectue le produit d'un terme relatif à l'amplitude des traces par un terme relatif aux vitesses de sommation b) on migre avec une vitesse de migration initiale, d'une part, les données amplitude pour obtenir une image migrée de l'amplitude et, d'autre part, ledit produit pour obtenir une image migrée dudit produit, c) on effectue le rapport des données de l'image migrée dudit produit sur les données de l'image migrée de l'amplitude, pour obtenir une vitesse en position migrée, et d) on procède à une itération des étapes b) et c) en utilisant pour chaque itération une vitesse de migration égale à la vitesse en position migrée issue de l'itération immédiatement précédente jusqu'à ce que l'écart entre la vitesse en position migrée finale d'itération (n) et la vitesse en position migrée d'itération (n-l) soit inférieur à un seuil prédéterminé. La présente invention permet d'obtenir un champ de vitesse très proche du champ de vitesse migré à partir duquel on peut effectuer une migration correcte des autres attributs géophysiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, la migration est une migration en temps. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape c) est effectuée sur les enveloppes des traces après migration temps de l'amplitude et du produit. Selon une autre caractéristique de l'invention, le terme relatif aux vitesses de sommation est affecté d'un exposant inférieur ou égal à 1. Selon une autre caractéristique de l'invention, chacun des autres attributs géophysiques est migré en temps avec le champ de vitesses final en effectuant les étapes a) à c) uniquement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vitesse de migration initiale est une vitesse de sommation. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture d'un mode de réalisation de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une représentation synthétique d'une collection de traces en points milieux communs, - la figure 2 est une représentation synthétique d'un modèle géologique concernant une zone considérée à explorer, - la figure 3 est une représentation synthétique d'un modèle somme, - la figure 4 est une représentation synthétique d'un champ de vitesses avant migration, - la figure 5 est une représentation synthétique de l'estimation du champ de vitesses après la première itération, - les figures 6 à 8 sont des représentations synthétiques des estimations du champ de vitesses après respectivement les deuxième, troisième et quatrième itérations, - la figure 9 est une représentation synthétique de la migration de l'amplitude avec le champ de vitesses de la figure 8, - la figure 10 est une représentation synthétique de la migration de 1' amplitude avec des techniques classiques de migration. Par les techniques habituelles et utilisées en sismique réflexion, on constitue notamment ce qu'on appelle des collections de traces en points milieux communs. Une collection de traces en points milieux communs (collection PMC) est représentée de manière synthétique sur la figure 1 et concerne une zone géologique d'un milieu à explorer. Le modèle géologique initial de la zone concernée est représenté de façon synthétique sur la figure 2, les ordonnées représentant les profondeurs alors que sur les autres figures, les ordonnées représentent des temps. Sur le modèle géologique, on peut pointer un certain nombre de réflecteurs H1 à H6 situés à des profondeurs situées entre 490 m pour le réflecteur H1 et 2060 m pour le réflecteur H6. Le modèle géologique est par nature quasi parfait puisque réalisé manuellement par le géophysicien. A partir du modèle géologique, on synthétise des collections de traces PMC puis on effectue des analyses de vitesses, et on effectue la sommation des traces des collections PMC pour obtenir un modèle somme ou modèle stack comme celui représenté sur la figure 3, sur lequel on retrouve les mêmes réflecteurs H1 à H6 aux temps correspondants. Le modèle stack de la figure 3 est représentatif du stack amplitude, laquelle constitue un attribut géophysique qu'on souhaite migrer en temps par exemple. Pour ce faire, on utilise car cela est nécessaire, un champ de vitesses initial quelconque, comme par exemple le champ de vitesses utilisé pour la sommation ou encore le champ de vitesses obtenu par les procédés POLYSTACK ou DELTA STACK rappelés dans le préambule. Un champ de vitesses initial utilisable pour la migration de l'attribut amplitude peut être celui représenté sur la figure 4. Sur ce champ de vitesses, on constate différentes gradations de tons qui vont du noir au blanc avec des gris et qui correspondent à des isovitesses dont les valeurs peuvent être déterminées à l'aide de la palette illustrée à gauche sur la figure 4. C'est ainsi que les gris, en bas et à gauche sur la figure, correspondent à des vitesses de l'ordre de 5000 m/s, la première tranche de blanc située audessus du temps double de 2,5 secondes correspondant à la vitesse de 4686 m/s, et ainsi de suite. En abscisse on indique le numéro d'ordre des traces PMC utilisées pour réaliser le modèle. Le procédé selon l'invention consiste, dans une première étape, à effectuer le produit du terme amplitude A avec un terme représentatif de la vitesse de stack V. Bien entendu, toute autre combinaison de ces deux termes, pour autant qu'elle soit cohérente, pourrait être utilisée, le produit A*V étant la combinaison la plus simple mais toute fonction inversible de A et V pourrait être utilisée pour réaliser la combinaison. En fait, cette première étape consiste à échantillonner chaque trace somme du modèle stack et à effectuer le produit de l'amplitude de chaque échantillon par la vitesse de stack correspondante. Comme le champ de vitesses peut présenter un spectre très large, par exemple entre 1000 et 10000 m/s ou entre 2490 et 5000 m/s pour le champ de vitesses de la figure 4, on pondère le terme V par un exposant a qui est au plus égal à 1, afin d'atténuer les effets parasites de la migration. De préférence, l'exposant a est égal à 0,5. De cette manière, on obtient une grandeur fixe pour la suite du processus et définie par le produit A*Va. La deuxième opération consiste à migrer d'une part la trace amplitude A et, d'autre part, le produit A*Va dans le même champ de vitesses d'intervalle issu du champ de vitesses initial utilisé qui, comme rappelé ci-dessus, peut être le champ de vitesses stack. Pour optimiser cette étape, on préfere réaliser une migration du type KIRCHHOFF dans laquelle on calcule les temps de trajet en utilisant, par exemple, l'algorithme connu sous le nom d'EIKONAL, car le calcul est unique pour les deux migrations A et A*Va. Cependant, toute autre migration temps peut être utilisée, comme la migration par équation des ondes, technique que les spécialistes connaissent bien. La migration temps précédente produit ainsi une image migrée temps correspondant à l'amplitude et une image migrée temps correspondant au produit A*V. La troisième étape consiste à effectuer le rapport de l'image migrée (A*Va) sur l'image migrée A, de sorte qu'on obtient une première vitesse en position migrée V car (A *Va) migré a VQ migré A migré Pour éviter les passages au zéro de la trace amplitude stack lors de la migration, ce qui est toujours très difficile à réaliser, il est préférable d'effectuer le rapport précédent sur les enveloppes des traces, après migration, de l'amplitude de A et du produit A*Va. De cette manière, on obtient un premier champ de vitesses en position migrée. Toutefois, la migration précédente est imparfaite car elle est réalisée à partir d'un champ de vitesses notamment de stack en position non migrée. Aussi, la présente invention consiste, en outre, à faire converger le champ de vitesses migré par des itérations successives. A l'itération 1, on répète les deuxième et troisième étapes mais avec la première vitesse en position migrée qu'on désigne par V1. Ainsi, on migre en temps, avec la vitesse V1, le terme amplitude A et le produit A*Va, puis on procède au rapport (A *Va) migré VQ migré (A) migré pour obtenir à l'issue de l'itération 1 une vitesse en position migrée V2. C'est ce qui est représenté sur la figure 5 où l'on peut voir encore de longues tâches noires. A l'itération 2, on utilise la vitesse de migration V2 pour la migration du terme amplitude A et du produit A*Va, le rapport de ces deux termes donnant le champ de vitesses V3 iSSU de l'itération 2 qui est représenté sur la figure 6 qui est nettement améliorée par rapport à la figure 5. A l'itération 3, on utilise comme vitesse de migration, la vitesse en position migrée V3, le champ de vitesses migré résultant étant représenté sur la figure 7. Le champ de vitesses de la figure 7 converge de façon satisfaisante. A l'issue de l'itération 4, le champ de vitesses correspondant et représenté sur la figure 8, a totalement convergé, la différence avec celui de la figure 7 étant minime. I1 est inutile, à ce stade du processus, de poursuivre l'itération car les champs de vitesses qu'on pourrait obtenir ne seraient pas beaucoup plus précis que celui représenté sur la figure 8. En fait, on arrête le processus itératif lorsque l'écart entre le champ de vitesses migré issu de l'itération n (ici itération 4) et le champ de vitesses migré issu de l'itération n-l (ici itération 3) est inférieur à un certain seuil prédéterminé, la limite étant telle que la conversion en vitesses d'intervalles du champ de vitesses de stack en position migrée est identique au champ de vitesses d'intervalles utilisé pour effectuer la migration. Il faut noter qu'on est bien en présence d'un processus convergeant automatiquement vers le vrai champ de vitesses d'intervalle du sous-sol d'un milieu au sens de DIX. La figure 9 représente l'image migrée de l'amplitude avec le champ de vitesses itération 4. Lorsqu'on compare cette image migrée avec une image migrée de la même amplitude mais effectuée avec les techniques antérieures et représentée sur la figure 10, on constate aisément que les réflecteurs H2 et H3 de la figure 9 sont davantages courbés après leur sommet que les mêmes réflecteurs de la figure 10, ce qui définit davantage la faille qui est localisée par les extrémités à droite desdits réflecteurs. En outre, le dernier réflecteur H7 vers le bas sur les figures 9 et 10, est davantage marqué sur la figure 9 que sur la figure 10. La présente invention permet également de migrer en temps d'autres attributs géophysiques ATT tels que rapport signal/bruit, précision sur la courbure, etc... En effet, connaissant le champ de vitesses en position migrée il suffit d'effectuer le produit A * A a de migrer en temps le terme amplitude TT' A et le produit A*Aa avec le champ de vitesses en position migrée, tel que celui de l'itération 4 qui constitue en fait le champ de vitesses final, et de calculer le rapport (A*ATT) migré A migré pour avoir ATT en position migrée et ce, sans itération puisque le champ de vitesses de migration est maintenant connu. I1 va de soi que le processus itératif décrit ci-dessus ne converge que dans la bande spatiale du champ de vitesses de stack en position non migrée. L'utilisation d'un champ de vitesses interpolées ne permettrait de définir que les basses fréquences du champ de vitesses réel. C'est la raison pour laquelle, l'invention utilise, de préférence, les techniques POLYSTACK et DELTA STACK qui permettent d'obtenir des sections amplitude et vitesses dont les bandes spatiales sont identiques, dans le but de réaliser des sections POLYSTACK ou DELTA STACK en position migrée. Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait qu'on connaît mieux la répartition spatiale des vitesses d'intervalles, ce qui permet de connaître les vitesses vraies dans la section migrée et la connaissance de ces vitesses vraies participe à la détermination de la lithologie du sous-sol par exemple. REVENDICATIONS 1. Méthode de migration des attributs géophysiques d'une zone d'un milieu à explorer dans laquelle - on constitue au moins une collection de traces sismiques, classées selon un critère déterminé et concernant ladite zone, - on réalise une section somme à partir de ladite collection de traces sismiques et à l'aide d'un champ de vitesses de sommation concernant ladite zone, caractérisée en ce que, en outre, a) on effectue le produit d'un terme relatif à l'amplitude des traces par un terme relatif aux vitesses de sommation b) on migre avec une vitesse de migration initiale, d'une part, les données amplitude pour obtenir une image migrée de l'amplitude et, d'autre part, ledit produit pour obtenir une image migrée dudit produit, c) on effectue le rapport des données de l'image migrée dudit produit sur les données de l'image migrée de l'amplitude, pour obtenir une vitesse en position migrée, et d) on procède à une itération des étapes b) et c) en utilisant pour chaque itération une vitesse de migration égale à la vitesse en position migrée issue de l'itération immédiatement précédente jusqu'à ce que l'écart entre la vitesse en position migrée finale d'itération (n) et la vitesse en position migrée d'itération (n-l) soit inférieur à un seuil prédéterminé. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la migration est une migration en temps. 3. Méthode selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'étape c) est effectuée sur les enveloppes des traces après migration temps de 1' amplitude et dudit produit. 4. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le terme relatif aux vitesses de sommation est affecté d'un exposant inférieur ou égal à 1. 5. Méthode selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chacun des autres attributs géophysiques est migréen temps avec le champ de vitesses final en effectuant les étapes a) à c) uniquement. 6. Méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de migration initiale est une vitesse de sommation.