Brevet FR2755243A1 — publié le 19980430

METHODE PERHCTIONNEE DE MIGRATION AVANT SOMME Un objectif important de la sismique réflexion est de réaliser une section sismique qui corresponde le mieux possible à une image de la réflectivité élastique du sous-sol qui est explore. La réflectivité élastique d'un sous-sol peut être utilisée soit pour repositionner dans ltespace la géométrie des horizons ou réflecteurs sismiques, ctest-à-dire des événements qui ont une continuité spatiale et qui sont caractéristiques d'événements géologiques marquants, et alors on obtient des informations sur la structure du sous-sol exploré, soit pour mesurer quantitativement la réflectivité ou le coefficient de réflexion et on obtient alors des informations, d'une part, sur les contrastes de paramètres pétro-élastiques d'un événement géologique donné et, d'autre part, sur la qualité des roches ayant provoqué la réflectivité mesurée. En application de diverses théories, telles que les théories du point diffractant, il est devenu possible de réaliser des images sismiques fournissant une meilleure représentativité de la réflectivité du sous-sol exploré. Une des méthodes les plus répandues consiste notamment à - enregistrer des traces sismiques issues du sous-sol - classer ces traces suivant un critère déterminé, par exemple point de tir commun, déport commun, point milieu commun, etc... pour obtenir une ou plusieurs collections de traces classée(s) suivant le critère choisi - migrer en temps ou profondeurJa ou les collections de traces classées préalablement, à l'aide d'un modèle de vitesses préalablement ou non défini mais concernant une zone dudit sous-sol, la migration étant par exemple du type de KIRCHHOFF. Toutes les méthodes de migration sont basées implicitement ou explicitement sur des sommations (intégrales) et sont bien connus des spécialistes. Les méthodes basées implicitement sur des sommations sont par exemple les méthodes dites par équation d'ondes, alors que les méthodes faisant appel explicitement à des sommations sont par exemple les méthodes de migrations dites de KIRCHHOFF, d'inversion de BORN ou d'autres migrations équivalentes à ces dernières. Chaque trace de la collection migrée peut être ou non pondérée suivant le but que l'on désire atteindre. Lorsque le but est d'obtenir, rapidement et à faible coût de traitement, une image du sous-sol suffisante pour une interprétation dite structurale, on peut soit ne pas utiliser de poids (traces non pondérées) soit utiliser des poids qui sont grossièrement approximés. Toutefois, une telle technique ne peut être utilisée dans une analyse beaucoup plus fine du type amplitude fonction du déport (désignée par l'acronyme AVO : Amplitude Versus Offset). Lorsqu'on souhaite par exemple effectuer une migration en amplitude préservée, il est alors indispensable de pondérer les traces par des poids appropriés. On peut utilement se référer à l'article de TYGEL, paru dans Geophysics, vol. 59, No 12 de décembre 1993, qui constitue une bonne synthèse des techniques mises en oeuvre et dans lequel est décrite la théorie de la phase stationnaire. La pondération propre à chaque trace est appelée "fonction de GREEN" qui comprend essentiellement deux termes (a) des temps de trajets dont on a besoin quelle que soit la méthode de migration utilisée, et (b) des poids qui sont calculés avec précision et appliqués à chaque échantillon utilisé dans la sommation de KIRCHHOFF par exemple. Cela nécessite donc de calculer un très grand nombre de poids, autant qu'il y a d'échantillons intervenant dans la migration, ce qui est relativement très coûteux. Un traitement correct, c'est-à-dire le calcul des poids, immobilise un ordinateur pendant plusieurs jours. La présente invention a pour but de proposer une méthode d'imagerie ou de représentation d'un sous-sol à explorer qui est suffisamment efficace pour être exploité tout en réduisant les coûts de traitement liés au calcul des poids de la fonction de GREEN. Un objet de la présente invention est une méthode du type consistant à - enregistrer des traces sismiques réflexion à partir de couples émetteurs-récepteurs disposés à la surface d'un sous-sol à explorer et pour chacun desquels l'émetteur est séparé du récepteur d'une distance appelée déport, - produire à partir des traces enregistrées au moins une collection de traces concernant une zone déterminée dudit sous-sol, lesdites traces ayant été classées suivant un critère donné, - utiliser un modèle de vitesses de propagation concernant ladite zone dans un domaine (x, z), - calculer dans une première phase uniquement les temps de trajets correspondant auxdites traces, - migrer avant sommation et sans correction de poids lesdites traces classées en utilisant ledit modèle de vitesses, - utiliser une carte de pendage préalablement établie pour ladite zone et dans le même domaine (x, z) que le domaine de vitesses, caractérisé en ce qu'elle consiste en outre à : - déterminer pour chaque point M d'intérêt sélectionné dans ledit domaine (x, z) au moins un pendage, - déterminer les rayons spéculaires associés au point M pour ledit pendage et pour une gamme de déports préalablement définie, - calculer les caractéristiques temps et amplitudes de chacun des rayons spéculaires, et à - déterminer la réflectivité en chaque point M d'intérêt à partir desdites caractéristiques. Un avantage de la présente invention est de limiter le calcul des poids à un nombre réduit de traces ou plus exactement de rayons spéculaires, comparé au nombre de traces qui est nécessaire dans tous les procédés antérieurs. Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait qu'elle peut être appliquée à des analyses très fines du type AVO. Un autre avantage de la présente invention est de pouvoir scinder les diverses étapes et de les réaliser séparément dans des entités différentes. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description du procédé selon l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif utilisé en exploration du type sismique réflexion - la figure 2 est une représentation schématique d'une collection de traces classées à déport constant; - la figure 3 est une représentation schématique d'une migration profondeur des traces de la collection représentée sur la figure 2; - la figure 4 est une représentation schématique d'un regroupement de traces constituant une collection iso-XM; - la figure 5 est une représentation schématique d'un tracé de rayons spéculaires dans le modèle de vitesses de propagation. A la surface 1 d'un sous-sol 2 dont on souhaite réaliser une image de la réflectivité, on dispose un ou plusieurs émetteurs S et des récepteurs R1 à Rns la distance hi séparant l'émetteur Si d'un récepteur Ri étant appelée déport (offset en anglais). A partir de l'émetteur ou source Si, on émet des ondes qui se propagent dans le sous-sol 2 et qui, après réflexion sur des réflecteurs ou horizons H, horizontaux ou parallèles, aboutissent aux récepteurs R1 à Rn dans lesquels elles sont enregistrées sous forme de traces. Les traces sont, dans une première étape, classées suivant un critère déterminé, par exemple en point de tir commun, en point milieu commun, en récepteur commun, à déport commun, etc... Un exemple de collection de traces est représenté très schématiquement sur la figure 2 et concerne une zone déterminée du sous-sol 2, le classement ayant été effectué à déport constant hi. Pour un autre déport constant hi+l on aurait une autre collection de traces analogue à celle de la figure 2 ; de même, pour un autre déport hi+2,etc... Dans une deuxième étape, on effectue une migration temps ou profondeur de chaque collection de traces comme celle de la figure 2, par exemple une migration profondeur en utilisant notamment la migration avant somme de KIRCHHOFF mais dans une version simplifiée et rapide, afin d'obtenir une série d'images migrées intermédiaires, ce qui correspond à une image par déport ou par point de tir ou par tout autre paramètre X commun.. Pour ce faire, on utilise, de manière classique, un modèle de vitesses de propagation en x,z qui est établi ou, de préférence, qui a été déjà établi pour ladite zone concernée. Les images migrées peuvent être produites en 2-D (deux dimensions) ou en 3-D (trois dimensions) dans le domaine temps ou profondeur, comme celle représentée très schématiquement en 2-D sur la figure 3. Un groupement des traces de chacune des migrations intermédiaires correspondant à une même position X en surface d'un point M est appelé collection iso-valeur (iso-XM) ou "image gather". Après migration des collections de traces correspondant à chaque déport constant, comme celles représentées sur la figure 3, on obtient une "image gather" pour les divers déports considérés hi, hi+1, hi+2, ... telle que représenté sur la figure 4. A partir d'une quelconque des images migrées intermédiaires obtenues précédemment, de leur somme ou encore à partir de toute autre image préexistante comme l'image migration profondeur post-sommation, on définit, par des moyens connus tels que ceux développés par la demanderesse et connus sous la dénomination SISMAGE, une carte des pendages dans le domaine (x, z) de la zone considérée. Dans le modèle de vitesses, représenté très schématiquement sur la figure 5, on choisit un point quelconque M de coordonnées XM, zM. A l'aide de la carte de pendages précédente, on détermine la valeur et la direction du pendage audit point M. Sur la figure 5, le pendage en M est représenté symboliquement par un trait 4. Dans une autre étape, on calcule un premier rayon spéculaire au point M, par exemple en se fixant un point source S;, un temps de trajet t le long du rayon SURI, Ri étant le point de mesure à la surface, ainsi que les paramètres relatifs à l'évolution des amplitudes des ondes le long dudit trajet ("dynamic ray-tracing"). On répète cette étape pour différents couples S;R;, ce qui permet d'obtenir un ensemble de rayons spéculaires au point M pour une gamme de déports donnée. D'autres méthodes existent pour trouver le couple SiRi qui porte la réflexion spéculaire correspondante au point M ; par exemple si on "tire" de Si vers M, puis de M vers la surface en respectant la loi de réflexion en M, le rayon issu de M n'a aucune raison d'atteindre la surface en un point de mesure Ri. On est donc amené à réaliser des interpolations jusqu'à ce qu'on trouve le couple SjRj qui, associé au point M, est spéculaire. Chaque rayon spéculaire au point M fournit une relation entre le déport hi = SjRj et l'angle de réflexion 0; associés audit rayon spéculaire. Pour chaque rayon spéculaire, on calcule la fonction de GREEN qui lui est associée, ce qui permet de déterminer le poids qu'il faut appliquer à l'échantillon de chaque migration intermédiaire spécifique au paramètre constant, par exemple hi, pour avoir une bonne représentation de la réflectivité au point M pour ce paramètre hi. Ainsi, pour un déport donné hi, on a un seul rayon spéculaire et un seul poids de correction correspondant à ce rayon spéculaire. Dans chaque image de migration intermédiaire, on a pour un même point M de coordonnées XM, ZM, un ensemble d'échantillons de la collection iso-X ou "image-gather", chaque échantillon correspondant à un déport donné ou un point de tir donné de la gamme choisie pour le calcul des rayons spéculaires. Comme à chaque échantillon de chaque trace de la collection iso-X correspond un rayon spéculaire du modèle de vitesses, il devient alors possible d'appliquer audit échantillon le poids de la fonction de GREEN associé au rayon spéculaire. Le résultat de cette opération est que l'échantillon à la profondeur ZM est proportionnel à la réflectivité du point M pour l'ange O correspondant. Ainsi, on peut produire une série d'images migrées finales, de même nature que celles que l'on aurait obtenues avec une migration complète du type de KIRCHHOFF, et qui, avec l'information sur les angles de réflexion 0, seront utilisables dans le processus bien connu de l'analyse AVO puisqu'on peut établir des cartes R = f(O). Bien entendu, les diverses étapes et opérations décrites précédemment sont à nouveau effectuées pour tous les points M de la zone d'intérêt du domaine (x, y, z) considéré. Comme on peut le constater de ce qui précède, la présente invention constitue un perfectionnement important aux techniques habituellement utilisées puisque, d'une part, on évite le calcul d'un angle de réflexion par une triple sommation de KIRCHHOFF en lui substituant une mesure directe sur une image pré-établie et un lancer de rayons plus faciles à effectuer et beaucoup moins coûteux, et d'autre part, on ne calcule les poids correctifs à appliquer pour la mesure de la réflectivité que pour les rayons spéculaires spécifiques audit angle de réflexion et non pas pour tous angles de réflexion correspondant à toutes les collections de traces d'origine et constituées par tous les enregistrements des récepteurs. Un autre avantage, non négligeable, est qu'on peut, si on le souhaite, scinder les diverses étapes du procédé selon l'invention en plusieurs parties, chacune desdites parties pouvant être effectuée dans une entité distincte. Par exemple, le calcul des images simplifiées intermédiaires sans calcul des poids des fonctions de GREEN peut être confié à une entité spécialisée, comme un contracteur. La description ci-dessus et les figures annexées correspondent à une mise en oeuvre pour des collections iso-offset. Toutefois, il est parfaitement possible, selon l'invention, de sélectionner d'autres paramètres communs tels que le point de tir, la méthode selon l'invention, étant alors appliquée à des collections iso-point de tir. Un avantage important de la présente invention tel que cela apparaît à la lumière de la description, réside dans le fait qu'au lieu de calculer et d'appliquer tous les poids correspondants à tous les pendages possibles en M, ce qui est coûteux, on ne calcule que le poids lié au pendage mesuré en M. Il est également possible, pour affiner les résultats, d'appliquer la méthode selon l'invention à une petite gamme des valeurs de pendage au point M. De plus, le poids de la fonction de Green associé au rayon spéculaire peut être un scalaire ou un nombre complexe. I1 est également possible de faire varier le pendage au point M autour de la valeur nominale telle qu'elle fut calculée ou déterminée, par exemple, par le procédé SISMAGE. Dans ce cas, on détermine plusieurs valeurs du pendage, on détermine les rayons spéculaires associés au point M pour chacune desdites valeurs du pendage et on effectue une sélection, une moyenne ou toute autre méthode statistique pour déterminer le poids de la fonction de Green et le pendage affectés au point M. Ceci est fait afin de minimiser l'imprécision de la valeur nominale. De même, il est possible de faire varier très légèrement la position du point M, de l'émetteur Si et/ou du récepteur Ri qui sont associés audit point M, dans la limite imposée par la théorie de Fresnel. Une telle variation est dite réalisée dans la zone de Fresnel et elle est bien connue des spécialistes. Selon qu'on a choisi la première ou la deuxième zone de Fresnel, la variation d'une ou de plusieurs positions doit être telle que le temps de trajet Si M est inférieur au quart ou à la demi longueur d'onde. REVENDICATIONS 1. Méthode perfectionnée de migration avant somme du type consistant à - enregistrer des traces sismiques réflexion à partir de couples émetteurs-récepteurs disposés à la surface d'un sous-sol à explorer et pour chacun desquels l'émetteur est séparé du récepteur d'une distance appelée déport, - produire à partir des traces enregistrées au moins une collection de traces concernant une zone déterminée dudit sous-sol, lesdites traces ayant été classées suivant un critère donné, - utiliser un modèle de vitesses de propagation concernant ladite zone dans un domaine (x, z), - calculer dans une première phase uniquement les temps de trajets correspondant auxdites traces, - migrer avant sommation et sans correction de poids lesdites traces classées en utilisant ledit modèle de vitesses, - utiliser une carte de pendage préalablement établie pour ladite zone et dans le même domaine (x, z) que le domaine de vitesses, caractérisée en ce qu'elle consiste en outre a : - déterminer pour chaque point M d'intérêt sélectionné dans ledit domaine (x, z) au moins un pendage relevé sur ladite carte, - déterminer les rayons spéculaires associés au point M pour ledit pendage et pour une gamme de déports préalablement définie, - calculer les caractéristiques temps et amplitude de chacun des rayons spéculaires, et à - déterminer la réflectivité en chaque point M d'intérêt à partir desdites caractéristiques. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les traces migrées sans correction de poids qui correspondent à une même position en surface du point M sont regroupées en collection iso-valeur. 3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce qutà chacun des échantillons de la collection de traces iso-valeur qui correspond au point M, on applique le poids de la fonction de Green du rayon spéculaire associé à l'échantillon. 4. Méthode selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la migration avant somme est une migration profondeur. 5. Méthode selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la migration avant somme est une migration temps. 6. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on détermine pour chaque rayon spéculaire la relation entre le déport et l'angle de réflexion puis la relation entre la réflectivité et l'angle de réflexion et on utilise lesdites relations dans la technique dite Amplitude Versus Offset (AVO). 7. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on détermine plusieurs valeurs du pendage pour chaque point M d'intérêt et on détermine les rayons spéculaires associés au point M pour chacune desdites valeurs du pendage, puis on effectue la moyenne desdits rayons spéculaires. 8. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle consiste à faire varier au moins une des positions du point M d'intérêt, de l'émetteur Si et/ou du récepteur Ri qui sont associés audit point M, à déterminer les rayons spéculaires correspondant auxdites variations, puis à effectuer la moyenne des rayons spéculaires.