Brevet FR2764993A1 — publié le 19981224

Méthode d'élaboration de cartes améliorées de structure temps ou profondeur à partir de données sismiques à deux dimensions La présente invention concerne une méthode d'élaboration de cartes améliorées de structure temps ou profondeur à partir de données sismiques à deux dimensions. Pour analyser un milieu à l'aide de données sismiques enregistrées suivant des lignes d'acquisition, les interprétateurs préfèrent interpréter des données sismiques migrées plutôt que des données non migrées et ce, parce que les sections migrées reflètent davantage l'image de la géologie du soussol du milieu et parce que lesdites sections sismiques migrées présentent une meilleure résolution latérale. Les techniques d'acquisition des données 2D et de réalisation des sections migrées correspondantes sont bien connues des spécialistes et ne seront donc pas décrites, les sections migrées pouvant être obtenues après une migration profondeur ou une migration temps, étant précisé qu'on peut passer d'une migration temps à une migration profondeur. Les procédures de migration temps ou profondeur ont les mêmes propriétés en ce qui concerne leurs correspondances sismiques Une migration profondeur nécessite de connaître les vitesses d'intervalle alors qu'une migration temps s'accommode d'une définition plus simple du champ de vitesses de migration. Lorsqu'on interprète des sections migrées obtenues à partir de lignes d'acquisition 2D qui s'intersectent, on est confronté au problème lié aux défauts de croisement entre les lignes d'acquisition. Les défauts de croisement peuvent avoir pour origine le traitement et/ou l'interprétation des données sismiques, ou encore la tectonique du milieu, surtout si on est en présence d'une tectonique complexe. Pour construire une carte d'un horizon donné, (carte qui est considérée comme étant une carte 3D), on utilise les sections migrées temps de la manière usuelle. En cas de défaut de croisement, on procède soit à une réinterprétation, soit à une moyenne des différences et si nécessaire on effectue un krigeage. Cette manière de procéder présente au moins deux inconvénients. Le premier réside dans le fait qu'on tente de résoudre le problème des défauts de croisement sans rechercher leur origine. Le deuxième réside dans le fait que la carte 3D n'est pas calée (mis-tie en anglais) avec les données 2D initiales car il est fait l'hypothèse que les ondes sismiques restent en permanence dans le plan passant par chacune des lignes d'acquisition sismiques, ce qui est le cas seulement si les horizons détectés sont plans et horizontaux et s'il n'y a pas de variations latérales de vitesse, ou si les structures sont cylindriques et la ligne perpendiculaire à une génératrice. Un perfectionnement à la méthode considérée comme classique et décrite succinctement ci-dessus, a été proposé par D.N. WITHCOMBE et R.J. CARROLL. Ce perfectionnement est décrit dans un article paru dans GEOPHYSICS, vol. 59, No. 8 (July 1994), pages 1121-1132. Pour un réflecteur donné, les auteurs proposent de démigrer temps la carte 3D associée audit réflecteur, en utilisant une vitesse de démigration constante ou une grille de vitesses obtenue à partir des vitesses de migration ou des vitesses de sommation (stack velocities en anglais) le long des lignes 2D. Pour chaque point de la carte 3D, on calcule les vecteurs de déplacement spatial et temporel (différence entre le point migré et le point démigré), puis on applique sur les pointés migrés temps 2D initiaux de chaque ligne d'acquisition, la composante du vecteur déplacement perpendiculaire à la ligne. De cette manière, on obtient de nouveaux points qui sont utilisés pour construire une nouvelle carte 3D. Le processus est répété jusqu'à ce que les écarts entre points migrés soient minimes d'une carte 3D à l'autre. Les principaux inconvénients de la méthode WITHCOMBE et CARROLL résident dans le fait que la vitesse de démigration de chaque carte 3D est localement constante et dans le fait qu'on n'utilise pas la vitesse de migration temps utilisée pour réaliser les sections migrées temps 2D et la composante démigrée parallèle à la ligne 2D pour corriger la carte 3D initiale. Dans ces conditions, il n'y a pas correspondance entre les points démigrés issus de diverses cartes 3D et les données migrées temps initiales. Une autre méthode proposée par Richard T. Houck et al., "The Leading Edge", 1996, v. 15, nr. 8, concerne l'élaboration de cartes 3D à partir de données sismiques 2D. Comme dans le cas de la méthode WHITCOMBE-CARROLL, les données initiales sont les pointés effectués sur les sections migrées 2D. On suppose que les migrations 2D sont exactes et par conséquent que les réflecteurs migrés sont correctement déplacés dans le plan de la ligne. On calcule ensuite le déplacement latéral, dû au pendage latéral, pour trouver la position exacte du réflecteur. La méthode propose de calculer tous les déplacements possibles pour chaque pointé. Une opération d'élimination est prévue dans le cas où les déplacements possibles de différents points se superposent. A la fin de cette procédure on obtient ce que les auteurs appellent une surface contrainte (les points de cette surface représentent tous les pendages possibles qui peuvent avoir été rencontrés par les lignes 2D). En utilisant cette surface, on peut générer un ensemble de cartes 3D. Un inconvénient de la méthode HOUCK est qu'elle utilise comme hypothèse de base que le traitement sismique est exact et que la migration 2D a bien positionné les données dans le plan de la ligne, l'hypothèse de base n'étant jamais remise en cause pendant tout le traitement. La présente invention a pour but de proposer une méthode susceptible de permettre l'élaboration de cartes 3D améliorées ou dites cartes vraies 3D et ce, à partir de données 2D. La présente invention sera décrite dans le détail pour une migration temps mais il faut noter qu'elle est peut être mise en oeuvre directement pour une migration profondeur. En effet, il n'y a pas de différence fondamentale entre une migration temps et une migration profondeur. La migration temps, comme on l'a rappelé ci-dessus, est seulement un peu moins sensible au champ de vitesses que la migration profondeur. Une démigration qui est une opération inverse à la migration dans le domaine temps, est équivalente à une "modélisation" dans le domaine profondeur. L'invention a pour objet une méthode du type consistant à a) utiliser des données sismiques acquises suivant des lignes d'acquisition L1.... Ln et qui, après traitement préalable éventuel, sont considérées comme étant des données sismiques 2D, b) procéder à une première migration 2D desdites données sismiques 2D avec une première loi de vitesses V1, c) pointer des réflecteurs d'intérêt R1..... Rn sur les sections migrées ainsi obtenues, d) construire au moins pour un réflecteur d'intérêt R2 une première carte 3D par interpolation des pointés migrés 2D, e) démigrer ladite première carte 3D avec une deuxième loi de vitesses V2, de sorte qu'à chaque point migré P1 de ladite première carte 3D corresponde un point démigré P2, et elle est caractérisée en ce qu'elle consiste en outre à f) sélectionner parmi les points démigrés P2 ceux qui sont sur ou à proximité de chaque ligne d'acquisition L1.. . Ln, g) procéder à une deuxième migration 2D desdits points démigrés P2 avec la même loi de vitesses V1 utilisée dans la première migration 2D, de manière à obtenir de nouveaux points P3 migrés 2D, h) rechercher pour chaque nouveau point P3 migré 2D, le point le plus proche P4 situé sur ledit réflecteur d'intérêt, i) relever la distance séparant chaque nouveau point P3 migré 2D du point le plus proche P4 correspondant, j) effectuer pour chaque point le plus proche P4 des réflecteurs R1.... Rn une deuxième démigration avec ladite première loi de vitesses V1, de sorte qu'à chaque point le plus proche P4 corresponde un nouveau point démigré Pg, k) affecter à chaque nouveau point démigré P5 la composante du pendage orthogonale à la ligne associée audit point démigré P2, 1) construire, par migration des points Pg, une carte intermédiaire 3D, puis à m) procéder à des itérations des étapes e) à l) pour la construction d'autres cartes intermédiaires 3D successives jusqu'à convergence entre les nouveaux points migrés P3 et les points les plus proches P4. Un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'on obtient une vraie carte 3D à partir de données 2D aussi bien dans le domaine temps que dans le domaine profondeur. La migration profondeur du réflecteur est obtenue en travaillant directement en profondeur, comme cela sera décrit succinctement ultérieurement, ou en faisant suivre la dernière migration temps 3D d'une démigration et d'un tracé de rayon 3D. Enfin, un autre avantage de la présente méthode est qu'elle peut permettre de mettre en évidence les erreurs de pointé en comparant les données démigrées des lignes d'acquisition qui se croisent. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront mieux à la lecture de la description de la méthode selon l'invention donnée, à titre d'exemple, dans le domaine temps, ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une représentation partielle et schématique d'un cube 3D migré temps, - la figure 2 est une représentation schématique d'une première carte 3D obtenue à partir des pointés migrés temps du cube 3D de la figure 1 qui concernent le réflecteur R2, - la figure 3 est une vue du plan X, Y représentant trois lignes d'acquisition L1 à L3 avec les bandes associées b1 à b3, - la figure 4 est une vue partielle et schématique d'une section migrée temps X, TM du cube 3D de la figure 1 et sur laquelle un seul réflecteur migré temps R2 est représenté. - les figures 5 à 7 sont des représentations synthétiques respectivement d'une carte 3D initiale, d'une carte 3D intermédiaire et d'une carte 3D finale. Des données 2D sont enregistrées au préalable, suivant des lignes ou directions d'acquisition dont cinq sont représentées sur la figure 1 et référencées L1 à L5. Les lignes d'acquisition L1 à L5 se croisent et forment une grille quelconque et qui peut, par exemple, être orientée suivant les axes X et Y, l'axe TM étant l'axe temps migré qui, dans le domaine profondeur, serait l'axe profondeur. Le traitement sismique préalable consiste à réaliser un domaine somme (stack en anglais), de la manière habituelle et ce sont les données du domaine somme qui sont à deux dimensions ou 2D et qui sont utilisées dans l'étape suivante de migration temps. Lorsqu'on migre temps les données 2D relatives à la ligne L2 par exemple, avec une loi de vitesses V1, on obtient une section migrée temps S, c'est-à-dire un plan passant par la ligne L2, et sur laquelle on pointe les différents réflecteurs détectés lors de l'émissionréception-enregistrement des ondes émises dans le milieu considéré. Pour plus de clarté, on se référera dans ce qui suit à la seule ligne L2, étant précisé que la méthode prend en compte toutes les lignes d'acquisition. De même, seuls trois réflecteurs R1 à R3 sont représentés schématiquement dans la section migrée temps S et on se réfère pour la description au seul réflecteur R2. Une autre étape consiste à délimiter autour de chaque ligne d'acquisition L1 à L5 une bande étroite b1 à bg. Avantageusement, la largeur de cette bande est de l'ordre de l'intertrace, c'est-à-dire par exemple d'environ 25 m. Bien entendu, cette largeur de bande peut être inférieure à 25 m et d'ailleurs elle sera réduite, de préférence, au fur et à mesure des itérations dont il sera question ultérieurement. Une première carte 3D (carte initiale) relative au réflecteur R2 est construite par interpolation des pointés 2D migrés temps, correspondant au réflecteur R2. Seul un contour C d'une telle carte 3D temps est représenté très schématiquement sur la figure 2. Le processus d'élaboration de ladite première carte 3D est bien connu des spécialistes et ne sera donc pas décrit en détail. Le choix dépend essentiellement de l'opérateur. Par exemple, on peut interpoler les vitesses de migration 2D pour obtenir une loi de vitesses pour la construction de la carte 3D initiale. Dans une autre étape, on procède à une première démigration en démigrant chacun des points P1 de la première carte C avec une deuxième loi de vitesses V2 dont le choix dépend essentiellement de l'opérateur. Par exemple, on peut interpoler les vitesses de migration 2D. A chaque point P1 correspond un point démigré P2. Parmi tous les points démigrés P2, on sélectionne pour la ligne d'acquisition L2 considérée, ceux qui tombent sur la ligne L2 ou qui sont situés dans la bande correspondante b2 entourant L2. Puis on procède à une deuxième migration temps des points P2 avec la loi de vitesses V1. A chaque point P2, pour ce qui concerne le réflecteur R2 considéré, correspond un point migré temps P3. C'est ce qui est représenté schématiquement sur la figure 4 qui est un plan X-TM dans lequel le réflecteur R2 est représenté. Une autre étape consiste, pour chaque point P3, à rechercher le point P4 le plus proche de P3 et situé sur le réflecteur R2. On relève la distance séparant le point P3 du point P4 et on la mémorise. On procède ensuite à une deuxième démigration temps 2D avec la loi de vitesses V1, de l'ensemble des points P4. A chaque point P4 correspond un point démigré P5 dans le plan de surface X, Y contenant la ligne L2 et qui ne devrait pas être trop éloigné du premier point démigré P2. On affecte à chaque point P5 la composante du pendage orthogonale à la ligne L2 associée au point P2. Dans une autre étape, on construit par migration et à partir de tous les points P5 de la surface X, Y du bloc, une deuxième carte 3D intermédiaire relative au réflecteur R2. On procède ensuite aux étapes de démigration-migration de la manière indiquée ci-dessus, mais avec la carte intermédiaire 3D obtenue précédemment. On procède à des itérations successives jusqu'à convergence des points P3 et des points P4 c'est-à-dire jusqu'à ce que l'écart A entre les points P3 et P4 soit le plus faible possible. De la sorte on obtient une carte finale 3D. Les figures 5 à 7 représentent un exemple d'une carte synthétique initiale (figure 5) et des cartes intermédiaires 3D (figure 6) et finale 3D (figure 7) correspondantes. Comme on l'a précisé précédemment, la méthode de la présente invention peut être mise en oeuvre directement dans le domaine profondeur. En effet, on peut procéder de la manière suivante qui est strictement équivalente à celle décrite dans le domaine temps. Dans une première étape, on migre en profondeur les données stack 2D non migrées avec une loi de vitesses V1. Puis, on pointe les horizons d'intérêt dans la migration profondeur. Après quoi et par interpolation des données migrées profondeur 2D, on réalise une première carte 3D ou carte initiale. On effectue ensuite une modélisation des points P1 de la carte initiale 3D au moyen d'un lancer de rayons pour obtenir les points P2, démigrés. On sélectionne les points P2 qui sont à l'intérieur de bandes étroites comme indiqué dans l'exemple migration temps. Les points sélectionnés P2 sont migrés profondeur avec la même loi de vitesses V1 que celle utilisée pour la migration profondeur précédente ou première migration, de sorte qu'on obtient des points p3. Pour chaque point P3, on recherche le point le plus proche P4 situé sur le réflecteur et on modélise les points P4,, par lancer de rayons, dans le plan de la ligne correspondante, de manière à obtenir des points P5, puis on affecte à chaque point P5, la composante horizontale du pendage, orthogonale à la ligne associée au point P2,. On migre en profondeur 3D les points P; de manière à obtenir une carte intermédiaire 3D profondeur et on procède ensuite aux itérations indiquées ci-dessus avec les cartes intermédiaires profondeur 3D, pour obtenir la carte 3D finale profondeur. Mais il est également possible de réaliser une carte profondeur à partir de la carte migrée temps finale obtenue selon le procédé de l'invention. Pour cela, on effectue une démigration 3D, semblable à la démigration 3D qui est effectuée pendant le processus itératif, de manière à passer au domaine stack. Chaque point démigré dans le domaine stack est passé en profondeur en utilisant le lancer de rayons. Pour cela, à partir de la surface (X stack, Y stack, donnés par la démigration) on lance un rayon. La direction initiale du rayon est fournie par la démigration et elle est changée par la suite en fonction des contrastes de l'impédance du modèle de vitesses qu'on utilise. On continue ce processus jusqu'à ce que le temps de parcours devienne égal au temps stack (démigré) pour le point en question et on répète le processus pour tous les points. Le résultat est un nuage de points. La surface qui passe par ce nuage de points est le réflecteur migré profondeur. Quand on dispose de vitesses d'intervalle, la méthode est utilisable pour créer les réflecteurs d'un modèle de vitesses à partir du pointé de lignes 2D. C'est le cas si on a une campagne sismique 2D ou qu'on extrait quelques lignes 2D d'une campagne 3D pour disposer rapidement d'un premier modèle sans utiliser toutes les données (pas de migration sismique 3D par exemple). Si ces lignes sont pointées en profondeur (après migration profondeur sismique avant ou après stack), on peut soit travailler en profondeur comme décrit dans la méthode selon l'invention, soit effectuer la modélisation 2D pour obtenir la section à déport nul (zéro-offset), puis la migration temps 2D de chaque ligne et utiliser la présente méthode dans le domaine temps. Le modèle de vitesses 2D utilisé pour la migration temps pourra être déduit du modèle profondeur précédent par calcul des vitesses RMS (vitesses quadratiques). REVENDICATIONS 1. Méthode d'élaboration d'une carte améliorée à partir de données sismiques à deux dimensions 2D, du type consistant à a) utiliser des données sismiques acquises suivant des lignes d'acquisition L1 Ln et qui, après traitement préalable éventuel, sont considérées comme étant des données sismiques 2D, b) procéder à une première migration 2D desdites données sismiques 2D avec une première loi de vitesses V1, c) pointer des réflecteurs d'intérêt R1 Rn sur les sections migrées ainsi obtenues, d) construire au moins pour un réflecteur d'intérêt R2 une première carte 3D par interpolation des pointés migrés 2D, e) démigrer ladite première carte 3D avec une deuxième loi de vitesses V2, de sorte qu'à chaque point migré P1 de ladite première carte 3D corresponde un point démigré P2, caractérisée en ce qu'elle consiste en outre à f) sélectionner parmi les points démigrés P2 ceux qui sont sur ou à proximité de chaque ligne d'acquisition L1. lez g) procéder à une deuxième migration 2D desdits points démigrés P2 avec la même loi de vitesses V1 utilisée dans la première migration 2D, de manière à obtenir de nouveaux points P3 migrés 2D, h) rechercher pour chaque nouveau point P3 migré 2D, le point le plus proche P4 situé sur ledit réflecteur d'intérêt, i) relever la distance séparant chaque nouveau point P3 migré 2D du point le plus proche P4 correspondant, j) effectuer pour chaque point le plus proche P4 des réflecteurs R1.. Rn une deuxième démigration temps avec ladite première loi de vitesses V1, de sorte qu'à chaque point le plus proche P4 corresponde un nouveau point démigré P5, k) affecter à chaque nouveau point démigré P5 la composante du pendage orthogonale à la ligne associée audit point démigré P2, l) construire, par migration des points Ps, une carte intermédiaire 3D, puis à m) procéder à des itérations des étapes e) à 1) pour la construction d'autres cartes intermédiaires 3D successives jusqu'à convergence entre les nouveaux points migrés P3 et les points les plus proches P4. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on détermine autour de chaque ligne d'acquisition L1.. . Ln une bande étroite bl.. . b n, et en ce que les points démigrés sélectionnés P2 sont dans lesdites bandes bol . bon 3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la largeur de chaque bande est égale à environ 25 m. 4. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les étapes de migration et de démigration sont effectuées dans le domaine temps, de manière à obtenir une carte 3D finale migrée temps. 5. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les étapes de migration et de démigration sont effectuées dans le domaine profondeur, de manière à obtenir une carte 3D finale migrée profondeur. 6. Méthode selon la revendication 5, caractérisée en ce que la démigration profondeur est une modélisation par lancer de rayons. 7. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que la carte finale 3D migrée temps est démigrée temps et en ce qu'en chaque point démigré temps on applique le processus du lancer de rayons jusqu'à ce que le temps de parcours devienne égal au temps démigré.