Brevet FR2800170A1 — publié le 20010427

PERFECTIONNEMENT AUX PROCEDES DE TRAITEMENT SISMIQUE La présente invention est relative à un procédé de traitement sismique. Le principe général de la prospection sismique consiste à provoquer, à l'aide d'une source sismique, un ébranlement dans le sous-sol et à enregistrer, à l'aide capteurs, des traces sismiques générées par cet ébranlement pour en tirer information sur la géologie du sous-sol et en particulier pour détecter présence d'hydrocarbures. On rappelle qu' distingue classiquement deux types d'ondes se propageant dans le sous sol, à savoir les ondes de compression (ondes dites de type P), qui vibrent dans leur direction de propagation, et les ondes de cisaillement (ondes dites de type S), qui vibrent quant à elles perpendiculairement à leur direction de propagation. Les traces sismiques recueillies en surface peuvent de ce fait correspondre à plusieurs modes de propagation de l'ébranlement sismique. Notamment, l'ébranlement peut être une onde de compression, tandis que les capteurs en surface enregistrent les composantes de compression des ondes réfléchies sur les différents interfaces du sous-sol (propagation dite de mode P) ou à leurs composantes de cisaillement (ondes converties propagation de mode L'ébranlement peut être également une onde de cisaillement, les capteurs en surface enregistrant les ondes de cisaillement (propagation dite de mode S). Classiquement, les géomatériaux étudiés en sismique de réflexion sont caractérisés par leur densité p et par les vitesses Vp et Vs des ondes de compression et de cisaillement. II est en particulier possible d'exprimer la réflectivité d'un interface en fonction des trois paramètres. Les équations qui le permettent sont connues sous le nom d'équations de Zoeppritz et font intervenir l'angle d'incidence de l'onde sur l'interface considéré. L'inversion sismique consiste â calculer ces trois paramètres p, Vp et Vs à partir des traces sismiques enregistrées en sismique de surface. Un but de l'invention est de proposer un procédé de traitement sismique permettant une détermination rapide et robuste des différents paramètres Vp et Vs. Elle tire à cet effet partie du fait que deux estimations indépendantes du rapport VpNs sont possibles. II peut être estimé à partir des réflectivités de deux (ou plusieurs) modes d'ondes réfléchies (ou converties) à l'interface considéré. II peut être également estimé à partir des trajets verticaux ondes S et ondes P. Plus particulièrement, elle propose un procédé pour le traitement traces sismiques correspondant à deux modes de propagation dans sous-sol, caractérisé par les différentes étapes suivantes - on détermine, sur les traces sismiques correspondant à l'un et à l'autre des deux modes, au moins deux paires d'événements corrélés ; - on détermine le rapport des différences entre les temps de trajets verticaux et Tp dans le domaine S et dans le domaine P, correspondant à ces paires d'événements corrélés ; - on détermine les valeurs de Ts et Tp sur l'intervalle défini par les deux paires d'événements corrélés de façon que pour tout cet intervalle, rapport rt=TslTp soit égal au rapport VpNs des vitesses dans le domaine P et dans le domaine S et que la valeur moyenne de ce rapport r sur ledit intervalle corresponde au rapport des différences entre les temps de trajets verticaux correspondant aux paires d'événements corrélés. Un tel procédé est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles - pour optimiser le rapport rt = TsITp , on détermine pour une pluralité de sous intervalles définis par des temps d'échantillonnage ti répartis sur l'intervalle considéré une estimation de BVPNP - 8VSNs en fonction de paramètres de réflectivité correspondant à l'un et à l'autre des deux modes de propagation, où 8VP et 8V. représentent respectivement la variation de la vitesse dans le domaine P et de la vitesse dans le domaine S sur un tel sous intervalle ; - on détermine pour les différents temps d'échantillonnage ti de l'intervalle consideré les valeurs de Ts et Tp telles que pour chaque sous intervalle par ces temps d'échantillonnage ti, la variation différentielle relative 8 rt I r, soit égale l'estimation de BV@Vp - 8VsNs déterminée pour ledit sous intervalle - on determine pour les différents temps d'échantillonnage ti de l'intervalle considéré les valeurs de Ts et Tp telles que pour chaque sous intervalle ces temps d'échantillonnage ti, la variation différentielle relative 8 , convoluée à l'ondelette sismique, soit égale à l'estimation de 8VpNp déterminée pour ledit sous intervalle ; - les traces sismiques correspondent à des modes de propagation P et ; - pour estimer BVpNp - BVsNs, on calcule (SrIr)a 2jRp(O) - RS(0)J, où Rp(0) et Rs(0) sont les réflectivités en mode P et en mode S à incidence normale; - les traces sismiques correspondent à des modes de propagation P et PS - pour estimer BVpNp - 8V,,N5, on calcule (Sr I r) p =1 I 2l(4 + r)RPP - rGpp + (2 + r)GP,, où Rpp, Gpp et Gps sont des paramètres de réflectivité du mode P et du mode PS. L'invention concerne également un procédé de prospection sismique selon lequel on émet un ébranlement dans le sous-sol et on recueille à l'aide de capteurs des traces sismiques correspondant à deux modes de propagation différents et selon lequel on met en oeuvre procédé de traitement sismique du type précité pour déterminer une information sur la géologie du sous sol. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles - la figure 1 est un schéma synoptique sur lequel on a porté différentes étapes d'un procédé conforme à un mode de mise en oeuvre possible de l'invention ; - la figure 2 est un graphe sur lequel on a représenté l'allure de la courbe Tp en fonction de Ts déterminée selon un mode de mise en oeuvre possible de l'invention. Selon le procédé qui est illustré sur la figure 1, on détermine dans une étape 1 des paires d'événements qui sont corrélés dans le domaine P et dans le domaine S. Cette détermination s'effectue à partir des traces sismiques domaine P et des traces sismiques du domaine S, ayant éventuellement subies un pré-traitement. On entend par événement corrélé un événement dont les temps de propagation, respectivement Tp et Ts sont connus et associés à un même réflecteur. Une fois cette détermination effectuée, on calcule pour deux paires successives d'événements du domaine P et du domaine S les temps de trajets verticaux Tp et Ts qui, dans le domaine P et dans domaine S correspondent à ces événements, puis le rapport 8T,, de ces différences de temps de trajets verticaux dans le domaine et dans le domaine P (étape 2). Tp et Ts sont des valeurs observées sur les données originales. On définit les événements successifs (n) et (n+1) par Tp(n+1) > Tp(n) et Ts(n+1) > Ts(n) où T représente l'espace temps. Dans une autre étape (étape 3), éventuellement mise en oeuvre en parallèle à l'étape 2, on calcule une estimation (8r/r)a du rapport ôrlr à partir des amplitudes des traces sismiques et plus particulièrement à partir des paramètres de réflectivité qui peuvent être déterminés à partir des traces sismiques dont on dispose. Cette estimation est faite pour différents temps d'échantillonnage ti compris dans l'intervalle entre deux paires d'événements corrélés pour lesquels une approximation du rapport rt a été déterminée. On sait en effet que les différences relatives 8VpNp et 8V.Ns peuvent être présentées en fonction de paramètres de réflectivite. Par exemple, pour des données P et S à l'incidence normale (6= les réflectivités Rp et Rs sont 2RP =bVP IVP +,5p! p et 2R,,(0)= & ',. !V, +8p! p Par conséquent, on peut alors écrire 2LRP R,(0)J-5VP /VP V1', /v, -(gY/Y)a En utilisant la relation [2], on détermine, pour chacun des temps ti, et pour un interface réflecteur donné, une estimation (8r/r)a du rapport 8r/r, à partir des paramètres de réflectivité calculés pour les données P et On notera que la bande passante et la résolution de cette estimation sont les mêmes que celles des données sismiques. Dans une étape suivante (étape 4), on utilise les données calculées dans l'étape et dans l'étape 3 pour déterminer pour chaque intervalle de temps (ti-1, une estimation du rapport rt; (également désigné par r; dans la suite du texte). A cet effet, la valeur de r; est calculée en fonction de la valeur de r;_, en posant rrl - (tsï - t.si-j ) Q P1 pi - t pi-l) [3] et (8 r l Y) r1 = 2(rr - Yi-i ) /(ri + ri-i ) [4] et en égalant (8 r/r)t et la valeur (8 r/r)a estimée dans l'étape 3 pour le temps ti considéré, à partir de la détermination des paramètres de réflectivité Rp(0) et Rs(0). On notera toutefois que cette égalisation suppose qu'une bande fréquencielle commune ait été imposée par filtrage aux données temps et amplitude. Pour tenir compte de cette contrainte, on convolue l'ondelette sismique à (8 rlr)t. On résout alors (8r/r)a = 2[Rp(0) - R,(0)] = (8r I r), [5] et = 8 T, J â Tp [6] où désigne la moyenne des valeurs de rt sur l'intervalle considéré où 8 TS / 8 Tp est le rapport calculé dans l'étape 2 pour cet intervalle. Comme on l'aura compris, ceci correspond à un système à équations et n inconnues (où est le nombre d'échantillons dans l'intervalle considéré - y compris les événements corrélés aux deux extrémités de l'intervalle). Sur la figure 2, la courbe R illustre, entre deux paires d'événements corrélés référencés par 1 et 2, le chemin le long duquel l'équation [5] est satisfaite, par exemple au sens des moindres carrés. Ce chemin peut être déterminé par des procédés d'optimisation divers, par exemple par une méthode de Monte Carlo. Après avoir ainsi déterminé r pour l'ensemble de l'intervalle considéré, on met en oeuvre, dans une étape 5, une inversion permettant déterminer pour l'interface de réflexion considérée les différences relatives des vitesses VP, VS et de la densité p. Pour un exemple de traitement d'inversion, on pourra se référer deux publications suivantes S. Gluck, E. Juve and Y. Lafet 1997, High-resolution impedance layering through 3-D stratigraphic inversion of postsback seismic data, - The Leading Edge (p1309-p1315) issue of September 1997. S. Jin 1999, Reservoir characterisation using AVO attributes from multi-component data. - SBGf R1099 expanded abstract. Bien entendu, des estimations du rapport ôr/r à partir d'autres paramètres de réflectivité peuvent être envisagées. De façon générale, toute association de deux modes de réflectivité différents permet d'écrire des relations telles que [1] et [2]. Par exemple, en adoptant pour simplifier des formes linéarisées des équations de Zoeppritz, on a, en associant le mode P et le mode avec les temps de propagation tpp et tps où Rpp, Gpp et Gps sont des paramètres de réflectivité du mode P et mode PS. L'inversion du système [8] donne ((5V, /Vp - ôte s /Vs)=(àr /r), soit : (8r- / r),, =1 / 2L(4 + r)RPp - rGp,, + (2 + r)G p,. J [9] On dispose ainsi d'une estimation de (8 r/r)a en fonction des paramètres de réflectivité Rpp, Gpp et Gps. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement de traces sismiques correspondant à deux modes de propagation dans le sous-sol, caractérisé par les différentes étapes suivantes - on détermine, sur les traces sismiques correspondant à l'un et à l'autre des deux modes, au moins deux paires d'événements corrélés on détermine le rapport des différences entre les temps de trajets verticaux Ts et Tp dans le domaine S et dans le domaine P, correspondant ces paires d'événements corrélés ; on détermine les valeurs de Ts et Tp sur l'intervalle déni les deux paires d'événements corrélés de façon que pour tout cet intervalle, le rapport rt=TslTp soit égal au rapport VpNs des vitesses dans domaine P et dans le domaine S et que la valeur moyenne de ce rapport r sur ledit intervalle corresponde au rapport des différences entre les temps de trajets verticaux correspondant aux paires d'événements corrélés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que pour optimiser le rapport rt = TslTp on détermine pour une pluralité de sous intervalles définis par des temps d'échantillonnage t; répartis sur l'intervalle considéré une estimation de âVpNp - âVSNs en fonction de paramètres de réflectivité correspondant à et à l'autre des deux modes de propagation, où âVp et âVs représentent respectivement la variation de la vitesse dans le domaine P et de la vitesse dans le domaine S sur un tel sous intervalle ; 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine pour les différents temps d'échantillonnage ti de l'intervalle considéré les valeurs de Ts et Tp telles que pour chaque sous intervalle par temps d'échantillonnage ti, la variation différentielle relative â rt I rt soit égale à l'estimation de âV@Vp - âVr,IVs déterminée pour ledit sous intervalle. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on determine pour les différents temps d'échantillonnage ti de l'intervalle considéré les valeurs de Ts et Tp telles que pour chaque sous intervalle par ces temps d'échantillonnage ti, la variation différentielle relative 8 r/r, convoluée à l'ondelette sismique, soit égale à l'estimation de BVpNp déterminée pour ledit sous intervalle. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les traces sismiques correspondent à des modes de propagation P et S. 6. Procédé selon la revendication 5, prise en combinaison avec l'une revendications 2 à 4, caractérisé en ce que pour estimer BVpNp BVsNs, on calcule (Srlr)a 2jRp(0) - RS(0)j, ou Rp(0) et RS(0) sont les réflectivités en mode P et en mode S à incidence normale. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les traces sismiques correspondent à des modes de propagation P et PS. 8. Procédé selon la revendication 5, prise en combinaison avec l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que pour estimer BVpNp - BVr,Ns, on calcule (Jr /r)a =1/2L(4+r)Rpp -rGpp +(2+r)Gp., J où Rpp, Gpp et Gps sont des paramètres de réflectivité du mode P et du mode PS. 9. Procédé de prospection sismique selon lequel on émet ébranlement dans le sous-sol et on recueille à l'aide de capteurs des traces sismiques correspondant à deux modes de propagation différents et selon lequel on met en oeuvre un procédé de traitement sismique pour déterminer une information sur la géologie du sous sol, caractérisé en ce que ledit procédé de traitement sismique est un procédé selon l'une revendications précédentes.