Brevet FR2841343A1 — publié le 20031226

L'invention est relative a un procede pour extraire un horizon geologique et des proprietes associees de leur image deduite de donnees sismiques. L'invention est egalement relative a un dispositif pour extraire un horizon geologique et des proprietes associees de leur image deduite de donnees sismiques. s L'invention est enfin relative a un produit-programme d'ordinateur pour extraire un horizon geologique et des proprietes associees de leur image deduite de donnees sismiques. On connat des procedes d'extraction d'horizon et de leurs attribute sismiques. Dans ces procedes connus, on construit une matrice d'attribut sismique 0 tridimensionnelle de meme taille et de meme echantillonnage que la matrice sismique tridimensionnelle initiale. Pour attribuer a chaque point de ['horizon une valeur d'un attribut sismique, on peut proceder soit par interpolation des nocuds environnants de la matrice d'attribut sismique tridimensionnelle ou choisir la valeur stockee dans le nccud le plus proche de la matrice d'attribut sismique tridimensionnelle. En cas d'interpolation, le pre-traitement correspondent necessite un temps de traitement important et une quantite de memoire disponible tres importante; c'est pourquoi il est generalement necessaire d'effectuer ce pre-traitement sur un ordinateur puissant. Dans le cas du choix de l'attribut du nccud le plus proche, ce pretraitement n'est pas necessaire, et la determination de l'attribut ne peut etre effectuee quta des points voisins des points du reseau de la matrice sismique tridimensionnelle . Orgnale. Un inconvenient majour de l'art anterieur est d'introduire des defauts ou 2s artefacts qui induisent des erreurs verticales sur les horizons et les attribute sismiques et conduisent a une mauvaise interpretation geologique des mesures sismiques. Un premier but de ['invention est d'ameliorer la technique connue en proposant un calcul direct et plus exact, en minimisant les risques d'erreurs possibles sur les attribute en tous points de ['horizon. Un deuxieme but de ['invention est de supprimer les erreurs verticales - susceptibles de conduire a une mauvaise interpretation geologique. L'invention a pour objet un procede pour extraire un horizon geologique et des proprietes associees d'une representation sismique, dans lequel on construit une s fonction continue Sjj,k(t) par interpolation ou approximation des traces sismiques discretes d'une matrice sismique multidimensionnelle, ladite fonction etant designee comme "trace sismique locale continue", comportant les etapes suivantes: a). utiliser comme decalage optimal de deux traces sismiques locales continues voisines, la valeur de decalage rendant maximale leur fonction de o correlation; b). retenir comme voisinage conditionnel d'une trace sismique locale continue "centrale" Sjj,k(t) le sous-voisinage consistent en des traces voisines Spq,k(t) correspondent a des decalages optimaux associes a des correlations Rjj,pq,k(h) superieures a un seuil predetermine compris entre O et 1; c). construire une matrice bidimensionnelle d'extraction destinee a etre remplie par des valeurs extraites; d). choisir un point > P(i,j,t) et determiner le point P(i,j,k) verticalement le plus proche; e). estimer les proprietes associees du voisinage conditionnel et remplir la matrice bidimensionnelle d'extraction par des proprietes decalees par translation de la variable courante (t) de la valeur du decalage optimal (hjj,pq,k) correspondent au point P(i,j,k) verticalement le plus proche. Selon d'autres caracteristiques de ['invention: - on remplace successivement le contenu de la matrice bidimensionnelle de 2s l'etape c) au cours des iterations successives d'extraction, - a chaque iteration, on utilise comme nouveaux points > de l'etape d) tous les points correspondent a des emplacements de la matrice bidimensionnelle de l'etape c) remplis a ['iteration precedente, -- la propriete de subsurface extraite est ['amplitude sismique reflechie et captee par des geophones, on visualise sur un ecran de visualisation des surfaces horizon peintes avec des couleurs correspondent a un codage des proprietes extraites. L'invention est egalement relative a un dispositif pour la mise en aeuvre du procede selon ['invention, comportant des moyens pour utiliser comme decalage s optimal de deux traces sismiques locales continues voisines, la valeur de decalage rendant maximale leur fonction de correlation, des moyens pour retenir comme voisinage conditionnel d'une trace sismique locale continue "centrale" Sij k(t) le sous- voisinage consistent en des traces voisines Spq,k(t) correspondent a des decalages optimaux associes a des correlations Rij pqk(h) superieures a un seuil predetermine o compris entre O et 1, des moyens pour construire une matrice bidimensionnelle d'extraction destinee a etre remplie par des valeurs extraites, des moyens pour choisir un point > P(i,j,t) et determiner le point P(i,j,k) verticalement le plus proche et des moyens pour estimer les proprietes associees du voisinage conditionnel et remplir la matrice bidimensionnelle d'extraction par des proprietes decalees par translation de la variable courante (t) de la valeur du decalage optimal correspondent au point P(i,j,k) verticalement le plus proche. Selon d'autres caracteristiques de ['invention: - le dispositif comporte des moyens de memorisation et des moyens de visualisation de parametres sismiques determines a ['aide du procede selon ['invention. L'invention a enfin pour objet un produit-programme d'ordinateur, comportant des elements de code de programme pour executer les etapes d'un procede selon ['invention, lorsque ledit programme est execute par un ordinateur. L'invention sera mieux comprise grace a la description qui va suivre donnee a 2s titre d'exemple non limitatif en reference aux dessins annexes dans lesquels: - La figure 1 represente schematiquement une matrice sismique tridimensionnelle et une trace sismique locale continue. - La figure 2 represente schematiquement, un exemple de voisinage local Nij,k consistent en un ensemble de trace sismique locale continues Spq k(t) voisines de la trace centrale de reference Sij k(t) elle meme situee a la verticale du geophone Gij et interpolant les amplitudes sismiques autour de t=k. - La figure 3 represente schematiquement, une section verticale de voisinage local conditionnel Nij,k(r) d'une trace sismique locale continue de reference Sjj k(t). - La figure 4 represente schematiquement, une section verticale d'une matrice sismique tridimensionnelle avec un decalage optimal hij pq,k et un voisinage conditionnel Nij,k(r).. - La figure 5 represente schematiquement, une section verticale d'une matrice sismique tridimensionnelle analogue a la figure 4 avec presence d'une faille ou discontinuite - La figure 6 represente schematiquement un organigramme fonctionnel d'un procede selon ['invention. - La figure 7 represente schematiquement, une vue partielle agrandie d'une matrice sismique tridimensionnelle presentant une discontinuite et illustrant la mise en ccuvre du procede selon ['invention. En reference aux figures 1 a S. les elements identiques ou fonctionnellement equivalents vent designee ou reperes de maniere identique. Sur la figure 1, une matrice sismique tridimensionnelle est obtenue par releve de mesures enregistrees par des geophones Gij disposes sur un reseau x,y en des points de coordonnees i, j. Le releve des mesures echantillonnees dans le temps est represente suivant un axe t descendant representatif de la profondeur ou d'une verticale descendante a partir de la surface de la terre ou de la men Les mesures vent caracterisees par leur amplitude, par exemple une amplitude relevee par le geophone Gjj au temps ou a la profondeur d'echantillonnage tk. La mesure discrete effectuee par le geophone Gij au temps ou a la profondeur tk est appelee amplitude sismique Sij,k. L'ensemble des amplitudes sismiques correspondent a un geophone Gjj de coordonnees i, j est une matrice unidimensionnelle (Sij, Sij:,...., Sjjk,. ..., SijN) appelees trace sismique discrete, car cette matrice unidimensionnelle correspond a la trace selon le point de coordonnees horizontales i, j de la matrice sismique tridimensionnelle obtenue par mesures sismiques. L'axe vertical t oriente selon une verticale descendante designe usuellement le temps, mais peut egalement etre traite pour representer une profondeur a partir de la surface. L'invention concerne aussi bien ['application a une troisieme coordonnee t representative du temps, qu'a une troisieme coordonnee t representative de la profondeur. A partir de la trace sismique discrete situee a la verticale d'un geophone Gij on definit, par interpolation ou approximation des valeurs discretes autour de t=tk=k, une fonction continue Sij,k(t) qui est designee comme "trace sismique locale continue". Les methodes d'approximation ou d'interpolation de valeurs discretes pour engendrer une fonction continue vent nombreuses, et comprennent notamment les interpolations ou approximations polynomiales, ainsi que les interpolations ou o approximations trigonometriques polynomiales. Toute autre variante d/interpolation ou d'approximation fournissant une fonction continue peut egalement etre appliquee a la presente invention pour fournir une "trace sismique locale continue". Sur la figure 2, plusieurs traces sismiques locales continues deEnissent un voisinage d'une trace sismique locale continue "centrale" Sij,k(t) de reference. Le voisinage d'une trace sismique locale continue Sij,k(t) est defini comme ['ensemble des traces sismiques locales continues dont les indices spatiaux horizontaux p,q vent voisins des indices spatiaux horizontaux i, j de la trace sismique locale continue de reference. A titre d'exemple, les coordonnees spatiales horizontales p,q correspondent au geophone Gpq vent voisines des coordonnees spatiales horizontales i, j correspondent au geophone Gij si les valeurs absolues des differences i-p et j-q vent inferieures a des entiers donnes, par exemple a 2. Dans ce cas, comme represente a la figure 2, la trace sismique locale continue Sij,k(t) est associee a huit traces sismiques locales continues voisines entourant la trace sismique locale continue "centrale" Sij,k(t). Dans le cas de traces sismiques locales continues produites par des mesures sismiques, le prof1 des horizons geologiques introduit des decalages verticaux entre des traces sismiques locales continues voisines. Dans le but de determiner des relations entre deux traces sismiques continues locales voisines Sij,k(t) et Spq,k(t) centrees sur la meme coordonnee verticale d'echantillonnage t=tk=k et correspondent a des coordonnees spatiales i, j et p,q differentes, on calcule la fonction de correlation Rjj,pq,k(h) des deux traces sismiques locales continues. La fonction de correlation de deux traces sismiques locales continues voisines est obtenue par la formule suivante Cj pq k (h) ou le numerateur correspond a la fonction de covariance de Sjj k(t) et Spq,k(t) [k +A obtenue par ['expression suivante Cij,M k(h) = |S jj k (t) À Spqk (t + h) À dt tk -A Dans cette integrale definissant Cjj,pq,k(h), le parametre definit une > autour de t=tk=k Par exemple, si les traces sismiques locales continues Sij k(t) et Spq,k(t) vent des polynGmes trigonometriques de la forme suivante interpolant les donnes sismiques m Sij k(t) = 2, aSi.cos(sw t) + b5j.sin(sm t) s=1 m sjj k(t) =, aSi.cos(sm t) + bsj.sin(sm t) s=} alors on peut montrer que la fonction de covariance Cjj,pq,k(h) est elle meme un polynOme trigonometrique de la forme suivante ou les coefficients Asii,M,k et Bsii Pqk dependent des coefficients aSii k, aSPq k, bsii k et b5Pq k: m Cjj pq k(h) = >, Asj Pq k.cos(s(s h) + Bsi Pq k.sin(so) h) s=l Un resultat mathematique classique et connu est que la fonction de correlation R;;,pq, k(h) = 3, k ( J traduit une similarite des fonctions correlees lorsque cette fonction de correlation se rapproche de 1. L'etude des fonctions de correlation des traces sismiques locales continues Sijk(t) et Spq,k(t) permet de definir comme decalage optimal la valeur hji,pqk de h correspondent au maximum de la fonction de correlation Rjj,pq,k(h), c'est-a-dire au maximum de la fonction de correlation le plus proche de 1. Contrairement a l'art existent base sur une formulation discrete de la fonction de correlation Rjj,pq,k(h), l'utilisation d'une formulation continue des traces sismiques et done de la fonction s de correlation permet d' obtenir un decalage optimum qui n' est pas contraint a etre un multiple entier du pas d'echantillonnage suivant l' axe vertical correspondent a la variable t. La definition du decalage optimal hjj,pq,k de deux traces sismiques locales continues voisines permet d'obtenir une premiere approximation des horizons passant o par cette trace sismique locale continue de reference Sjj,k(t), comme represente aux figures 3 a S. Contrairement a l'art existent, le fait d'utiliser des decalages optimaux qui ne vent pas contraint a etre un multiple entier du pas d'echantillonnage suivant l' axe vertical permet d'eviter des erreurs connues sous le nom de >. Sur ces figures 3 a 5, on definit un voisinage conditionnel Nij,k(r) de la trace sismique continue locale de reference Sij,k(t) qui est un sousvoisinage du voisinage initial des traces sismiques locales continues retenues pour le calcul de correlation et de definition des decalages optimaux. Le voisinage conditionnel Nij,k(r) est choisi de maniere que, pour toute trace sismique continue locale Spq,k(t) appartenant a Nij,k(r), le decalage optimal hij,pq,k correspondent est tel que la correlation Rij,pq,k(hij,pq,k) entre Sij,k(t) et Spq,k(t) est superieure a un seuil predetermine r compris entre O et 1. Comme on le volt sur la figure 5, la fixation du seuil r permet egalement d'englober dans un voisinage conditionnel une discontinuite ou une faille geologique, ce qui constitue un avantage important par rapport a l'art anterieur. Les dispositions precitees fournissent ainsi une modelisation continue 2s permettant la mise en ccuvre de ['invention. En reference a la figure 6, un procede selon ['invention comporte une etape de modelisation numerique 100 pour definir des traces sismiques locales continues, des decal ages optim aux et de s voi si n ages c on dition nel s, co mme decri t en reference aux fgures 1 a 5. A l'etape 101, on definit une matrice bidimensionnelle dont les indices de lignes et de colonnes correspondent aux coordonnees des geophones de mesures sismiques. A ltetape 102, on choisit un point > P(i,j,t) ou premier point d'extraction. A l'etape 103, on determine le nocud (i,j, k) de la matrice sismique tridimensionnelle le plus proche du point > P(i,j,t). s Ce nccud a pour coordonnees spatiales i,j et pour coordonnee temporelle ou de profondeur la coordonnee tk=k la plus voisine de la coordonnee t du point > P(i,j,t) choisi a ltetape 102. A l'etape 104, on selectionne tout d'abord les traces sismiques continues locales Spq,k(t) appartenant au voisinage conditionnel Nij,k(r) defini a l'etape 100 et telles que les indices (p,q) correspondent a un emplacement vice de la matrice bidimentionnelle definie a l'etape 101. Ensuite, pour chaque trace sismique continue locale Spq,k(t) ainsi selectionnee, on attribue au point P(p,q,t) la valeur P(p,q,t + hijpqk), ou hijpqk est le decalage optimal du point P(p,q,t) par rapport au point voisin P(i,j,k) determine a ltetape 103. 1S Ce point P(p,q,t + hij,pq,k) est considere comme un nouveau point situe sur lthorizon et est stocke dans ['emplacement (p,q) de la matrice bidimensionnelle defini a l'etape 101. Le procede qui vient d'etre decrit est destine a determiner un ensemble de points appartenant a ['horizon passant par un point P(i,j,t), mais est egalement applicable pour attacher a ces points, au fur et a mesure de leur determination, un ensemble de proprietes caracterisant la nature physique des terrains au voisinage de ['horizon ainsi determine. A cet effet, on peut prevoir d'attacher a chaque point P(p,q,t + hij,pq,k) de la matrice bidimensionnelle definie a l'etape 101 un ensemble de proprietes appele "attribute sismiques". Ces proprietes vent generalement representees par des couleurs differentes sur les visualisations d'ecran, de maniere a permettre une visualisation rapide et sans risque d'erreur des proprietes associees a un horizon geologique. En pratique, on effectue des etapes similaires aux etapes decrites en reference aux etapes 100 a 104 et l'on construit les attribute du point P(p,q,t + hij,pq,k) a ['aide de ltequation de la trace sismique continue locale Spq,k(t); par exemple on construit ainsi un attribut enveloppe, un attribut phase ou un attribut frequence, de maniere connue en soi, par exemple d'apres l'enseignement du document de TANER M.T., KOEHLER F., SHERIFF R.E., (1979), Complex seismic trace analysis, GEOPHYSICS, volume 44, n 6, pages 1041 a 1063. Cette methode permet ainsi d'afficher l'attribut sismique sur ['horizon extrait en le "peignant" avec les couleurs correspondantes. Le procede venant d'etre decrit permet ainsi de definir des valeurs d'extraction d'un horizon predetermine correspondent a une donnee reelle, mais uniquement dans un voisinage conditionnel du point P(i,j,k) le plus proche du point > P(i,j,t) choisi. Pour propager le procede d'extraction a ltensemble de la matrice bidimensionnelle definie a ltetape 101, on construit tout d'abord un ensemble de nouvelles graines constitue par les nouveaux points P(p,q,t + hij,pq,k) situe sur ['horizon qui viennent d'etre determines et est stocke dans les emplacements (p,q) correspondents de la matrice bidimensionnelle defini a l'etape 101. Chacun de ses points est memorise a l'etape 106, pour etre reinjecte a l'etape 102, en y servant de nouveau point >. Ceci propage le traitement successivement a ['ensemble de la matrice bidimensionnelle correspondent aux geophones. Lorsque qutaucune nouvelle graine ne peut etre trouvee, le procede est oriente a ltetape 106 vers une etape 107 de visualisation sur ecran des horizons ou des attribute ou proprietes associees d'horizon geologique, de maniere a permettre une visualisation en couleur ou en niveaux de gris des proprietes associees a ['horizon geologique extrait correspondent au temps reel t. Ainsi, a la fin de l'algorithme defini en reference a la figure 6, la matrice bidimensionnelle de l'etape 101, contient une pluralite de points correspondent au meme horizon que le point initial > choisit P(i,j,t). L'ensemble des points peut etre reordonne avec ses voisins, conformement a la figure 7 pour definir un maillage recouvrant entierement ['horizon contenant le point > P(i,j,t), ce maillage permet ainsi de representer ['horizon extrait comme une surface localement continue sur l'ecran de visualisation d'une station de travail. Le procede selon ['invention est de preference mis en ceuvre sur un dispositif comportant des moyens appropries a la mise en ccuvre des etapes decrites en s reference a la figure 6. En particulier, un dispositif selon ['invention comporte des moyens de memorisation necessaires aux calculs successifs et les moyens de visualisation necessaires a ltetape 107. De preference, un dispositif selon ['invention est un dispositif programmable o commande par un produit-programme d'ordinateur comportant des elements de code de programme pour executer les etapes du procede decrit en reference a la figure 6. L'invention decrite en reference a plusieurs objets particuliers n'y est nullement limitee, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de realisation dans le cadre et ['esprit de ['invention. REVENDICATIONS 1. Procede pour extraire un horizon geologique et des proprietes associees d'une representation sismique, dans lequel on construit une fonction continue Sjj k(t) par interpolation ou approximation des traces sismiques discretes d'une matrice sismique multidimensionnelle, ladite fonction etant designee comme "trace sismique locale continue", comportant les etapes suivantes: a). utiliser comme decalage (vertical) optimal de deux traces sismiques locales continues voisines, la valeur de decalage rendant maximale leur fonction de correlation, ce decalage optimal ntetant pas contraint a etre un multiple entier du pas d'echantillonnage vertical; b) retenir comme voisinage conditionnel d'une trace sismique locale continue "centrale" Sij,k(t) le sous-voisinage consistent en des traces voisines Spq k(t) correspondent a des decalages optimaux hij,pq,k associes a des correlations Rij pq,k(hjj,pq,k) superieures a un seuil predetermine compris entre 0 et 1; c). construire une matrice bidimensionnelle d'extraction destinee a etre remplie par des points extraits appartenant au meme horizon que celui passant par le point graine; d). choisir un point > P(i,j,t) et determiner le point P(i,j,k). de la matrice sismique tridimensionnelle verticalement le plus proche; e). estimer les proprietes associees du voisinage conditionnel et remplir la matrice bidimensionnelle d'extraction par des proprietes decalees par translation de la variable courante (t) de la valeur du decalage optimal (hij pq k) correspondent au point (i, j, k) verticalement le plus proche. 2. Procede selon la revendication 1, dans lequel on utilise comme point > de l'etape d) tous les points nouvellement stockes dans la matrice bidimensionnelle de l'etape b) et non encore utilises comme point graine. 3. Procede selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on remplit successivement le contenu de la matrice bidimensionnelle de ltetape c) au cours des iterations successives d'extraction. 4. Procede selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on remplace successivement le contenu de la matrice bidimensionnelle de l'etape c) par une moyenne des contenus successifs au cours des iterations successives d'extraction. 5. Procede selon la revendication 1 ou 2, dans loquel la propriete de subsurface extraite est un ensemble d'attributs sismiques calcules en chaque point extrait sur lthorizon passant par le point graine, le calcul de ces attribute etant lui meme realise simultanement a ltextraction de ces points. 6. Procede selon la revendication 1 ou la revendication 5, dans lequel on visualise sur un ecran de visualisation les attribute sismiques > sur ['horizon extrait. 7. Dispositif pour la mise en uvre du procede selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, comportant des moyens pour utiliser comme decalage optimal de deux traces sismiques locales continues voisines, la valeur de decalage rendant max imal e l eur fonction de c orrel ati on, des mo yens p our reteni r c omme voi sin age conditionnel d'une trace sismique locale continue "centrale" de reference Sij,k(t) le sous-voisinage consistent en des traces voisines Spq k(t) correspondent a des decalages optimaux hjj pq,k associes a des correlations Rji pq k(hjj,pq,k) superieures a un seuil predetermine compris entre O et 1, des moyens pour construire une matrice bidimensionnelle d'extraction destinee a etre remplie par des valeurs extraites, des moyens pour choisir un point > P(i,j,t) et determiner le point P(i,j,k) verticalement le plus proche et des moyens pour estimer les proprietes associees du voisinage conditionnel et remplir la matrice bidimensionnelle d'extraction par des proprietes decalees par translation de la variable courante (t) de la valeur du decalage optimal (hjj,pq,k) correspondent au point (i, j, k) verticalement le plus proche. 8. Dispositif selon la revendication 7, comportant des moyens de memorisation et des moyens de visualisation de parametres sismiques determines a ['aide du procede selon l'une quelconque des revendications 1 a 6. 9. Produit-programme d'ordinateur, comportant des elements de code de programme pour executer les etapes du procede selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, lorsque ledit programme est execute par un ordinateur. 10. Produit-programme d'ordinateur, comportant des elements de code de programme pour executer les etapes du precede scion la revendication 6, lorsque