Brevet FR2958413A1 — publié le 20111007

Procédé de détermination de la position d'un détecteur disposé au fond de la mer La présente invention concerne les techniques d'exploration du sous-sol, en particulier un procédé de détermination de la position d'un détecteur disposé sous la mer, notamment sur la surface du fond marin. Il est connu, notamment dans l'exploration pétrolière, de produire des images sismiques à partir de séries de mesures géophysiques effectuées depuis la surface d'un sous-sol. Dans la technique de la sismique, ces mesures impliquent l'émission dans le sous-sol d'une onde et la mesure d'un signal comportant diverses réflexions de l'onde sur les structures géologiques rencontrées. Ces structures sont typiquement des surfaces séparant des matériaux distincts ou des failles. Les images sismiques sont des représentations du sous-sol à deux ou trois dimensions, la dimension verticale correspondant soit aux temps de propagation des ondes sismiques, soit aux profondeurs. Elles sont obtenues par des techniques connues sous l'appellation de "migration" qui utilisent un modèle de vitesse estimée fournissant une cartographie de la vitesse de propagation des ondes sismiques dans les roches constituant la zone explorée. Ce modèle de vitesse est utilisé pour estimer les positions des réflecteurs du sous-sol à partir des enregistrements sismiques. Bien entendu, les images sismiques ainsi produites, ainsi que les modèles de vitesse sous-jacents, présentent certaines distorsions car ce ne sont que des estimations dérivées d'un nombre nécessairement limité de mesures. 2958413 -2 Dans le cas d'exploration de sous-sol sous marin, des détecteurs sont généralement placés au fond de la mer sur le sous-sol à explorer. Des ondes sismiques sont émises à partir de la surface de la mer. Ces ondes se propagent 5 dans l'eau et pénètrent le sous-sol. Les détecteurs placés au fond de l'eau sur la surface du sous-sol vont détecter l'arrivée de l'onde sismique directe ainsi que les ondes réfléchies par le sous-sol. Afin de suivre l'évolution d'un réservoir pétrolier 10 d'un sous-sol, il est possible de réaliser une première image sismique du sous-sol à un temps donné puis de réaliser une deuxième image sismique du même sous-sol après un certain temps. En particulier, pour suivre les changements en 15 teneur en hydrocarbure d'un réservoir exploité en production, il peut être intéressant de suivre l'évolution de l'image sismique du sous-sol dans le temps. Afin de pouvoir comparer deux images sismiques d'un même sous-sol, il est important de savoir positionner le 20 plus précisément possible chaque détecteur placé sur la surface dudit sous-sol. Les détecteurs sont généralement positionnés au fond de l'eau par plusieurs centaines de mètres de profondeur au moyen d'un robot dirigé à la surface (ROV ou 25 « Remote Operated Vehicle »). Cependant, les contraintes de déploiement opérationnel combinées avec la précision des systèmes de positionnement acoustique embarqués sur ces robots, qui exigent un temps de stabilisation et de calibration élevé, conduisent de façon courante à un 30 positionnement imprécis du récepteur par rapport à la position planifiée. Généralement, la position du détecteur n'est connue qu'avec une précision de l'ordre de 10 mètres. 2958413 -3 Dans le contexte de campagne de mesures répétées dans le temps, cela implique une incertitude de 20 m sur la position du détecteur, ce qui réduit considérablement la répétitivité des mesures. 5 Il est envisageable de déterminer la position d'un détecteur par triangulation. Trois ondes sismiques sont émises de trois points de la surface et la distance entre le détecteur et les coordonnées de chaque point d'émission est calculée à partir du temps de parcours de l'onde 10 sismique. La précision d'une telle méthode repose sur la connaissance conjointe de la bathymétrie et de la vitesse de propagation de l'onde sismique dans l'eau. Cette vitesse de propagation peut varier sensiblement, en particulier en 15 fonction de la température de l'eau et de sa salinité. D'autre part, la mesure de la bathymétrie se fait généralement à l'aide de moyens acoustiques, eux-mêmes dépendants de la vitesse de l'eau et d'autres paramètres. Ainsi, la précision de la méthode de triangulation variera 20 sensiblement d'une campagne de mesure à l'autre. Il existe donc un besoin pour un moyen permettant de positionner plus précisément des détecteurs placés au fond de l'eau, ne reposant ni sur la connaissance de la vitesse de propagation des ondes dans l'eau ni de la 25 bathymétrie. Il est suffisant que cette méthode permette la détermination de la position dans un plan, car il est connu que le détecteur est placé sur la surface du fond marin. L'invention propose ainsi, un procédé de détermination de la position d'un détecteur disposé sous la 30 mer, comprenant les étapes suivantes : émission de N ondes à partir de N points d'émission, enregistrement pour chaque point d'émission du temps de propagation de ladite onde entre ledit point - 4 d'émission et du détecteur, détermination de P intervalles de temps Ti, avec P?1 tels que, pour chaque intervalle de temps Ti, il existe Mi points d'émission, Mi?3 pour 1 REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la position d'un détecteur disposé sous la mer, comprenant les étapes suivantes : - émission de N ondes à partir de N points d'émission, enregistrement pour chaque point d'émission du temps de propagation de ladite onde entre ledit point d'émission et du détecteur, détermination de P intervalles de temps Ti, avec P?1 tels que, pour chaque intervalle de temps Ti, il existe Mi points d'émission, Mi?3 pour 1 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la méthode pour déterminer le cercle passant au plus près des Mi points est choisie parmi l'une des méthodes suivantes : - la méthode des moindres carrés ordinaires, la méthode des moindres carrés généralisés, ou la méthode des moindres carrés pondérés. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la position du détecteur est déterminée comme étant sur le fond de la mer, à la verticale de l'isobarycentre des P centres des cercles déterminés précédemment. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, dans lequel on détermine les P intervalles de 2958413 - 12 - temps Ti, tel que par rapport au détecteur, l'écart angulaire azimutal maximum entre deux points consécutifs Mi dont les temps de propagation sont compris dans ledit intervalle de temps soit inférieur ou égal à 120°. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'onde émise à partir de chaque point d'émission est une onde de pression. 10 6. Procédé de détermination des positions d'un ensemble de détecteurs disposés sous la mer, dans lequel la position de chaque détecteur est déterminée par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes en utilisant les mêmes points d'émission. 15 7. Procédé de cartographie d'un sous-sol sous-marin comprenant les étapes suivantes : échantillonnage de la surface du sous-sol à cartographier en K points de mesure, 20 disposition d'un détecteur d'onde aux environs de chaque point mesure, détermination de la position de chaque détecteur au moyen d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 détermination pour chaque détecteur de l'onde émise à partir de chaque point d'émission et des ondes réfléchies par le sous-sol. 8. Procédé de suivi de l'évolution dans le temps d'un sous- 30 sol sous marin, caractérisé en ce qu'on répète le procédé de cartographie selon la revendication 7 à au moins deux temps différents et qu'on compare les cartographies obtenues. 5