FR2471611A1 - Procede et appareil de geophysique sismique avec traitement par foyers - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE PROSPECTION SISMIQUE DU SOUS-SOL. ON CHOISIT DANS LE SOUS-SOL AU MOINS DEUX FOYERS VOISINS F ET F, AU MOINS UN INTERFACE REFLECHISSANT H ET DES DIRECTIONS TELLES QUE D ET D. A CHAQUE DIRECTION ET CHAQUE FOYER ON FAIT CORRESPONDRE UNE TRACE SISMIQUE, DONT ON EXTRAIT UNE PORTION CONTENANT L'EFFET DU A L'INTERVALLE REFLECHISSANT. ON DETERMINE ENSUITE LA FONCTION DE CORRELATIONS ENTRE LES DEUX PORTIONS DE TRACES RELATIVES A DEUX FOYERS VOISINS ET A LA MEME DIRECTION. ENFIN, ON FAIT LA SOMME DES FONCTIONS DE CORRELATIONS OBTENUES POUR LES DIFFERENTES DIRECTIONS. APPLICATION A LA PROSPECTION SISMIQUE A HAUTE RESOLUTION.

Description

-1 - La présente invention concerne la prospection

sismique du sous-sol.

Selon cette technique, on dispose sur le sol une série de capteurs sismiques, ainsi qu'une ou plusieurs sources d'ébranlements sismiques artificiels. Dans les versions simples, capteurs et sources sont situésdans un même plan vertical; ils peuvent être considérés

comme sensiblement alignés, abstraction faite des inéga-

lités du terrain, dont on sait d'ailleurs corriger les effets par la suite. La plupart du temps, les capteurs et les sources sismiques sont de plus régulièrement

distribués, souvent avec le même pas.

Sur le terrain, on excite successivement les

différentes sources sismiques. A chaque fois, on enre-

i5 gistre sélectivement les différents signaux sismiques ou "traces" reçus par chacun des capteurs, du fait des ondes acoustiques produites par l'ébranlement. Chaque

trace correspond donc à un couple source-capteur.

En sismique dite "réflexion", on s'intéresse

aux réflexions des ondes acoustiques sur des "points-

miroirs" du. sous-sol. Pour cela, il est connu de com-

biner l'ensemble des traces pour lesquelles la source

et le capteur sont symétriques par rapport à une verti-

cale donnée, par exemple en additionnant toutes ces

traces Les réflexions apparaissant dans la trace résul-

tante indiquent des points-miroirs. Et une représentation -2- graphique convenable des traces résultantes associées aux différentes verticales permet au géophysicien de mieux

comprendre la structure du sous-sol. Ce procédé de sismi-

que réflexion, dit "à couverture multiple", recherche donc les pointsmiroirs correspondant à la même profondeur dans

les différentes traces recueillies.

La sismique réflexion avec couverture multiple a donné et donnera encore de.,précieuses informations sur

le sous-sol. Il se trouve cependant que des "zones sour-

des" apparaissent parfois, d'o résultent des incertitudes

quant à l'interprétation du profil de certaines couches.

Plus généralement, si la sismique réflexion définit assez bien les interfaoes fortement réfléchissants, elle ne permet pas d'analyser en détail ce qui se Passe dans les intervalles

entre interfaces du sous-sol (vitesse et absorpticEne psrtxuier).

La présente invention cherche précisément à

combler ces lacunes.

Le procédé proposé part des mêmes étapes de base que ceux de la technique antérieure: des capteurs sismiques sont disposés sur le sol avec des sources d'ébranlements sismiques artificiels, capteurs et sources étant situés sensiblement dans un même plan vertical; on

excite une à une les sources sismiques tout en enregis-

trant sélectivement à chaque fois les signaux sismiques ou "traces" reçus en fonction du temps par les différents capteurs, et liés aux ondes acoustiques induites dans le

sous-sol par chacun des ébranlements; ensuite, on effec-

tue des corrections statiques et dynamiques de ces traces pour tenir compte du fait que capteurs et sources ne sont

pas disposés rigoureusement sur une même horizontale.

S'il y a i sources et j capteurs, on dispose ainsi de i

jeux de j traces, qui sont donc désignées individuelle-

ment par s.j.

La mise en oeuvre du procédé selon l'invention implique aussi que l'on dispose d'informations préalables -3 -

sur le sous-sol, en particulier sur ses couches réflé-

chissantes. Ces informations peuvent provenir d'études géologiques et/ou de sondages géophysiques de toutes sortes, sondages électriques par exemple. De préférence, on effectue au préalable un traitement classique de sismique réflexion, à couverture multiple, telle que définie plus haut à partir des traces enregistrées et corrigées. En d'autres termes, ce traitement implique une combinaison (addition, le plus simplement) de traces

à point miroir commun.

Le procédé selon l'invention comprend, à partir

des i jeux de j traces sij précités, les opérations ulté-

rieures suivantes a) choisir dans le sous-sol au moins deux points voisins, dits foyers, au moins un interface réfléchissant, et une direction prédéterminée, - b) sélectionner pour chaque foyer une trace sismique qui

corresponde, compte-tenu de la réflexion sur l'inter-

face, à un trajet de propagation passant par ce foyer et orienté suivant la direction prédéterminée,

c) extraire de chaque trace ainsi sélectionnée une por-

tion de trace qui contient l'effet du à l'interface réfléchissant, d) comparer quantitativement l'une à l'autre les deux portions de trace obtenues pour les deux foyers, e) répéter les opérations a à d en changeant à chaque fois la direction prédéterminée, et f) faire une moyenne des résultats de comparaisons effectuées

pour des trajets d'ondes orientés suivant. les différentes direc-

tions, ce qui permet d'accéder à des différences entre

les deux foyers sur le plan des propriétés sismiques.

Dans un mode de réalisation préférentiel, à l'opération c, les deux portions de traces sont définies a partir d'une même fenêtre temporelle; l'opération d comprend la détermination de la fonction de corrélation -4entre les deux portions de traces; et l'opération f comprend la sommation des fonctions de corrélations obtenues pour les différentes directions de trajet des ondes. L'homme de l'art sait que l'on peut représenter

les propriétés sismiques du sous-sol par différentes gran-

deurs. Parmi celles-ci, deux sont avantageuses pour la

mise en oeuvre de l'invention: le temps, et l'énergie.

Ainsi, il est avantageux de considérer, au pic de la somme des fonctions de corrélation, l'une au moins des grandeurs suivantes: retard du pic à l'égard de l'origine

des temps et amplitude du pic (liée à l'énergie réfléchie).

La différence entre les retards-de pic relatifs à

deux couples de deux foyers adjacents ayant un foyer en com-

mun est liée à la différence des vitesses de propagation des ondes en ces points, tandis que la différence des amplitudes de pic est liée à la variation d'absorption des ondes qui

existe lorsqu'on passe d'un couple de foyers au suivant.

De préférence, on effectue au niveau des traces sismiques initiales une correction de norme sur les sources et les capteurs, et, à l'opération d, on tient

compte des variations du pouvoir réflecteur de l'inter-

face, lorsque l'on passe de l'un à l'autre foyer. Cela est important en particulier lorsque l'on s'intéresse à

l'amplitude des traces.

Dans un mode de réalisation particulier, on

définit par-des relations simples les trajets de propa-

gation. Ici, e. désigne les abscisses des différentes i sources, rj celles des différents capteurs, p, le pas,

commun, entre sources et entre capteurs, et h la profon-

deur de l'interface réfléchissant, supposé horizontal,

tandis que x0 et yO sont les coordonnées d'un foyer.

L'opération b comprend la recherche de traces associées à un couple source (ei) - capteur (r.) tel que 2h x = Y0. ri + (2h -y0)

2471 61 1

-5 - L'orientation de chaque trace est donnée par la grandeur

x - e.

O i = cotg O et les relations ci-dessus sont satisfaites sensiblement à p/2 près. On tient compte, le cas échéant, d'une cor- rection de pendage prenant en considération l'inclinaison

de l'interface réfléchissant sur l'horizontale.

Jusqu'à présent, on n'a considéré qu'un seul interface réfléchissant, qui est de préférence une couche

fortement réfléchissante plus profonde que les foyers.

Dans la réalité, une telle situation est assez fréquente,

mais il est également très courant que le sous-sol com-

porte plusieurs interfaces moyennement réfléchissants, dont certains sont au-dessus des foyers. L'invention

s'applique également à pareille situation.

Dans ce cas, à l'opération a, on choisit plu-

sieurs interfaces réfléchissants (tous ceux qui existent ou bien une partie d'entre eux seulement)0 A l.'opération b, on sélectionne une trace pour chaque foyer, chaque orientation de trajet de propagation, et chaque interface réfléchissant. Et l'opération de comparaison d porte sur les différents groupes de deux traces qui sont associées respectivement aux deux foyers, tout en correspondant à la même orientation et au même interface réfléchissant0

Ce processus fait donc intervenir une comparai-

son de deux portions de trace homologues non seulement pour chaque orientation du trajet des ondes, mais aussi pour chacun des interfaces réfléchissants retenus0 Dans la pratique, il est souvent plus avantageux de regrouper les portions de traces relatives à différentes réflexions et à la même orientation, si bien que l'opération c fait

alors usage de portions de traces constituant une succes-

sion continue d'effets de réflexion. Cette opération c comporte alors en outre la synthèse d'une trace sismique composite associée à chaque foyer et à chaque orierxtation -6- de trajet de propagation, à partir de portions extraites dans les différentes traces, relativement aux divers

interfaces réfléchissants.

Dans une mise en oeuvre particulière du procédé avec interfaces multiples, à l'opération b, pour chaque source ei, et sous réserve d'une correction de pendage, on explore les traces de l'ensemble des capteurs rj, avec j variant de 1 à n; dans chaque trace, on prélève, autour

d'un temps tij, une section définie par une fenêtre tempo-

relle fi, avec tij défini par Yo (r. - ei) = (xo - ei). 2. V. ti.. sinS o V désigne la vitesse de propagation moyenne dans le sous-sol, tandis que xo et yo sont les coordonnées d'un foyer, et avec fi définie par Yo 1 fi = p.

x -ei 2V sin0.

o p est le pas commun entre sources et entre capteurs, tandis qu'ensuite on réunit pour chaque foyer et chaque orientation

xo - e.

-__ = cotg

YO

l'ensemble des sections de traces, lesquelles se trouvent

temporellement adjacentes les unes aux autres.

Dans le procédé à interfaces multiples, les opérations d'évaluation se déroulent de préférence comme suit: - l'opération d de comparaison comporte la détermination d'une fonction de corrélation amont entre les portions

de traces homologues correspondant à la même orienta-

tion, aux deux foyers, et à des temps antérieurs aupat des ondes à chaque foyer, et la démrTnatkn d'une fDnction de -7-

corrélation aval entre les portions de traces homolo-

gues correspondant à. la même orientation, aux deux foyers, et à des temps postérieurs au passage des ondes à chaque foyer, et l'opération f comprend la détermination pour chaque foyer d'une part d'une première somme amont qui fait intervenir les fonctions de corrélations amont pour les différentes orientations, et d'autre part d'une seconde somme aval qui fait intervenir les fonctions

de corrélations aval pour les différentes orientations.

Le cas échéant, on effectue une correction tenant compte de l'effet de la disharmonie entre les interfaces situés au-dessus des foyers et ceux situés au-dessous. Fondalement, le procédé de l'invention propose une comparaison des propriétés sismiques de deux points voisins ou foyers, ainsi nommés car on leur associe une collection de traces associées à des trajets d'ondes

sismiques qui les rencontrent selon différentes direc-

tions. Cependant, le procédé proposé donne sa pleine mesure lorsque l'on considère un nombre assez élevé de foyers ( 100 par exemple) répartis sur une ligne ou dans un domaine du sous-sol à étudier, de préférence avec un pas égal au pas commun p entre les sources, et entre les capteurs. Dans le cas d'une ligne de foyers, celle-ci peut être définie par un niveau géologique à étudier -interface réfléchissant, notamment- ou l'on

recherche la vitesse et l'absorption des ondes sismiques.

Si la ligne de foyers coïncide avec un interface réflé-

chissant, l'invention permet de dresser un bilan énergé-

tique le long de cet interface, puisque l'énergie absor-

bée est égale à l'énergie incidente diminuée de l'énergie

transmise et de l'énergie réfléchie.

D'un autre côté, des foyers convenablement répartisdans un domaine du sous-sol qui correspond à -8-

une zone sourde en sismique réflexion classique permet-

tent d'étudier mieux cette zone sourde. Plus généralement,

le procédé de l'invention. procure une bien meilleure -

résolution que ceux de la technique antérieure.

L'invention concerne également les appareils, analogiques ou numériques, destinés à la mise en oeuvre

des opérations caractéristiques de l'invention.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention apparaîtront à la lecture de la description

détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure l illustre un premier exemple de

mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans le cas-

o l'on ne considère dans le sous-sol qu'un seul interface réfléchissant profond; - les figures 2a et 2b illustrent comment l'on extrait deux portions de traces, à l'intérieur d'une

fenêtre f, dans deux traces passant par deux foyers adja-

cents-F et F', et correspondant à une même orientation de

la propagation des ondes, tandis que la figure 2c illus-

tre la corrélation entre les deux portions de traces ainsi extraites - la figure 3 illustre la somme de fonctions de corrélation obtenues pour les différentes orientations de propagation des ondes; - les figures 4 et 5 illustrent deux exemples de l'appareillage utilisable pour la mise en oeuvre du

procédé selon l'invention, sous-forme de schémas fonc-

tionnels; - la figure 6 illustre la base d'un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans le cas o l'on considère dans le sous-sol plusieurs

interfaces réfléchissants;-

- les figures 7a et 7b illustrent deux exemples de traces composites obtenues par adjonction de différentes

247-1611

. '. portions de traces relatives à la même orientation de propagation des ondes, et à des réflexions sur les différents interfaces, tandis que les figures 7c et 7d

illustrent commnent l'on détermine une fonction de cor-

rélation amont et une fonction de corrélation aval à lUaide de traces sismiques du type illustré sur les figures 7a et 7b et *_ - les figures 8a et 8b illustrent à titre

-d 1 exemple la forme des sommes des fonctions de corré-

l1ation amont ainsi cjue des fonctions de corrélation *;aval.o :' La figure 1 illustre un sous-sol comportant

un interface réfléchissant unique ou "horizon" l, horú-

-ontal, située a la profondeur ho Sur le sol horizontal, 15. ui définit IVordonnée zéro, on note e. et rj les abscisses des sources E et capteurs R. La distance rnter-sources estla même auaentre les capteurs et not.e ? o orsque.!o crée i n ebranleme-t- a.u niveau'de la source E, le capteur R; reçoic la trace sismique sio 0 De maniè:re connue, les traces font ieobjet-. de corrections sCatiques et có-nami!ues, de façon que lon puisse se

2inmener. un sol horizontal d ordonnre zéro, en faisa-nt.

axbstraction des inégalités du Zerrain.

LD invent-ion considère des trajets d'oudes sismiques cqui passent selon diverses di--ections par des foyers tels quP F o Bien que les ondes sismiques ee propagent en volumee il est usuel de leur associer

un axe ou trajet de propagation).

Un traie- d'ondes entre E et Rj après réfle-

xion au poitmroi M de profondeur h, peut être quantifié par un paramtetre a, qui varie de ziro à un enire E. et R.j Six et y sont les coordonnées d un pointi sur le trajet E. M R on a j a3 +2h entre E. et M (I 2h -10- y ou a = 1 - 2h entre Met Rj (II) et x = a rj + (1 - a) e (III) J i

Selon l'invention, on choisit un foyer F de coor-

données xo et yo (unité 12, figures 4 et 5), et un horizon réfléchissant à la profondeur h (unité 11), ainsi qu'une direction (qui changera, dans une pluralité de valeurs possibles). La condition pour que le foyer F se situe sur la partie EiM d'un trajet d'ondes s'obtient en éliminant a entre les relations (I) et (III), et s'écrit: 2h. x = V * rj + (2h - yo) ei (IV) Et la direction ou orientation de ce trajet d'ondes est représentée par la grandeur

x - e.

= cotg (V) o En variante, on peut mettre chaque foyer sur une partie telle que MRj du trajet d'ondes, et la condition s'écrira alors: 2h. xo = . e. + (2h - yo) rj (VI) La direction est definie par la pente de MRj, ou encore O

par référence à l'angle % de l'équation (Vi.

A un foyers un horizon réfléchissant, et une di-

rection prédéterminée, on sait donc faire correspondre un couple E. - Rj, et-une trace sij (unité de calcul 14, qui déterrimxne par exemple des adresses dans l'enregistrement 15 de toutes les traces sismiques). Selon la figure 4, l'unité

définit un paramètre de direction, qu'elle pourra incré-

menher sur commande, et qui est transmis à l'unité de calcul 14. D'après les relations ci-dessus, cette dernière peut alors sélectionner une trace particulière en 15, en faisant le cas échéant une approximation entre la direction choisie

en O10 et celle donnée par la relation (V) ci-dessus.

Plus généralement, en balayant l'ensemble des traces sij, on trouvera un sous-ensemble de traces qui correspondent à des trajets passant par le foyer F

2471 51 1

-11- suivant différentes directions, en se réfléchissant sur l'horizon H. Dans chacune de ces traces, on verra une réflexion due à un point-miroir tel que M. La figure 5 illustre une variante de ce genre à partir d'un choix de foyer (12) et d'interface (11), l'unité 24 calcule les adresses de ce sous-ensemble de

traces en 15, ainsi que les orientations associées.

Dans la pratique, il arrive souvent que l'ho-

rizon réfléchissant ne soit pas rectiligne. Chaque fois que son inclinaison sur l'horizontale dépasse un seuil préétabli, il est préférable d'effectuer à l'aide de l'unité 14 ou 24 une correction de pendage, qui fait intervenir dans les relations ci-dessus des fonctions

trigonométriques de l'inclinaison e de l'horizon au-

point-miroir M, ou des approximations de ces fonctions trigonométriques à l'aidé de leur développement en série, étant observé que la perpendiculaire à l'horizon

au point M demeure la bissectrice de-l'angle E. M R..

i J L'invention fait ainsi intervenir une série de foyers placés par exemple sur une ligne J; sur la figure 1 sont illustrés deux foyers F et F'. Comme pour le premier, au second foyer F', à l'horizon H, et à la direction prédéterminée (D), on fait correspondre (unités 14 ou 24) un autre couple source-capteur,

compte tenu des relations ci-dessus, par exemple le cou-

ple Ei + 1 Ri + 1, auquel est associée la trace Si + 1, j + 1' Comme le montrent les figures 2a et 2b, on extrait des portions des deux traces sélectionnées sij et si + 1, j + 1' pendant une fenêtre f de calage temporel choisi à l'avance quant à son point de départ

et sa durée (mémoires échantill'onneuses 16 et 17).

Ensuite, on compare l'une à l'autre les deux

portions de trace obtenues, avantageusement en déter-

minant la fonction de corrélation entre ces portions -12- (unité 18); l'allure d'une telle fonction est illustrée

sur la figure 2c.

On répète ensuite les mêmes opérations pour

les différents foyers tels F et F', avec le même hori-

zon réfléchissant H, et une direction différente (D2) au lieu de (D1). A cet effet, la fin de la corrélation en 18 incrémente le paramètre de direction donné par l'unité 10. La sélection donne alors d'autres couples sources-capteurs: Ei + 1 - M2 R _ et Ei + 2 Mi2 Rj - m + par exemple, d'o les traces si + 1, - 1 ainsi que Si + 2, j - m + 1' De ces traces on extrait aussi

deux portions correspondant à une même fenêtre tempo-

relle; on peut faire correspondre une fenêtre tempo-

relle, particulière à chaque direction (liaison entre l'unité 14 et les mémoires 16 et 17), ou bien choisir une fenêtre temporelle générale, suffisamment grande

pour inclure la réflexion quelle que soit l'orientation.

Et l'on détermine là encore la fonction de corrélation

entre ces deux portions de trace.

Ces opérations sont renouvelées pour d'autres orientations encore. Autant que possible, on utilise l'ensemble des orientations disponibles pour chaque foyer à l'aide des traces sij. A chaque fois, on obtient

une nouvelle fonction de corrélation.

Finalement, l'unité 19 (figures 4 et 5> fait la somme des fonctions de corrélation obtenues pour

les différentes directions de trajet des ondes (figure 3).

Chacune des fonctions de corrélation indivi-

duelles comporte un pic, qui peut être défini par son temps et son amplitude; de même, la somme des fonctions de corrélation va comporter un pic associé à un temps

et une amplitude.

La demanderesse a observé que l'écart temporel entre le pic de la somme des fonctions de corrélation

2471 61 1

-13-

et l'origine des temps est représentatif de la varia-

tion du temps de parcours des ondes, lorsque l'on passe de F en F'. Si cette variation est positive, le terrain au voisinage du foyer F' est plus "lent" que le terrain au voisinage du foyer F, la lenteur s'entendant ici pour la propagation des ondes sismiques. Inversement, si la variation est négative, le terrain en F' est plus rapide qu'en F. L'amplitude du pic de la sommedes fonctions de corrélation est liée à l'énergie portée par les ondes sismiques passant suivant les différents trajets pris en compte. C'est-à-dire qu'elle peut être considérée comme représentative de l'énergie moyenne passant par

les deux foyers concernés, ici F et F'.

On peut donc affecter l'amplitude de pic de la somme des corrélations à un point-situé entre les

foyers F et F', en leur milieu par exemple. La répé-

tition de cette opération sur un grand nombre de foyers permet de construire de proche en proche la courbe de l'énergie relative le long de la ligne (J) des foyers (figure 1). Avec un pas d'échantillonnage suffisamment fin, on obtient ainsi des informations sur la distribution de l'énergie sismique le long de la ligne J, sans qu'il ne soit nécessaire d'évaluer

l'énergie passant en chacun des foyers F et F'.

A cet effet, il est préférable d'effectuer une correction de norme sur les sources et les capteurs,

de manière à tenir compte de leurs réponses individuel-

les; avantageusement, on tient également compte des

variations du pouvoir réflecteur de l'interface ré-

fléchissant H, telles qu'on les connaît par exemple sur la base du traitement préliminaire classiqueen

sismique réflexion à couverture multiple.

On remarquera par ailleurs que la distribution de l'énergie sismique le long de la ligne des foyers (J)

- ú471 51 1

-14- est liée à la variation d'absorption des ondes sismiques

qui se manifeste le long de cette ligne (J).

Dans ce qui précède, on a admis que l'on : choisissait deux foyers, un interface réfléchissant et une direction prédéterminée, pour sélectionner deux

traces, en extraire deux portions respectives, cons-

truire la corrélation de celles-ci, et recommencer en

changeant la direction prédéterminée.

Bien entendu, on peut avoir avantage dans la -pratique à regrouper différemment les opérations, et par exemple, se donnant les foyers et l'interface réfléchissant rechercher toutes les traces correspondant à un passage par chaque foyer avec réflexion sur l'interface, en associant à chacune d'elle une orientation ou direction (unité 24, figure 5), extraire de chaque trace une portion utile contenant la "réflexion", à l'aide d'une fenêtre qui peut ou

non dépendre de l'orientation, (mémoires échantfllon-

neuses 26 et 27 avec un emplacement de mémoire pour - chaque orientation), -.pour chaque orientation, construire la corrélation (18) de deux portions de trace relative à deux foyers adjacents (de proche en proche s'il y a plus de deux foyers choisis), et - construire (19) la somme des fonctions de corrélation associées à deux foyers adjacents pour chacune des orientations (et ceci pour l'ensemble des foyers

initialement choisis).

Dans ce cas, les opérations sont avantageuse-

ment coordonnées par une unité de commande 20, laquelle peut être incorporée à l'unité de calcul 24. Les éléments à 19 ainsi que 26 et 27 peuvent être analogiques (mémoires à bande magnétique par exemple). Ils seront de préférence numériques, a l'image des enregistrements

2471 611

-15 --

magnétiques effectués sur le terrain, et l'ensemble du

traitement peut alors être effectué dans un ordinateur.

Jusqu'à présent, un seul interface a été pris en considération dans le sous-sol, au-dessous de la ligne ou du domaine des foyers. Une telle situation peut se ren-

contrer en fait, tout au moins sous la forme d'un inter-

face profond dont les propriétés réfléchissantes éclipsent largement celles des autres interfaces surjacents. Mais

il est fréquent de rencontrer plusieurs interfaces réflé-

chissants comparables, certains situés au-dessous des

foyers et les autres au-dessus. On décrira maintenant com-

ment l'invention peut se généraliser à ces cas.

Globalement, on prend en compte tout ou partie des interfaces réfléchissants existants. Et à chaque foyer et chaque direction, on fait correspondre non plus un seul

- couple source-capteur, mais l'ensemble des couples source-

capteur correspondant à des trajets passant par le foyer

dans la direction choisie, avec des réflexions sur les dif-

férents interfaces. La figure 6 le montre, sur un seul foyer F pour simplifier le dessin. Cinq interfaces réfléchissants,

tous horizontaux, sont représentés, A cause de leur paral-

lélisme, on aura une source commune Ei pour les différentes réflexions possibles, alors que le capteur change avec l'interface réfléchissant (Rjm Rjn R. R -) Chacun des couples source-capteur ainsi définis correspond

à un même foyer, à une même direction et à l'un des inter-

faces réfléchissants. Comme précédemment, on peut en va-

riante placer le foyer sur la partie remontante commune à

des trajets d'onde réfléchis par différents horizons-miroirs.

On peut alors, comme précédemment, déterminer la fonction de corrélation de deux portions de trace correspondant à deux foyers adjacents pour la même direction de propagation des ondes et des réflexions de celles-ci sur le même interface, puis faire la somme des diverses fonctions de corrélation obtenues lorsque -16 - l'on change la direction de propagation.:.l en résulte alors une somme de corrélations pour chaque paire de foyers.adjacents et chaque interface. Et l'on peut interpréter la somme de corrélations affectée à chaque interface comme cela a été décrit plus haut à propos

*d'un.interface unique.

En rapprochant alors, pour chaque paire de -foyers, les données obtenues au niveau des différents -interfaces, il devient possible de suivre, en fonction 10.de la profondeur (interfaces successifs): l'évolution des variations de vitesse de propagation entre les deux foyers; i- l'évolutionde l'énergie moyenne passant au voisinage

de la paire de foyers.-

Particulièrement intéressante est la distinc-

tion entre ce qui se passe en amont des foyers (inter-

faces situés au-dessus d'eux) et ce qui-se passe en

aval des foyers (interfaces plus profonds que ceux-ci).

- - A cet effet, l'invention préconise une mise en oeuvre très avantageuse, o l'on considère dans une -succession continue les effets de réflexion rencontrés

sur les différents interfaces. De préférence, on syn-

thétise pour cela, à partir des'portions de traces qui Correspondent aux différents interfaces (même foyer, 'même direction de propagation), une trace sismique

* composite qui regroupe séquentiellement les différents-.

effets de réflexion, en respectant leur situation tem--

porelle et la continuité du temps.

Dans un mode de réalisation particulier simple, on opère comme suit (voir figure 6): a) comme précédemment, on choisit au moins deux foyers (tels que F), une direction de propagation (D), et cette fois plusieurs interfaces;' b) on associe à chaque foyer, à la direction, et à chaque interface, une trace sismique sij (correspondant à -17- un couple source Ei - capteur Rj, en tenant compte du pendage des horizons réfléchissants, le cas échéant); c) dans chaque trace, on prélève autour d'un temps tij une portion définie par une fenêtre temporelle fi, avec tij défini par Y0 (rj - e.) = (xo - ei) 2. V. tij * sint (VII) x0 et yo0 sont les coordonnées du foyer et V désigne la vitesse de propagation moyenne dans le sous-sol (ou la vitesse au voisinage du foyer concerné, si on la connait par ailleurs), tandis que fi est définie par y0 1 fip* p (VIII) x - ei 2V sint o p désigne le pas, supposé commun entre les sources et entre les capteurs.;

après quoi l'on peut réunir en une trace com-

posite, associée au foyer et à l'orientation choisis, l'ensemble de ces portions de traces, étant observé qu'elles sont temporellement adjacentes les unes aux

autres (figure 7a).

La distinction entre ce qui se passe en amont et en aval des foyers peut se faire alors de manière très simple, le procédé se poursuivant comme suit, à l'aide d'une autre trace composite (figure 7b) relative à un foyer F' voisin du premier: d) on détermine une fonction de corrélation amont (figure 7c) entre les parties des traces composites de deux foyers adjacents (même direction de propagation) situées dans une fenêtre amont, pour les temps

inférieurs à y0/V, ainsi qu'une fonction de cor-

rélation aval (figure 7d) entre les parties des memes -18- traces composites qui sont situées dans une fenêtre aval pour les temps supérieurs à y0/V. La limite supérieure de la fenêtre aval peut être définie

d'après la couche réfléchissante la plus profonde.

e) comme dans le cas d'un interface réfléchissant unique, on recommence pour différentes directions

de propagation passant par les deux foyers adjacents.

f) on somme enfin séparément les fonctions de corrélation amont (figure 8a) et les fonctions de corrélation aval (figure 8b) obtenues pour les différentes directions de propagation des ondes passant par les deux foyers adjacents. La distance entre les pics des sommes de corrélation reflète la variation du temps de trajet passant par le foyer F ou le foyer F'. Dans le cas d'une

tectonique non concordante, il peut y avoir une dishar-

monie entre la distribution des interfaces réfléchissants situés au dessus des foyers et celle des interfaces situés

au-desous. Ce tle isharmDnr est nesura s une coupe sisdque cmnvenon-

nelle, en couverture multiple par exeMpe. fl est asé d'en déterminer l'effetsur es corrélations, et,par une correction de temps,de

retrancher cet effet de l'écart temporel enire hsp/s de conexlicn.

De plus, comme dans le cas d'un interface réfléchissant unique, l'amplitude des pics des sommes de corrélation permet d'apprécier l'évolution de

l'énergie absorbée lorsque l'on passe de F à F'.

A cet effet, on détermine de pr éEérence le

rapport entre l'amplitude du pic de la somme des corré-

lations amont et l'amplitude du pic de la somme des

corrélations aval, pour chaque paire de foyers. L'obser-

vation de l'évolution de ce rapport le long de la ligne des foyers (ou à l'intérieur du domaine couvert par les

foyers) donne accès à révolution de l'énergie absorbée.

L'invention s'applique tout particulièrement lorsque la ligne des foyers coïncide sensiblement avec -19- un interface réfléchissant la somme descorrélations amont correspond à l'énergie incidente; la somme des corrélations aval correspond à l'énergie transmise; de son côté, l'énergie réfléchie peut être déterminée en prenant les traces qui correspondent à des trajets à point miroir commun situé au voisinage du foyer (traitement sismique du type classique à couverture multiple). Et l'on peut alors faire un bilan énergétique le long de la ligne des foyers, car l'énergie absorbée est égale à l'énergie incidente diminuée des énergies

transmise et réfléchie.

L'invention permet ainsi une analyse du sous-

sol à haute résolution au niveau des foyers choisis.

Comme le sait l'homme de l'art, on peut bien entendu affiner cette analyse en procédant par approximations successives, le procédé étant répété avec a chaque fois une précision croissante sur des paramètres déterminés au cours d'étapes précédentes

- corrections plus précises sur le pendage, la dishar-

monie ou le pouvoir réfléchissant des interfaces; - définition plus précise de la vitesse de propagation

des ondes, ou bien prise en considération de propa-

gations non rectilignes à cause d'effets de réfraction,

par exemple.

L'invention s'applique dans tous les domaines o la prospection géophysique est utile, et notamment au cas suivant: on cherche à effectuer souvent une "récupération assistée" dans les réservoirs (huile par exemple) en y réalisant une injection d'eau; l'invention permet de suivre avec précision l'évolution

du fluide au cours de telles opérations.

A cet effet, les grandeurs finalement issues du

procédé selon l'invention feront l'objet d'une rèprésenta-

tion graphique convenable le long de la ligne des foyers

ou à l'intérieur du-domaine des 'oyers.

-20-

Claims (11)

REVENDICATIONS

1) Procédé de prospection sismique du sous-sol, du type dans-lequel des capteurs sismiques sont disposés sur-le sol-avec des sources d'ébranlements sismiques-

artificiels, capteurs et sources étant situés sensible-

ment dans un même plan vertical,-dans lequel on excite

une à une les sources sismiques tout en enregistrant sé-

lectivement à chaque fois les signaux sismiques ou "traces" reçus en fonction du temps par les-différents capteurs, et liés aux ondes acoustiques induites dans le sous-sol par chacun des ébranlements, et dans lequel on effectue ensuite des corrections statiques et dynamiques de ces traces pour tenir-compte du fait que capteurs et sources ne sont pas situés rigoureusement sur une même horizontale, caractérisé par les opérations ultérieures suivantes: a) choisir dans le sous-sol au moins deux points voisins, dits foyers, au moins un interface réfléchissant, et - une direction prédéterminée, b) sélectionner pour chaque foyer une trace sismique qui

corresponde, compte-tenu de la réflexion sur l'inter-

face, à un trajet de propagation passant par ce foyer et orienté suivant la direction prédéterminée,

c) extraire de chaque trace ainsi sélectionnée une por-

tion de trace qui contient l'effet du à l'interface réfléchissant, d) comparer quantitativement l'une à l'autre les deux portions de trace obtenues pour les deux foyers, e) répéter les opérations a à d en changeant à chaque fois la direction prédéterminée, et f) faire une moyenne des résuJats decompaaiscns efLcbi/espour es

trajets d'ondes orientés suivant les différentes direc-

tions, ce qui permet d'accéder à des différences entre

les deux foyers snr le plan des propriétés sismiques.

Z471611

-21-

2) Procédé selon la revendication 1, caracté-

ris5 par le fait qu'à l'opératibn c, les deux portions

de traces sont définies à partir d'une même fenêtre tem-

porelle, que l'opération d comprend la détermination de la fonction de corrélation entre les deux portions de traces, et que l'opération f comprend la sommation des fonctions de corrélations obtenues pour les différentes

directions de trajet des ondes.

3) Procédé selon la revendication 2, caracté-

risé par le fait que l'on considère, au pic de la somme

des fonctions de corrélation, l'une au moins des gran-

deurs suivantes: retard du pic à l'égard de l'origine des temps et amplitude du pic, la différence entre les retards de pic reMtis à deux couples de deux foyers adjacents ayant un foyer en commun étant lie à la différence des vitesses de propagation des ondes en ces points

tandis que la différence des amplitudes de p estliée à la varia-

tion d'absopticn ds ondes quexiste lorsqu'onpa dun.cop. de fopes asuiamr-

4) Procédé selon la revendication 3, caractg-

risé par le fait que l'on effectue au niveau des traces sismiques initiales une correction de norme sur les sources et les capteurs, et qu'à l'opération d, on tient

compte des variations du pouvoir réflecteur de l'inter-

face, lorsque l'on passe de l'un à l'autre foyer.

5) Procédé selon l'une des revendications 1 à

4, caractérisé par le fait que, ei désignant les abscis-

ses des différentes sources, rj celles des différents capteurs, p. le pas, commun, entre sources et entre

capteurs, et h la profondeur de l'interface réfléchis-

sant, supposé horizontal, tandis que xo0 et y0 sont les coordonnées d'un foyer, l'opération b comprend la recherche de traces associées à un couple source (ei) - capteur (rj) tel que 2h x = Yo rj.+2h y)e 2h xo0 = y0 ri q- (2h - yo) ei

ú47161 1

-22- l'orientation de chaque trace étant donnée par la grandeur

-. i. cotgO.

YO et la relation ci-dessus étant satisfaite sensiblement à P près, compte tenu, le cas échéant, d'une correction de pendage prenant en considération l'inclinaison de

l'interface réfléchissant sur 1' horizontale.

6) Procédé selon l'une des revendications 1 à

5, caractérisé par le fait qu'à l'opération a, on choisit plusieurs interfaces réfléchissants, qu'à l'opération b,

on sélectionne-une trace pour chaque foyer, chaque orien-

tation de trajet de propagation, et chaque interface réflé-

chissant, et que l'opération de comparaison d porte sur les différents groupes de deux traces qui sont associées respectivement aux deux foyers, tout en correspondant à

la même orientation et au même interface réfléchissant.

7) Procédé selon la revendication 6, caracté-

risé par le fait que l'opération c fait usage d'une suc-

cession continue d'effets de réflexion, et qu'elle com-

porte en outre la synthèse d'une trace sismique composite associée à chaque foyer et à chaque orientation de trajet de propagation, à partir des portions extraites dans les différentes traces, relativement aux divers interfaces

réfléchissants.

8) Procédé selon la revendication 7, caracté-

risé par le fait qu'à l'opération b, pour chaque source

eit et sous réserve d'une correction de pendage, on explo-

re les traces de l'ensemble des capteurs r., avec j variant de 1 à n, que dans chaque trace, on prélève, autour d'un temps tij, une portion définie par une fenêtre temporelle fi, avec t.. défini par 1J y (r* - ei) = (x e.) * 2. V t.. sin tk

35. =

-23- o V désigne la vitesse de propagation moyenne dans le, souq-sol, tandis que xO et y0 sont les coordonnées d'un foyer, pt avec fi définie par f p y0 f. = p _.A

x0 -ei 2V sin t -

o p est le pas commun entre sources-et entre capteurs, tandis qu'ensuite on *réunit pour chaque foyer et chaque orientation x0 - ei - cot

=cotg --

YO l'ensemble des portions de traces, lesquelles se trouvent

temporellement adjacentes les unes aux autres.

9) Procédé selon l'une des revendications 6 à

8, caractérisé par le fait que l'opération d de comparai-

son comporte la détermination d'une fonction de corréla-

tion amont entre les portions de traces homologues corres-

pondant à la même orientation, aux deux foyers, et à des temps antérieurs au passage des ondes à chaque foyer, et la détermination dne foncticn de coriaton avalentre les portions, de traces homologues correspondant à la même orientation, aux deux foyers, et à des temps postérieurs au passage des ondes à chaque foyer, et que l'opération f comprend la détermination pour chaque foyer d'une part d'une première

somme amont qui fait intervenir les fonctions de corréla-

tions amont pour les différentes orientations, et d'autre part d'une seconde somme aval qui fait intervenir les

fonctions de corrélations aval pour les différentes orien-

tations.

) Procédé selon la revendication 9, caractéei.-

sé par le fait que l'on effectue une correction tenant compte de l'effet de la sharmonie entre les interfaces

situés au dessus des foyers et ceux itués au dessous.

l1) Procédé selon l'une des revendications l à

-24- , caractérisé par le fait que l'on utilise une pluralité de foyers répartis sur une ligne ou dans un domaine du sous-sol à étudier, de préférence avec un pas égal au pas

commun e entre les sources et les capteurs.

12) Procédé selon l'une des revendications 1 à

11, caractérisé par le fait qu'avant l'opération a, on

effectue un traitement sismique préliminaire par combi-

naison de traces à points-miroirs commun, afin de déter-

miner le ou les interfaces réfléchissants du sous-sol.

13) Appareillage électronique analogique ou -numérique agencé pour la mise en oeuvre des opérations

caractéristiques du-procédé selon l'une des revendications

-précedentes.