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PROCEDE ET DISPOSITIF D'ACQUISITION DE DONNEES SISMIQUES
MARINES
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention est relative à l'acquisition de données sismiques
marines.
Plus particulièrement, elle concerne un procédé et un dispositif
d'acquisition sismique marine permettant de produire des données
susceptibles d'être traitées en vue de la suppression de fantômes ( ghost
selon la terminologie anglo-saxonne).
Un fantôme est un signal parasite dû aux réflexions des ondes
sismiques sur l'interface eau-air que forme la surface de l'eau.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Lors d'une prospection sismique, le but est de permettre la localisation
de réflecteurs sismiques situés à différentes profondeurs dans le sous-sol.
Les réflecteurs peuvent être de faible profondeur (évènements dits
shallow selon la terminologie anglo-saxonne), de profondeur moyenne
ou de grande profondeur (évènements dits deep selon la terminologie
anglo-saxonne).
Une technique répandue de recherche de pétrole ou de gaz consiste à
effectuer une prospection sismique du sous-sol. Pour imager la structure du
sous-sol, le géophysicien utilise les techniques de sismique-réflexion .
En sismique marine, la technique classique consiste à remorquer
derrière un navire :
- une ou plusieurs source(s) d'énergie pour l'émission d'ondes
acoustiques, et
- des récepteurs sismiques disposés sur des flûtes (ou streamers
selon la terminologie anglo-saxonne) positionnées horizontalement
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à une profondeur constante Ez pour enregistrer l'onde acoustique
réfléchie par les interfaces entre formations géologiques.
La source communique une onde acoustique à l'eau, en créant un
champ d'ondes (ondes de compression) qui se propage de façon cohérente
vers le bas (propagation descendante) dans le sous-sol. Lorsque le champ
d'ondes frappe une interface entre formations, appelées réflecteurs, il est
réfléchi à travers le sous-sol et l'eau jusqu'aux récepteurs sismiques
(propagation montante), où il est converti en signaux électriques et
enregistré.
Les récepteurs sismiques sont disposés de façon telle que les signaux
enregistrés, appelés traces, constituent des données sismiques à partir
desquelles on peut construire une image des couches géologiques.
Un problème que l'on rencontre est celui de la réverbération et peut
être expliqué comme suit. Une onde sismique réfléchie par un réflecteur
passe dans l'eau dans une direction généralement ascendante. Cette onde,
que l'on appelle la primaire , se propage dans l'eau et passe par le
récepteur sismique qui enregistre sa présence.
Le champ d'ondes continue sa progression vers la surface de l'eau
(qui a un coefficient de réflexion égal à -1), où il est réfléchi vers le bas.
Ce
champ d'ondes réfléchi ou fantôme se propage également dans l'eau et
passe par les récepteurs où il est à nouveau enregistré avec une polarité
inverse et un retard Et qui vaut, pour des ondes se propageant
verticalement :
ât=2âz/c,
Avec :
- Et : la différence de temps entre les enregistrements par le
récepteur respectivement de l'onde primaire et du fantôme,
- Ez la distance entre la flûte et la surface de l'eau,
- c la vitesse de propagation de l'onde dans l'eau (à savoir 1500m/s).
Cette réverbération du champ d'ondes sismique dans l'eau affecte les
données sismiques, en amplifiant certaines fréquences et en en atténuant
d'autres, ce qui rend difficile la localisation des réflecteurs.
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Le fantôme correspond, dans le domaine spectral, à un filtre de
fonction de transfert :
G(f) = 1 - exp(2jJlfAt),
Cette fonction de transfert G(f) est nulle pour les fréquences f multiples
de fn, avec fn = 1 c12 750
At Az Az
Ces fréquences pour lesquelles une fonction de transfert est nulle sont
appelées des notches ( notch étant le terme anglais pour
encoche ). Les notches sont particulièrement gênants car il n'est pas
possible de les déconvoluer.
Dans les années 1980, des techniques d'acquisition à l'aide de flûtes
pentées ont été proposées. De telles techniques sont notamment décrites
dans les documents US 4 353 121 et US 4 992 992.
Dans le premier document, on utilise une flûte sismique d'une
longueur de 1.2 km présentant une inclinaison de l'ordre de 2 degrés avec
la surface de l'eau.
Avec cette configuration, c'est l'opération de sommation des données
qui assure la suppression des fantômes. En effet les données acquises sont
redondantes, et le procédé de traitement comporte une étape de sommation
(ou stack selon la terminologie anglo-saxonne). Les enregistrements
contribuant à cette somme, ayant été enregistrés par des récepteurs
différents, présentent des notches à des fréquences différentes, de sorte
que l'information manquante du fait de la présence d'un notch sur un
récepteur sismique est obtenue à partir d'un autre récepteur.
Un dispositif utilisant une flûte sismique d'une longueur de 1 km a une
profondeur d'investigation limitée à raison de sa longueur et ne permet pas
de localiser des réflecteurs sismiques situés à plusieurs kilomètres de
profondeur.
Les flûtes utilisées actuellement en sismique marine 3D, adaptées à la
localisation de réflecteurs profonds, ont généralement une longueur de
l'ordre de 6 à 10 kilomètres. Le principe d'inclinaison proposé dans les
brevets précités ne peut leur être appliqué, car il aboutirait, avec un angle
de 2 degrés, à une profondeur maximum de 280 m, alors qu'en pratique on
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considère comme un maximum une profondeur de l'ordre de 50 m. De fait,
ce principe n'est plus utilisé depuis la fin des années 1980.
Depuis les années 1990, on s'intéresse à des structures géologiques
de plus grande profondeur.
Pour la localisation de réflecteurs profonds, les ondes acoustiques de
hautes fréquences ne sont pas adaptées à cause de l'atténuation élevée
qu'elles subissent au cours de leur propagation.
De façon à garder une bande passante en profondeur comprenant un
nombre suffisant d'octaves, ce qui est la condition nécessaire d'une bonne
image, il faut gagner une octave dans les basses fréquences, portant la
bande passante traditionnelle de 3 octaves 5-40 Hz à une bande passante
2.5-20 Hz par exemple. Pour ce faire, il est possible d'augmenter la
profondeur de la flûte. Toutefois, il ne suffit pas de privilégier les basses
fréquences car les hautes fréquences sont nécessaires pour estimer
précisément le modèle de vitesse des couches superficielles.
Il faut donc améliorer le rapport signal-à-bruit pour les ondes
acoustiques de basses fréquences sans le détériorer pour les ondes
acoustiques de hautes fréquences.
Un but de la présente invention est de proposer une technique
d'acquisition de données sismiques marines présentant une dynamique
étendue quant à la profondeur des réflecteurs susceptibles d'être localisés
et qui soit simple et efficace sur le plan opérationnel et économique.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Il est prévu selon l'invention un procédé d'acquisition d'ondes sismiques au
moyen d'au moins une flûte remorquée par un bateau et comportant une
pluralité de récepteurs sismiques, caractérisé en ce que la flûte comporte
une portion de tête dans laquelle la profondeur des récepteurs augmente en
s'éloignant du bateau de sorte que ladite portion de tête présente une
première pente, et une portion arrière comprenant au moins une section
présentant une seconde pente différente de la dite première pente.
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PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront
5 encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non
limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- les figures 1 et 2 illustrent des dispositifs d'acquisition faisant partie
de l'état de la technique,
- les figures 1' et 2' illustrent des spectres d'un événement peu
profond obtenus en utilisant les dispositifs illustrés aux figures 1 et
2,
- les figures 3 et 4 illustrent deux modes de réalisation d'un dispositif
d'acquisition selon l'invention,
- les figures 3' et 4' illustrent des spectres d'un événement peu
profond obtenus en utilisant les dispositifs illustrés aux figures 3 et
4,
- la figure 5 illustre un autre mode de réalisation du dispositif
d'acquisition selon l'invention
- la figure 6 est une représentation schématique illustrant un procédé
permettant le traitement des données sismiques marines
enregistrées par le dispositif d'acquisition selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
En référence à la figure 1, on a illustré un dispositif d'acquisition de
l'état de la technique, comprenant une flûte sismique 1 tractée par un navire
2. La flûte 1 comporte une pluralité de récepteurs 4a, 4b espacés à
intervalles réguliers, de l'ordre de quelques mètres, le long de la flûte. Les
récepteurs sont habituellement des hydrophones. La flûte 1 est en outre
équipée de façon classique de dispositifs de commande de profondeur 5
(désignés en anglais par le terme bird ), montés sur la flûte à intervalles
réguliers, par exemple à environ 300 mètres l'un de l'autre. De tels
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dispositifs de commande sont disponibles commercialement. Chacun des
dispositifs 5 peut être réglé individuellement pour positionner la flûte à une
profondeur déterminée.
Dans le dispositif représenté à la figure 1, les dispositifs 5 sont réglés à
des profondeurs croissantes à partir de la tête de la flûte 1 de manière que
la flûte 1 présente une pente avec la surface de l'eau 3. Le récepteur
sismique 4a le plus proche du navire 2 est situé à une profondeur de 7,5
mètres et le récepteur sismique 4b le plus éloigné du navire 2 (à une
distance horizontale qui est généralement comprise entre 6 et 10 km dans
les dispositifs d'acquisition utilisés actuellement) est situé à une
profondeur
de 37,5 mètres. On notera que sur la figure 1 comme sur les autres figures,
la représentation de la pente est très exagérée par rapport à la réalité.
Deux spectres 10, 20 d'images finales (après sommation) d'un
réflecteur peu profond (profondeur de 800 mètres) sont illustrés sur la figure
1'.
Le premier spectre 10 (dénommé dans la suite spectre idéal ) est
obtenu lorsque la modélisation n'inclut pas de fantôme. Il s'agit donc du
spectre idéal qui serait obtenu si le signal parasite fantôme était totalement
supprimé des signaux enregistrés par les hydrophones (traces).
Le deuxième spectre 20 (dénommé dans la suite spectre effectif )
est obtenu en utilisant le dispositif illustré à la figure 1.
On constate que ces deux spectres ont des formes très différentes. En
particulier, la largeur du spectre effectif 20 est inférieure à la largeur du
spectre idéal 10 : le spectre effectif 20 comporte moins d'énergie pour les
fréquences basses (inférieures à 10 Hz) et hautes (supérieures à 60 Hz)
que le spectre idéal 10.
Or ce sont justement dans ces bandes de fréquences que le rapport
signal-à-bruit doit être amélioré.
En référence à la figure 2, on a illustré un autre dispositif d'acquisition
comprenant une flûte 1 tractée par un navire 2. Les dispositifs de
commande de profondeur 5 dont la flûte est équipée sont réglés de manière
que la flûte 1 présente une pente avec la surface de l'eau 3. Le récepteur
sismique 4a le plus proche du navire 2 est cette fois situé à une profondeur
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de 15 mètres et le récepteur sismique 4b le plus éloigné du navire 2 (à une
distance horizontale de 8 km ou davantage) est situé à une profondeur de
37,5 mètres.
Ainsi, la seule différence par rapport au dispositif de la figure 1
concerne la profondeur du récepteur sismique le plus proche du navire.
Le fait d'augmenter la profondeur du récepteur sismique le plus proche
du navire a l'intérêt de minimiser l'effet du bruit de houle qui n'affecte que
les zones proche de la surface.
Les spectres 10, 20 d'images finales (après sommation) du même
réflecteur peu profond (profondeur de 800 mètres) sont illustrés sur la figure
2'.
Le spectre idéal 10 est obtenu lorsque la modélisation n'inclut pas de
fantôme. Le spectre effectif 20 est obtenu en utilisant le dispositif illustré
à la
figure 2.
On constate ici encore que ces deux spectres ont des formes très
différentes, le spectre effectif 20 comprenant le notch d'un récepteur à 15m,
situé à 50 Hz, ce notch étant toujours présent, bien que sous une forme
atténuée.
La suppression de fantôme imparfaite obtenue en utilisant les dispositifs
d'acquisition illustrés aux figures 1 et 2 est liée à la profondeur du
réflecteur
considéré (800 mètres).
Pour un réflecteur à cette profondeur, les données enregistrées par les
récepteurs relativement proches de la source sismique ont une influence
prépondérante dans la sommation, les récepteurs lointains ayant une
contribution négligeable.
Donc pour un réflecteur peu profond, seuls les enregistrements des
récepteurs sismiques positionnés dans la portion de tête de la flûte (les plus
proches du navire) sont utilisés.
Ainsi dans le cas des dispositifs illustrés sur les figures 1 et 2, la
dynamique de profondeur des récepteurs, qui détermine la diversité des
notches, est insuffisante pour une suppression de fantôme de bonne qualité
lors du traitement.
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En référence aux figures 3, 4 et 5, on a illustré différents modes de
réalisation de l'invention. Par souci de simplicité, ces figures représentent
une seule flûte sismique 1, mais en pratique, les dispositifs d'acquisition
sismique actuels comprennent en fait une pluralité de flûtes 1 (huit, dix ou
davantage) remorquées par le bateau 2, et l'invention est applicable quel
que soit le nombre de flûtes remorquées par le bateau.
Chaque flûte 1 comporte une pluralité de récepteurs sismiques 4,
typiquement des hydrophones, qui produisent des signaux lorsqu'ils
reçoivent des ondes sismiques marines émises par une source d'émission 6
remorquée par le bateau 2 et activée à intervalles réguliers (représentée
comme ponctuelle par souci de simplicité mais constituée en pratique de
plusieurs lignes de canons à air parallèles), et des dispositifs de commande
de profondeur 5. Les flûtes sont de façon appropriée des flûtes de type
solide, commercialisées par Sercel sous la marque Sentinel mais l'invention
est applicable à d'autres types de flûtes. Les dispositifs de commande de
profondeur peuvent être de façon appropriée des appareils du type Nautilus
(marque déposée de Sercel), qui permettent aussi le positionnement latéral
des flûtes, mais là aussi d'autres types de dispositifs de commande de
profondeur sont utilisables pour la mise en oeuvre de l'invention. Les
distances entre récepteurs 4 adjacents sont de l'ordre de quelques mètres,
et de façon appropriée, les distances entre dispositifs de commande de
profondeur 5 adjacents sont comprises entre 200 et 400 mètres.
De façon connue, il est prévu des moyens, non représentés, pour
déterminer les coordonnées de position de la source 6 et des récepteurs 4 à
chaque tir de la source 6.
Chaque flûte 1 comprend une portion de tête la et une portion arrière
1 b. Chaque portion comprend une pluralité de récepteurs sismiques 4. Les
dispositifs de commande de profondeur 5 de la portion de tête la sont
réglés pour des profondeurs respectives qui augmentent en s'éloignant du
bateau de sorte que la portion la présente une pente par rapport à la
surface de l'eau 3. Dans les modes de réalisation illustrés aux figures 3 et
4,
les dispositifs de commande de profondeur 5 de la portion arrière 1 b sont
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réglés de façon uniforme de sorte que la portion 1 b est horizontale, en
d'autres termes elle présente une pente nulle.
Ces différentes configurations permettent d'avoir une dynamique de
notches suffisante pour les réflecteurs peu profonds avec des récepteurs à
des profondeurs acceptables en pratique.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3, le récepteur sismique
le plus proche de la source sismique 6 est situé à une profondeur de 7,5
mètres. La portion de tête la a de façon appropriée une longueur comprise
entre 1 et 3 km, par exemple égale à 2 km. Le récepteur sismique 4 de la
première portion la le plus éloigné de la source sismique 6 est situé à une
profondeur de 37,5 mètres. La deuxième portion 1 b étant horizontale, le
récepteur 4 de la deuxième portion lb le plus éloigné de la source 6 est
également situé à une profondeur de 37,5 mètres. Bien entendu cette
valeur n'est donnée qu'à titre d'illustration. La profondeur peut être choisie
dans chaque cas en fonction des conditions particulières (profondeur de la
tranche d'eau, caractéristiques géologiques).
La figure 3' illustre deux spectres 10, 20 d'images finales (après
sommation) d'un réflecteur peu profond (profondeur de 800 mètres).
Le premier spectre 10 ( spectre idéal ) est obtenu lorsque la
modélisation n'inclut pas de fantôme. Il s'agit donc du spectre idéal qui
serait obtenu si le signal parasite fantôme était totalement supprimé des
signaux enregistrés par les hydrophones (traces).
Le deuxième spectre 20 ( spectre effectif ) est obtenu en utilisant le
dispositif illustré à la figure 3.
On constate que la suppression du fantôme est bien obtenue, puisque
le spectre effectif 20 suit le spectre idéal 10. En particulier, le spectre
effectif
20 a le même comportement que le spectre idéal pour les basses
fréquences et les hautes fréquences.
La figure 4 illustre un mode de réalisation qui diffère de celui de la figure
3 par la profondeur du récepteur sismique le plus proche de la source
sismique. Dans le cas de la figure 4, ce récepteur est situé à une
profondeur de 15 mètres.
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La figure 4' illustre les spectres d'images finales ( après sommation) du
même réflecteur peu profond obtenus à partir du dispositif de la figure 4
dans le cas idéal et dans le cas effectif.
En comparant le spectre idéal 10 et le spectre effectif 20, on vérifie que
5 la suppression du fantôme a été correctement obtenue, que le
comportement du spectre effectif 20 dans les basses et les hautes
fréquences est similaire à celui du spectre idéal 10, et que le notch à 50 Hz
est convenablement comblé.
Pour respecter des considérations hydrodynamiques, la pente dans la
10 portion de tête 1 a est de préférence inférieure à 2%. Ceci évite de créer
des
turbulences préjudiciables à la qualité des signaux enregistrés par les
récepteurs sismiques. Cette pente est de préférence supérieure à 1 %, ce
qui fournit une plage de profondeurs de récepteurs suffisante pour une
suppression de fantôme de bonne qualité lors du traitement.
En référence à la figure 5, on a illustré un autre mode de réalisation,
dans lequel les dispositifs de commande de profondeur 5 sont réglés de
telle sorte que la portion arrière 1 b de la flûte 1 comprenne, à partir de la
jonction avec la portion de tête, une section 1 c de pente inférieure à celle
de
la portion de tête la, une section 1 d de pente inférieure à celle de la
section
l c et une section le de pente inférieure à celle de la section le. Dans ce
mode de réalisation, le récepteur sismique le plus proche de la surface de
l'eau est situé à une profondeur comprise entre 7 mètres et 8 mètres. Selon
une variante de réalisation, la section le peut être horizontale, c'est-à-dire
présenter une pente nulle. Selon une autre variante, les sections l d et le
forment une seule section de pente uniforme.
D'autres modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés.
Ainsi, la portion arrière lb peut comprendre une alternance de sections
montantes , dans lesquelles les profondeurs des récepteurs 4 diminuent
en s'éloignant du bateau, et de sections descendantes dans lesquelles
les profondeurs des récepteurs 4 augmentent en s'éloignant du bateau
(comme c'est le cas pour les sections 1 c et 1 d de la figure 5). Les sections
montantes et descendantes peuvent être de même longueur et de même
pente. Comme indiqué précédemment, cette pente peut être comprise de
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manière appropriée entre 1 et 1,5 %, et chacune des sections peut avoir
une longueur de l'ordre de 1 km. Une telle disposition assure une variation
de la profondeur des récepteurs tout au long de la flûte, ce qui assure une
diversité des fréquences de notches permettant la suppression des
fantômes par traitement, tout en maintenant la profondeur des récepteurs à
l'intérieur d'une plage convenable du point de vue opérationnel. Par
exemple, chacune des sections peut avoir une longueur de l'ordre de 1 km
et une pente comprise entre 1 et 1,5%.
Procédé de traitement
Dans le cas de la présente invention, les données sismiques sont
enregistrées par des récepteurs situés à des profondeurs différentes. Les
procédés de traitement de données sismiques marines sont en général
adaptés à des récepteurs situés tous à une même profondeur.
L'opération de datuming consistant à construire à partir des
données enregistrées les données qui auraient été obtenues si les
récepteurs avaient été à la même profondeur. Le procédé de traitement de
données provenant d'une flûte pentée décrit dans US 4 353 121 comprend
une étape de datuming 1 D qui suppose que la propagation des ondes est
verticale. Le brevet US 4 992 992 remplace le datuming 1 D de US
4 353 121 par un datuming 2D, qui prend en compte l'angle de propagation
dans le sens de la flûte, supposant implicitement que la propagation se fait
dans le plan vertical passant par la flûte. Il est par ailleurs limité au cas
où la
flûte présente une pente d'angle constant.
La généralisation en 3 dimensions du procédé décrit dans US
4 992 992 en remplaçant le datuming 2D par un datuming 3D se heurte à la
contrainte d'échantillonnage en y des géométries 3D actuelles : en effet l'on
dispose avec les géométries d'acquisitions modernes de plusieurs flûtes qui
échantillonnent la dimension y, mais le pas d'échantillonnage (la distance
transversale entre 2 flûtes) est de l'ordre de 150m, un ordre de grandeur
plus grand que la distance entre 2 récepteurs consécutifs sur une flûte
(12.5m).
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On en déduit que les procédés décrits dans US 4 353 121 US
4 992 992 ne sont pas applicables avec la géométrie d'acquisition
correspondant aux modes de réalisation de l'invention décrits plus haut.
Le procédé de traitement ci-après permet d'obtenir directement une
image du sous-sol à partir des données provenant de l'acquisition 3D
décrite ci-dessus en prenant en compte les directions de propagation non
verticales.
Ce procédé comprend la réception des données sismiques marines
provenant de l'acquisition 3D, la migration 3D des données sismiques et
l'obtention d'une image représentative de la topographie du sous-sol.
La migration 3D par point de tir est un procédé de traitement moderne
des données sismiques, qui permet d'obtenir une image précise du sous-sol
en tenant compte avec exactitude de la propagation des ondes dans des
milieux complexes.
Une telle migration consiste à synthétiser l'onde incidente à partir des
informations sur la source sismique et l'onde réfléchie à partir des données
enregistrées.
Dans le cas d'une migration de type one-way -le principe est le
suivant.
L'onde incidente D (c'est-à-dire l'onde émise par la source) est
supposée descendante. Cette onde incidente D(x,y,z,t) est synthétisée de
façon récursive en profondeur z, l'onde descendante étant initialisée à la
profondeur de la source sismique zs. L'onde incidente D à toutes les
profondeurs nEz est ensuite calculée de manière récursive en calculant
l'onde incidente à la profondeur z+Ez à partir de l'onde incidente à la
profondeur z.
De façon analogue, l'onde réfléchie U(x,y,z,t) est supposée montante et
est initialisée en z=zr avec les données enregistrées par les récepteurs
sismiques (dans le cas où tous les récepteurs ont la même profondeur).
L'onde réfléchie U dans tout le volume est ensuite calculée de manière
récursive en calculant l'onde montante U à la profondeur z+Ez à partir de
l'onde montante à la profondeur z.
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L'image du sous-sol est calculée par la cross-corrélation temporelle des
deux volumes D(x,y,z,t) et U(x,y,z,t).
L'altimétrie, c'est-à-dire le fait que la source et les récepteurs peuvent
avoir des profondeurs non nulles (et toutes différentes), peut être prise en
compte en introduisant les sources et les récepteurs au cours des calculs
récursifs en z : par exemple un récepteur à une profondeur Zr comprise
entre nEz et (n+1) Ez est introduit lors du calcul récursif de U((n+1) Ez) à
partir de U(nâz).
Par ailleurs, l'étape de migration est de façon appropriée une migration
miroir adaptée, ainsi nommée par analogie avec la migration miroir (ou
mirror migration selon la terminologie anglo-saxonne) et le filtre adapté
utilisé en traitement du signal (consistant à convoluer une mesure s(t)
perturbée par une convolution par un filtre h(t) par h(-t) de façon à
optimiser
le rapport signal-à-bruit).
Dans le cas d'une migration miroir, on utilise la surface de la mer
comme un miroir : au lieu de regarder vers le fond marin, on regarde
vers la surface de l'eau pour voir les réflecteurs situés en dessous des
récepteurs sismiques.
En pratique, on considère les données sismiques non pas comme si
elles avaient été enregistrées au niveau des récepteurs sismiques de la
flûte, mais à une altitude au dessus de la surface de l'eau aussi haute que
le récepteur situé à la plus grande profondeur, comme illustré à la figure 6.
Une technique d'imagerie par migration miroir est décrite par exemple
dans la publication "Facilitating technologies for permanently instrumented
oil fields", Dan Ebrom, Xiuyuan Li, and Dwight Sukup, The Leading Edge,
Vol. 19, No 3, pp. 282-285, March 2000.
Dans cette publication, cette technique est utilisée dans le cadre d'une
acquisition avec des récepteurs sismiques situés au fond de la mer 8a. On
utilise le principe de réciprocité et on considère donc fictivement des
sources au fond de la mer (aux positions récepteurs) et des récepteurs en
surface (aux positions sources).
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L'imagerie miroir consiste à utiliser le fantôme source fictive pour
obtenir l'image, ce qui peut s'effectuer en plaçant les sources fictives à
leur
position miroir par rapport à la surface de l'eau, les positions sources
(xs,ys,zs) étant changées en (xs,ys,-zs).
L'imagerie miroir permet de mieux éclairer les réflecteurs peu profonds.
Dans le cas de la migration miroir adapté, (xr,yr,zr) étant les positions
des récepteurs sur les flûtes, on initialise l'onde réfléchie (supposée
montante) U d'une migration avec altimétrie à une altitude -Zmax, Zmax étant
la profondeur maximale des récepteurs sismiques (le maximum des Zr) et
l'altitude 0 correspondant à la surface de l'eau.
Lors de la descente récursive en z de l'onde U entre les valeurs -Zmax et
0, on introduit aux positions miroirs des récepteurs par rapport au fond de
l'eau, c'est-à-dire en (xr,yr,-Zr), l'enregistrement du récepteur en question
avec un changement de signe.
Continuant la descente pour z=0 à Zmax, on introduit à leurs positions
réelles (xr,yr,zr), l'enregistrement du récepteur en question. La suite du
calcul récursif de U, la génération de l'onde incidente (supposée
descendante) D ainsi que l'étape de cross-corrélation entre onde incidente
et réfléchie pour obtenir l'image s'effectuent de manière analogue à une
migration unidirectionnelle conventionnelle.
On obtient de la sorte directement l'image du sous-sol à partir des
données acquises selon le procédé de l'invention, en prenant en compte les
positions exactes des récepteurs et la propagation exacte en 3D des ondes.
L'étape d'introduction des enregistrements aux positions miroirs des
récepteurs, permet le renforcement du rapport signal-à-bruit par une
imagerie basée sur le fantôme récepteur, sans doubler le temps de calcul
de la migration, ce qui serait le cas si on calculait deux images pour les
sommer ensuite, comme proposé dans "Facilitating technologies for
permanently instrumented oil fields" Le traitement décrit ci-dessus permet
d'obtenir directement une image du sous-sol à partir des données
provenant de l'acquisition 3D selon l'invention.
Contrairement aux procédés décrits dans US 4 353 121 et US
4 992 992, le procédé de traitement décrit ci-dessus ne comprend pas
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WO 2011/085827 PCT/EP2010/058174
d'étape consistant à reconstituer les données sismiques qui auraient été
enregistrées par une flûte horizontale à partir des données sismiques
enregistrées par la flûte pentée, préalablement à leur migration.
Le procédé de traitement décrit ci-dessus tient compte des angles de
5 propagation à la fois en x et en y.
Ce procédé permet également d'améliorer le rapport signal-à-bruit en
utilisant les données fantômes pour renforcer les données réflexions
primaires.
Lorsque la diversité des profondeurs de capteurs ne permet pas
10 d'enlever complètement les ondes fantômes, la perturbation résultante sur
les données finales est la convolution par un filtre symétrique (à phase
nulle) et déconvoluable (sans notch). Cette étape de déconvolution est
simplifiée par le fait que c'est une déconvolution à phase nulle.
Le descriptif de la migration miroir adapté ci-dessus concerne le cas
15 d'une migration 3D pour point de tir one-way . Il existe d'autres types
de
migrations que l'on peut adapter en migration miroir adapté en introduisant,
dans le calcul de l'onde réfléchie, outre les enregistrements des récepteurs
à leurs positions exactes, l'opposé des enregistrements à leurs positions
miroirs.
II existe en outre une migration 3D par point de tir appelée Reverse
Time Migration , qui ne fait pas l'hypothèse que l'onde incidente est une
onde descendante et l'onde réfléchie une onde montante. La migration
miroir adapté peut s'effectuer dans ce cas en introduisant les récepteurs à
leur position effective (xr,yr,zr) mais en utilisant à la surface de l'eau des
conditions aux limites dites de surface libre, à la place des conditions aux
limites de surface absorbantes habituellement utilisées.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, les récepteurs
sismiques 4 portés par les flûtes 1 sont des hydrophones. Les géométries
d'acquisition décrites sont également applicables lorsque les flûtes 1 portent
en combinaison des hydrophones, sensibles à la pression, et des
récepteurs sensibles au déplacement tels que géophones ou
accéléromètres.
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En pareil cas, le traitement de migration miroir adaptée tel que décrit
plus haut peut également être utilisé, étant entendu qu'il est à effectuer
séparément pour chaque type de récepteur. De plus, l'inversion de signe ne
doit pas être appliquée pour les enregistrements des géophones verticaux,
mais seulement pour ceux des géophones horizontaux. Les résultats
obtenus peuvent être combinés à l'aide d'un opérateur de calibration, outil
connu de l'homme du métier.
