CA1261052A - Procede d'amelioration du couplage avec le sol de sources sismiques terrestres - Google Patents
Procede d'amelioration du couplage avec le sol de sources sismiques terrestresInfo
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- CA1261052A CA1261052A CA000502942A CA502942A CA1261052A CA 1261052 A CA1261052 A CA 1261052A CA 000502942 A CA000502942 A CA 000502942A CA 502942 A CA502942 A CA 502942A CA 1261052 A CA1261052 A CA 1261052A
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Abstract
Procédé pour améliorer le couplage avec le sol d'une source sismique terrestre. Le procédé comporte l'injection d'une substance réfrigérante dans le sol et le positionnement d'une source sismique contre le sol gelé, de manière à augmenter le coefficient de transmission au sol, des ondes émises par ladite source.
Description
L'invention a pour objet un procédé d'améliora-tion du couplage avec le sol de sources sismiques terrestres.
Les sources terres-tres comportent généralement des moyens de création de forces oscillantes ou impulsion-nelles et des moyens d'application au sol des forces ainsicréées. Parmi les sources connues, on peut citer par exemple celles qui comportent un élément-cible couplé
avec le sol, une masse adaptée à chuter en direction des surfaces d'impacts de l'élément-cible, et des moyens pour élever la masse et guider sa chute en direction des surfaces d'impact.
La masse peut 8tre guidée par un élément de guidage rectiligne disposé verticalement, vers une face d'impact parallèle à la surface du sol, de manière à produire des ondes P ou ondes.longitudinales. Un dispositif fonction-nant suivant ce principe est décrit dans le brevet canadien 1,114,938 ayant comme inventeurs Jacques CHOLET et André
PAUC et délivré le 22 décembre 1981.
La masse peut être également guidée dans sa chute par des câbles ou un bras pivotant, vers une face d'impact latérale d'un élément-cible couplé avec le sol, de manière à produire des ondes transversales ou de cisail-lement (ondes S). Un tel dispositif est décrit, par exem-ple, dans le brevet canadien 1,047,157 ayant comme inven-teurs Pierre-Claude LAYOTTE et Jacques CHOLET et délivré
le 23 janvier 1979.
Un procédé connu pour améliorer le couplage d'une source sismique consiste à fixer des éléments de couplage dentelés ou pointus sous l'élément-cible. Leur enfoncement dans le sol, facilité si l'on fait peser par exemple une partie du poids d'un véhicule sur l'élément-cible disposé en un poin-t de "tir" choisi, contribue à
accroître le coefficient de couplage de la source sismique.
Un autre procédé connu pouvant être éventuelle-ment associé au précédent, consiste à isoler la face infé-~, ~Y
:
rieure de l'élément-cible par une jupe péripherique et à mettre ladite face en position d'application sur le sol au moyen d'une pompe ~ vide.
Les procédés connus permettent d'accroitre très sensiblement le coefficient de couplage des sources sismiques avec le sol et, par conséquent, leur rendement énergétique. Cependant, comme on le verra plus en détail dans la description, les procédés connus ne perme-ttent pas d'obtenir une bonne homogénéité dans la transmission au sol de toutes les fréquences du spectre de fréquence émis au moment du tir.
Le procédé de couplage selon l'invention permet d'élargir dans de notables proportions le spectre de fréquence des ondes sismiques effectivement transmises dans le sol.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé pour améliorer le couplage avec le sol d'une source sismique terrestre, comportant l'injection d'une substance réfrigérante dans le sol et le positionnement d'une source sismique contre le sol gelé, de manière à augmenter le~
coefficient de transmission au sol, des ondes émises par ladite source.
D'autres caractéristiques et avantages apparaî-tront à la leature de la description ci-après de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et en se reportant aux dessins annexés où~
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- la figure 1 represente l'allure generale, apres lissage, du spectre de frequence des ondes sismiques transmises dans le sol, par un procede classique de couplage comportant l'application d'une force d'appui pour l'amelioration de l'ancrage d'une source sismique, et - la figure 2 represente une disposition de points d'injection dans le sol d'un fluide refrigerant.
On peut assimiler la loi de variation du module du spectre de l'energie transmise par une source sismique donnee aans le sol, en considerant celui-ci comme un milieu visco-elastique, a une loi du type parabolique :
S(f) = - bf2 ou b est un coefficient de proportionnalite dependant de la source d'ondes acoustiques U ti lisees, du terrain et des conditions operatoires. Le module du spectre de l'energie transmise est maximal pour les frequences inferieures a quelques dizaines de Hertz et decroit rapidement pour les frequences plus grandes. Selon les cas, le facteur d'attenuation à 100 H~ peut varier de 10 a 30 dB et meme plus.
Il en resulte que le pouvoir de resolution des sources sismiques terrestres qui est lie a la largeur de la bande de frequences qu'elles sont susceptibles de transmettre dans le sol, est relativement faible.
Le procede selon l'invention permet d'accroitre le coefficient de couplage des sources sismiques terrestres et d'ameliorer dans de notables proportions la largeur de leur spectre d'emission et par consequent leur pouvoir de resolution.
La position des emplacements de declenchement de la source utilisee ayant ete prealablement fixee, on injecte dans le sol une substance refrigerante telle que l'azote liquide par exemple, de maniere a geler jusqu'a une profondeur determinee une certaine zone autour de chacun desdits emplacements. La surface de chaque zone depend de la forme et de l'aire de l'element de couplage au moyen duquel les ondes acoustiques sont appliquees au sol.
Dans le cas de la source a impacts dirigés verticalement, décrite dans la demande de brevet français n 2 398 316 déja citée ou l'élément de couplage est la plaque de base circulaire d'un element-cible depose sur le sol, on injecte une substance refrigérante de maniere a obtenir une zone gelée a symétrie cylindrique centrée sur l'axe de l'élément-cible.
Suivant un premier mode de réalisation (Fig.2), on perce plusieurs trous a la péripherie de l'emplacement S ou l'on compte deposer la plaque de base de l'element de couplage ou l'elément-cible de la source utilisée, et l'on y injecte une certaine quancité de liquide réfrigérant au moyen d'une canne d'injection appropriée. La quantité
de liquide introduite dans les trous est suffisante pour que les différents volumes V de terrain centrés autour de ceux-ci se recoupent et que l'on obtienne un volume tocal gelé de façon bien homogene. Pour accroître l'effet réfrigérant a l'emplacemen'c S de l'element de couplage de la source sismique, on peut egalement percer un trou en son centre et y injecter du produit réfrigérant. Dans l'exemple représenté, six trous Tl a T6 sont forés au centre et a la périphérie de chaque emplacement S. Leur diametre est de quelques centimètres et leur profondeur varie par exemple entre 60 cm et 120 cm.
Suivant un autre mode de réalisation permettant de simplifier l'étape de préparation des emplacements de "tir", on peut également geler le volume de terrain au dessous de l'élément de couplage ou de l'élément-cible de la source, en forant un trou d'injection unique tel que T6, au centre de chaque emplacement S.
os~
Le delai d'attente apres les injections de liquide réfrigerant pour obtenir une zone de terrain suffisamment gele depend du nombre de trous d'injection et la quantite de produits refrigerants injectes, de la nature du terrain, de la temperature, etc. L'humidite a une influence essentielle dans l'amelioration du coefficient de transmission du fait que la glace qui se forme par action des produits refrigerants soude les particules de terrain et augmente la résistance du sol à la compression et au cisaillement.
On determine experimentalement l'influence des differents parametres influant sur la vitesse de gel de maniere a optimiser le delai d'attente et le coefficient de transmission du sol gele. L'injection de liquide refrigerant est effectuee par exemple, et selon les cas, entre 12 heures et 24 heures avant les instants ou les "tirs" sont effectues aux emplacemen~s geles.
L'application du procede selon l'invention permet d'augmenter tres sensiblement le coefficient de transmission du sol pour les frequences relativement elevees et d'obtenir ainsi un spectre d'emission plus homogene.
Un avantage secondaire, mais tres important, du procede tient au caractere provisoire de la consolidation apportee par le gel. Lorsque le sol qui a ete gele est revenu a sa temperature premiere, il peut être restitue à son usage normal. L'organisation de campagnes de prospection dans des régions agricoles ou des zones urbaines s'en trouve facilitee.
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Les sources terres-tres comportent généralement des moyens de création de forces oscillantes ou impulsion-nelles et des moyens d'application au sol des forces ainsicréées. Parmi les sources connues, on peut citer par exemple celles qui comportent un élément-cible couplé
avec le sol, une masse adaptée à chuter en direction des surfaces d'impacts de l'élément-cible, et des moyens pour élever la masse et guider sa chute en direction des surfaces d'impact.
La masse peut 8tre guidée par un élément de guidage rectiligne disposé verticalement, vers une face d'impact parallèle à la surface du sol, de manière à produire des ondes P ou ondes.longitudinales. Un dispositif fonction-nant suivant ce principe est décrit dans le brevet canadien 1,114,938 ayant comme inventeurs Jacques CHOLET et André
PAUC et délivré le 22 décembre 1981.
La masse peut être également guidée dans sa chute par des câbles ou un bras pivotant, vers une face d'impact latérale d'un élément-cible couplé avec le sol, de manière à produire des ondes transversales ou de cisail-lement (ondes S). Un tel dispositif est décrit, par exem-ple, dans le brevet canadien 1,047,157 ayant comme inven-teurs Pierre-Claude LAYOTTE et Jacques CHOLET et délivré
le 23 janvier 1979.
Un procédé connu pour améliorer le couplage d'une source sismique consiste à fixer des éléments de couplage dentelés ou pointus sous l'élément-cible. Leur enfoncement dans le sol, facilité si l'on fait peser par exemple une partie du poids d'un véhicule sur l'élément-cible disposé en un poin-t de "tir" choisi, contribue à
accroître le coefficient de couplage de la source sismique.
Un autre procédé connu pouvant être éventuelle-ment associé au précédent, consiste à isoler la face infé-~, ~Y
:
rieure de l'élément-cible par une jupe péripherique et à mettre ladite face en position d'application sur le sol au moyen d'une pompe ~ vide.
Les procédés connus permettent d'accroitre très sensiblement le coefficient de couplage des sources sismiques avec le sol et, par conséquent, leur rendement énergétique. Cependant, comme on le verra plus en détail dans la description, les procédés connus ne perme-ttent pas d'obtenir une bonne homogénéité dans la transmission au sol de toutes les fréquences du spectre de fréquence émis au moment du tir.
Le procédé de couplage selon l'invention permet d'élargir dans de notables proportions le spectre de fréquence des ondes sismiques effectivement transmises dans le sol.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé pour améliorer le couplage avec le sol d'une source sismique terrestre, comportant l'injection d'une substance réfrigérante dans le sol et le positionnement d'une source sismique contre le sol gelé, de manière à augmenter le~
coefficient de transmission au sol, des ondes émises par ladite source.
D'autres caractéristiques et avantages apparaî-tront à la leature de la description ci-après de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et en se reportant aux dessins annexés où~
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- la figure 1 represente l'allure generale, apres lissage, du spectre de frequence des ondes sismiques transmises dans le sol, par un procede classique de couplage comportant l'application d'une force d'appui pour l'amelioration de l'ancrage d'une source sismique, et - la figure 2 represente une disposition de points d'injection dans le sol d'un fluide refrigerant.
On peut assimiler la loi de variation du module du spectre de l'energie transmise par une source sismique donnee aans le sol, en considerant celui-ci comme un milieu visco-elastique, a une loi du type parabolique :
S(f) = - bf2 ou b est un coefficient de proportionnalite dependant de la source d'ondes acoustiques U ti lisees, du terrain et des conditions operatoires. Le module du spectre de l'energie transmise est maximal pour les frequences inferieures a quelques dizaines de Hertz et decroit rapidement pour les frequences plus grandes. Selon les cas, le facteur d'attenuation à 100 H~ peut varier de 10 a 30 dB et meme plus.
Il en resulte que le pouvoir de resolution des sources sismiques terrestres qui est lie a la largeur de la bande de frequences qu'elles sont susceptibles de transmettre dans le sol, est relativement faible.
Le procede selon l'invention permet d'accroitre le coefficient de couplage des sources sismiques terrestres et d'ameliorer dans de notables proportions la largeur de leur spectre d'emission et par consequent leur pouvoir de resolution.
La position des emplacements de declenchement de la source utilisee ayant ete prealablement fixee, on injecte dans le sol une substance refrigerante telle que l'azote liquide par exemple, de maniere a geler jusqu'a une profondeur determinee une certaine zone autour de chacun desdits emplacements. La surface de chaque zone depend de la forme et de l'aire de l'element de couplage au moyen duquel les ondes acoustiques sont appliquees au sol.
Dans le cas de la source a impacts dirigés verticalement, décrite dans la demande de brevet français n 2 398 316 déja citée ou l'élément de couplage est la plaque de base circulaire d'un element-cible depose sur le sol, on injecte une substance refrigérante de maniere a obtenir une zone gelée a symétrie cylindrique centrée sur l'axe de l'élément-cible.
Suivant un premier mode de réalisation (Fig.2), on perce plusieurs trous a la péripherie de l'emplacement S ou l'on compte deposer la plaque de base de l'element de couplage ou l'elément-cible de la source utilisée, et l'on y injecte une certaine quancité de liquide réfrigérant au moyen d'une canne d'injection appropriée. La quantité
de liquide introduite dans les trous est suffisante pour que les différents volumes V de terrain centrés autour de ceux-ci se recoupent et que l'on obtienne un volume tocal gelé de façon bien homogene. Pour accroître l'effet réfrigérant a l'emplacemen'c S de l'element de couplage de la source sismique, on peut egalement percer un trou en son centre et y injecter du produit réfrigérant. Dans l'exemple représenté, six trous Tl a T6 sont forés au centre et a la périphérie de chaque emplacement S. Leur diametre est de quelques centimètres et leur profondeur varie par exemple entre 60 cm et 120 cm.
Suivant un autre mode de réalisation permettant de simplifier l'étape de préparation des emplacements de "tir", on peut également geler le volume de terrain au dessous de l'élément de couplage ou de l'élément-cible de la source, en forant un trou d'injection unique tel que T6, au centre de chaque emplacement S.
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Le delai d'attente apres les injections de liquide réfrigerant pour obtenir une zone de terrain suffisamment gele depend du nombre de trous d'injection et la quantite de produits refrigerants injectes, de la nature du terrain, de la temperature, etc. L'humidite a une influence essentielle dans l'amelioration du coefficient de transmission du fait que la glace qui se forme par action des produits refrigerants soude les particules de terrain et augmente la résistance du sol à la compression et au cisaillement.
On determine experimentalement l'influence des differents parametres influant sur la vitesse de gel de maniere a optimiser le delai d'attente et le coefficient de transmission du sol gele. L'injection de liquide refrigerant est effectuee par exemple, et selon les cas, entre 12 heures et 24 heures avant les instants ou les "tirs" sont effectues aux emplacemen~s geles.
L'application du procede selon l'invention permet d'augmenter tres sensiblement le coefficient de transmission du sol pour les frequences relativement elevees et d'obtenir ainsi un spectre d'emission plus homogene.
Un avantage secondaire, mais tres important, du procede tient au caractere provisoire de la consolidation apportee par le gel. Lorsque le sol qui a ete gele est revenu a sa temperature premiere, il peut être restitue à son usage normal. L'organisation de campagnes de prospection dans des régions agricoles ou des zones urbaines s'en trouve facilitee.
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Claims (5)
1. Procédé pour améliorer le couplage avec le sol d'une source sismique terrestre, comportant l'injec-tion d'une substance réfrigérante dans le sol et le position-nement d'une source sismique contre le sol gelé, de manière à augmenter le coefficient de transmission au sol, des ondes émises par ladite source.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite injection est effectuée dans la partie centrale de la zone de contact avec le sol de ladite source sismique.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ladite injection est effectuée en plu-sieurs emplacements sur le pourtour de la zone de contact avec le sol de ladite source sismique.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'injection de substances réfrigérantes est effectuée dans au moins un trou préalablement foré dans le sol.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le liquide réfrigérant est de l'azote liquide.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR85/02924 | 1985-02-28 | ||
| FR8502924A FR2578060B1 (fr) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Procede d'amelioration du couplage avec le sol de sources sismiques terrestres |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1261052A true CA1261052A (fr) | 1989-09-26 |
Family
ID=9316722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000502942A Expired CA1261052A (fr) | 1985-02-28 | 1986-02-28 | Procede d'amelioration du couplage avec le sol de sources sismiques terrestres |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4776425A (fr) |
| CA (1) | CA1261052A (fr) |
| DE (1) | DE3606605A1 (fr) |
| FR (1) | FR2578060B1 (fr) |
| NL (1) | NL8600502A (fr) |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2049236A (en) * | 1934-10-27 | 1936-07-28 | Geophysical Res Corp | Surveying underground structures |
| DE936922C (de) * | 1950-09-20 | 1955-12-22 | Deilmann Bergbau G M B H C | Verfahren zur Feststellung der Ausbildung des Gefrierringes bei Gefrierschaechten |
| US3489240A (en) * | 1967-05-04 | 1970-01-13 | Western Co Of North America | Seismic method |
| JPS4949519B1 (fr) * | 1968-10-01 | 1974-12-27 | ||
| US3943722A (en) * | 1970-12-31 | 1976-03-16 | Union Carbide Canada Limited | Ground freezing method |
| FR2276599A1 (fr) * | 1974-06-27 | 1976-01-23 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif mobile pour engendrer dans le sol des ondes acoustiques transversales |
| FR2434402A2 (fr) * | 1978-07-05 | 1980-03-21 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif mobile pour engendrer des ondes acoustiques transversales |
| SU564423A1 (ru) * | 1975-06-25 | 1977-07-05 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт По Осушению Месторождений Полезных Ископаемых, Специальным Горным Работам, Рудничной Геологии И Маркшейдерскому Делу "Виогем" | Способ моделировани ледопородных ограждений и устройство дл его осуществлени |
| US4020919A (en) * | 1975-11-14 | 1977-05-03 | Standard Oil Company (Indiana) | Seismic source with no reaction mass |
| FR2398316A1 (fr) * | 1977-07-20 | 1979-02-16 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif pour engendrer des ondes sismiques par percussion d'une masse sur une cible |
| US4125159A (en) * | 1977-10-17 | 1978-11-14 | Vann Roy Randell | Method and apparatus for isolating and treating subsurface stratas |
| US4567770A (en) * | 1983-03-21 | 1986-02-04 | Sonic Instruments Inc. | Ultrasonic transducer apparatus and method for high temperature measurements |
| FR2565274B1 (fr) * | 1984-06-01 | 1986-10-17 | Air Liquide | Procede et installation de congelation de sols au moyen d'un liquide cryogenique |
| US4597444A (en) * | 1984-09-21 | 1986-07-01 | Atlantic Richfield Company | Method for excavating a large diameter shaft into the earth and at least partially through an oil-bearing formation |
-
1985
- 1985-02-28 FR FR8502924A patent/FR2578060B1/fr not_active Expired
-
1986
- 1986-02-27 NL NL8600502A patent/NL8600502A/nl not_active Application Discontinuation
- 1986-02-27 US US06/833,265 patent/US4776425A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-28 DE DE19863606605 patent/DE3606605A1/de not_active Withdrawn
- 1986-02-28 CA CA000502942A patent/CA1261052A/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2578060A1 (fr) | 1986-08-29 |
| FR2578060B1 (fr) | 1987-03-20 |
| US4776425A (en) | 1988-10-11 |
| DE3606605A1 (de) | 1986-08-28 |
| NL8600502A (nl) | 1986-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |