CA1262487A - Method de prospection sismique utilisant des vehicules se deplacant en sens inverse - Google Patents
Method de prospection sismique utilisant des vehicules se deplacant en sens inverseInfo
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Abstract
Méthode de prospection sismique adaptée en particulier à la prospection sismique marine, comportant la réalisation d'une pluralité de cycles d'émission et de réception constitués chacun d'une étape d'émission d'ondes acoustiques par au moins une source d'ondes acoustiques déclenchée en chaque emplacement d'une série d'emplacements successifs distincts, d'une étape de réception des ondes acoustiques renvoyées par les différentes couches réfléchissantes du sous-sol par au moins un dispositif de réception déplaçable comportant un ensemble de récepteurs distincts et d'une étape d'enregistrement des ondes acoustiques reçues et de combinaison des enregistrements relatifs à des réflexions sur des emplacements identiques desdites couches réfléchissantes, pour obtenir une couverture multiple de celles-ci. Les différents cycles successifs d'émission et de réception sont réalisés en associant la source et le dispositif de réception à des véhicules se déplaçant à vitesses inégales suivant des trajectoires telles que l'angle fait par leurs directions d'avancement respectives est supérieur en valeur absolue, à 90.degree..
Description
3~2~ B7 La présente invention a pour objet une nouvelle methode de prospection sismique utilisable en particulier en prospection sismique marine.
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La prospection sismique en mer s'effectue generalement en remorquant S derriere un navire une source sismique adaptee a emettre par intermittence des impulsions sismiques et un ensemble de reception ou flûte sismique adapte a capter les signaux acoustiques reflechis ou ~: ~ réfractés par les différentes couches du sous-sol en reponse aux impulsions acoustiques émises. D'une façon generale, la pratique consiste a remorquer l'ensemble source-flûte comme si ces deux ~u : éléments étaient rigidement lies (a la derive laterale de la flute pres).
Les signaux captes sont transmis a un laboratoire central d'enregistrement disposé sur le navire et l'on établit des coupes sismiques a partir des enregistrements obtenus sur les profils, apres ~ leur avoir apporté divers corrections et traitements.
: ~
Un procédé classique de traitement consiste a établir une couverture multiple des différents points des horizons ou miroirs reflechissant les ondes sismiques.
~' '''': :
' ~L2~
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La prospection sismique en mer s'effectue generalement en remorquant S derriere un navire une source sismique adaptee a emettre par intermittence des impulsions sismiques et un ensemble de reception ou flûte sismique adapte a capter les signaux acoustiques reflechis ou ~: ~ réfractés par les différentes couches du sous-sol en reponse aux impulsions acoustiques émises. D'une façon generale, la pratique consiste a remorquer l'ensemble source-flûte comme si ces deux ~u : éléments étaient rigidement lies (a la derive laterale de la flute pres).
Les signaux captes sont transmis a un laboratoire central d'enregistrement disposé sur le navire et l'on établit des coupes sismiques a partir des enregistrements obtenus sur les profils, apres ~ leur avoir apporté divers corrections et traitements.
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Un procédé classique de traitement consiste a établir une couverture multiple des différents points des horizons ou miroirs reflechissant les ondes sismiques.
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- 2 -Une flate sismique comporte un certain nombre N de récepteurs constitués chacun d'un capteur ou plus généralement d'une pluralité de capteurs interconnectés dont les signaux combinés forment une trace distincte a l'enregistrernent. Les N récepteurs sont répartis le long de la flate sismique avec un espacement constant e.
La flute sismique et la source étant remorquées le long du profil a explorer, on effectue un cycle d'émission sismique et de réception en chacun des emplacements d'une succession d'emplacements différents du profil, et pour chacun d'eux on enregistre N traces distinctes. On sélectionne alors parmi les traces d'enreyistrement obtenues a l'issue de cette succession de cycles, celles qui correspondent a des réflexions sur des points-miroirs identiques. Apres carrection des différences de temps de parcours des ondes dues aux différences d'obliquité des rayons acoustiques, on combine ces traces de maniere a obtenir par un effet de redondance une plus grande netteté dans la représentation des différents miroirs.
L'ordre maximal de couverture multiple, c'est-a-dire le nombre de traces maximal qu'il est possible de combiner, est égal au nombre N de récepteurs de la flute. Il ne peut etre atteint que si d'un tir au suivant, le dispositif d'emission et de reception n'a avance que d'une distance egale a la moitie de l'espacement e des recepteurs, du fait que les points d'emission et les points de réception correspondants, relatifs a des points reflecteurs fixes, s'ecartent symetriquement les uns des autres, un deplacement des points d'emission se traduisant par un deplacement egal, mais en sens contraire, des points de reception.
Pour un meme point-miroir, la distance qui separe point de tir et capteur croit donc d'un tir a l'autre, du double de la distance que l'ensemble source-flate a parcouru pendant la duree de chaque cycle d'emission. Si le nombre N est trop grand, ceci n'est pas realisable dans la pratique du fait de la durée nécessaire a l'enregistrement de tous les échos utiles et des contraintes techniques et economiques qui empêchent de naviguer au-dessous d'une certaine vitesse minimale de quelques noeuds~ Des points réflichissants espacés d'un intervalle e/2 peuvent être restitués, mais avec un degré de couverture moindre.
La méthode de prospection sismique selon l'invention permet d'augmenter très sensiblement l'ordre de couverture multiple qu'il est possible d'obtenir avec une flûte déterminée ou de le maintenir à un niveau élevé en utilisant une ou plusieurs flûtes bien plus courtes.
Selon la présente invention, il est prévu une méthode de prospection sismique adaptée en particulier à la prospection sismique marine, comportant la réalisa-tion d'une pluralité de cycles d'émission et de réception constitués chacun d'une étape d'émission d'ondes acous-~-tiques par au moins une source d'ondes acoustiques déclen-chée en chaque emplacement d'une série d'emplacements successifs distincts, d'une étape de réception des ondes acoustiques renvoyées par les diftérentes couches réflé-chissantes du sous-sol par au moins un dispositif de réception déplaçable comportant un ensemble de récepteurs distincts et d'une étape d'enregistrement des ondes acoustiques reçues et de combinaison des enregistrements relati~s à des réflexions sur des emplacements identiques desdites couches réfléchissantes, pour obtenir une couver-ture multiple de celles-ci, dans laquelle les différents cycles successifs d'émission et de réception sont réalisés en associant la source et le dispositif de réception à des véhicules se déplaçant à vitesses inégales suivant des trajectoires telles que l'angle fait par leurs direc-tions d'avancement respectives est supérieur en valeur absolue, à 90.
~- Les vitesses de déplacement de la source et du dispositif de réception sur leurs trajectoires ,,, .",
La flute sismique et la source étant remorquées le long du profil a explorer, on effectue un cycle d'émission sismique et de réception en chacun des emplacements d'une succession d'emplacements différents du profil, et pour chacun d'eux on enregistre N traces distinctes. On sélectionne alors parmi les traces d'enreyistrement obtenues a l'issue de cette succession de cycles, celles qui correspondent a des réflexions sur des points-miroirs identiques. Apres carrection des différences de temps de parcours des ondes dues aux différences d'obliquité des rayons acoustiques, on combine ces traces de maniere a obtenir par un effet de redondance une plus grande netteté dans la représentation des différents miroirs.
L'ordre maximal de couverture multiple, c'est-a-dire le nombre de traces maximal qu'il est possible de combiner, est égal au nombre N de récepteurs de la flute. Il ne peut etre atteint que si d'un tir au suivant, le dispositif d'emission et de reception n'a avance que d'une distance egale a la moitie de l'espacement e des recepteurs, du fait que les points d'emission et les points de réception correspondants, relatifs a des points reflecteurs fixes, s'ecartent symetriquement les uns des autres, un deplacement des points d'emission se traduisant par un deplacement egal, mais en sens contraire, des points de reception.
Pour un meme point-miroir, la distance qui separe point de tir et capteur croit donc d'un tir a l'autre, du double de la distance que l'ensemble source-flate a parcouru pendant la duree de chaque cycle d'emission. Si le nombre N est trop grand, ceci n'est pas realisable dans la pratique du fait de la durée nécessaire a l'enregistrement de tous les échos utiles et des contraintes techniques et economiques qui empêchent de naviguer au-dessous d'une certaine vitesse minimale de quelques noeuds~ Des points réflichissants espacés d'un intervalle e/2 peuvent être restitués, mais avec un degré de couverture moindre.
La méthode de prospection sismique selon l'invention permet d'augmenter très sensiblement l'ordre de couverture multiple qu'il est possible d'obtenir avec une flûte déterminée ou de le maintenir à un niveau élevé en utilisant une ou plusieurs flûtes bien plus courtes.
Selon la présente invention, il est prévu une méthode de prospection sismique adaptée en particulier à la prospection sismique marine, comportant la réalisa-tion d'une pluralité de cycles d'émission et de réception constitués chacun d'une étape d'émission d'ondes acous-~-tiques par au moins une source d'ondes acoustiques déclen-chée en chaque emplacement d'une série d'emplacements successifs distincts, d'une étape de réception des ondes acoustiques renvoyées par les diftérentes couches réflé-chissantes du sous-sol par au moins un dispositif de réception déplaçable comportant un ensemble de récepteurs distincts et d'une étape d'enregistrement des ondes acoustiques reçues et de combinaison des enregistrements relati~s à des réflexions sur des emplacements identiques desdites couches réfléchissantes, pour obtenir une couver-ture multiple de celles-ci, dans laquelle les différents cycles successifs d'émission et de réception sont réalisés en associant la source et le dispositif de réception à des véhicules se déplaçant à vitesses inégales suivant des trajectoires telles que l'angle fait par leurs direc-tions d'avancement respectives est supérieur en valeur absolue, à 90.
~- Les vitesses de déplacement de la source et du dispositif de réception sur leurs trajectoires ,,, .",
- 3~ -~2~
respectives sont choisies différentes l'une de l'autre de préférence, et la différence entre leurs vitesses ainsi que l'intervalle de temps entre les cycles d'émis-sion et de réception sont déterminés, par exemple, de manière que le rapport entre les déplacements des points de réflexion sur les couches réfléchissantes, entre deux cycles success.ifs quelconques, et l'espacement entre les . . .
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récepteurs du dispositif de réception, correspondent a un degré de couverture multiple présélectionné.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation donnés a titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés ou :
- la figure 1 represente un ensemble d'émission et de réception remorqué par un navire, pour la mise en oeuvre de methodes connues de prospection sismique, .
- la figure 2 represente schematiquement des dispositions successives d'un ensemble d'emission et de reception, des parties de miroirs ou interfaces réflechissants du sous-sol associees respectivement aux differentes dispositions dudit ensemble, et le recouvrement partiel de ces parties, dans le cas classique ou l'ensemble d'emission et de reception est remorque par un navire unique. Pour faciliter la comprehension, les positions successives de l'ensemble de reception ou flûte sismique aux instants successifs de tir et les parties de miroir participant pour chacune d'elles aux reflexions captees par les récepteurs, ont été representees les unes au-dessous des autres, - la figure 3 représente la disposition de couples de points d'émission et de réception des ondes acoustiques associés a des points de réflexion fixes, sur un miroir déterminé, - la figure 4 represente un ensemble d'emission et de réception associés a deux véhicules distincts pour la mise en oeuvre de la methode selon l'invention, - la figure 5 est analogue à la figure 2 et s'applique au cas ou, en accord avec la methode selon l'invention, le dispositif d'emission et le dispositif de réception s'éloignent en sens contraire l'un de l'autre. Les mêmes conventions ont ete utilisées pour la representation, et - la figure 6 represente un mode de realisation de la methode permettant de combiner un ordre de couverture multiple elevé et une representation en trois dimensions du sous-sol. Pour plus de clarte, les positions respectives de la flûte sismique correspondant a des instants successifs de tir sont aussi representees avec des decalages lateraux de part et d'autre de la trajectoire ree11e suivie par la navire qui la remorque.
Un systeme d'emission-reception classique comporte (Fig. 1) une source d'emission d'ondes sismiques S et un ensemble de reception ou flûte sismique F comportant une pluralite de recepteurs sismiques Rl, R2, R3, R4...RN repartis a intervalles reguliers e le long dudit ensemble.
La source et l'ensemble de reception sont remorqués dans le cas de la figure 1 par un même navire 1 se deplaçant de maniere continue le long d'un profil sismique a etudier. La source S est activée a intervalles reguliers. Les ondes acoustiques qu'elle engendre vont se reflechir sur les differentes interfaces reflechissantes ou miroirs du sous-sol immerge et sont captees par les differents recepteurs de la flûte sismique. Les signaux engendres par les recepteurs en reponse aux ondes sismiques sont transmises a un systeme enregistreur sur le navire pour constituer les traces d'enregistrement.
Un procedé bien connu pour ameliorer la lisibilite des enregistrements consiste à effectuer une couverture multiple des differentes parties des differents miroirs sous-jacents par une combinaison entre elles des traces d'enregistrement obtenues au cours de cycles d'emission-reception successifs et correspondant a des réflexions sur une partie identique quelconque d'un des differents miroirs.
Dans la position I (Fig. 2) du systeme d'emission-reception les reflexions captees par les recepteurs Rl a RN de la flûte, en reponse . "
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a une émission de la source S (ou de son image S' dans le miroir M), proviennent d'une par-tie Al de celui-c;. Dans les positions respectives II, III, IV du systeme d'émission-réception, décalées les unes par rapport aux autres du fait de l'avancement du navire, les parties du même miroir M réfléchissant l'énergie sismique captée par les différents récepteurs Rl a RN de la fl&te seront respectivement A2, A3 et A4. Ces différents parties se recouvrent partiellement. La partie commune B du miroir apporte sa contribution a quatre jeux d'enregistrement successifs.
Si un même point m du miroir M renvoie des ondes acoustiques émises par la source S en quatre points Sj, Sj, Sk, Sl du profil sismique (Fig. 3) et reçues au cours de quatre cycles d'émission-réception différents par les récepteurs Rj, Rj, Rk, Rl de l'ensemble récepteur, on effectue la combinaison des traces d'enregistrement correspondantes après les avoir convenablement décalées en temps les unes par rapport aux autres pour tenir compte des obliquités différentes des trajets acoustiques passant par le même point miroir.
Le degré de couverture ou recouvrement dépend, on le sait, de la vitesse d'avancement du navire et/ou de l'intervalle de temps entre les tirs successifs. La valeur minimale qu'il est possible d'obtenir par les méthodes classiques de prospection sismique marine est égale au nombre N de récepteurs de la flûte. Il correspond au cas où un même point m d'un miroir apporte sa contribution a l'énergie acoustique reçue successivement par les N récepteurs de la flute sismique au cours de N cycles successifs.
Comme on l'a déjâ vu, des raisons d'ordre techniques ou êconomiques rendent impossible d'obtenir le degré de couverture maximal en utilisant un systeme classique d'émission-réception remorqué par un navire. Dans un cas pratique ou l'on utilise une flGte sismique comportant 192 récepteurs distincts dont l'espacement e est égal a 12,5 metres, qui est remorquée, ainsi qu'une source 5, par un navire 2~37 avançant a une vitesse de 5 noeuds, et les intervalles de temps entre tirs etant egaux à lO secondes, les deplacements dS de la source, dM
du point-image de la source et dR des récepteurs entre deux tirs sismiques sont égaux a 25 metres. On pourra restituer des points différents du miroir espacés de e/2 soit 6,25 metres mais l'ordre de couverture sera égal a 48. Une telle flûte sismique, dans ces conditions d'utilisation, permet d'obtenir quatre couvertures d'ordre 48.
On appelle facteur de recouvrement f le rapport du déplacement dM des points miroirs entre deux tirs au demi-espacement entre les récepteurs f = M (l) e/2 Le degre de couverture c qu'il est possible d'obtenir avec une flu-te sismique a N récepteurs peut s'exprimer par la relation :
N
c = - (2) f Si l'on considere que la distance dM est la demi-somme des déplacements d5 et dR, le facteur f s'exprime encore par la relation :
: d + d .f = S R (3) e Dans le cas pratique cite plus haut, le facteur f est égal a ~. Sa valeur minimale fO dans le cas irréalisable si N est grand par les methodes classiques, ou l'ordre de couverture multiple est égal au nombre de traces d'enregistremen-t, serait égale a l.
La méthode selon l'invention permet non seulement de donner a f une valeur égale a la valeur fO m1nimale, mais meme de faire descendre a .
~Z6~ 7 volonte la valeur de f au-dessous de la valeur fO, c'est-a-dire de rendre le degré de couverture multiple égal ou supérieur au nombre des recepteurs de la flûte.
A cet effet, on dissocie le remorquage de la source de celui de l'ensemble de reception. La source S (Fig. 4) est remorquee par exemple par un navire 1 et l'ensemble de reception F est remorque par un autre bateau 2 navigant en sens inverse du premier.
Le deplacement dR de l'ensemble de reception se retranche de celui dS
de la source et par consequent leur somme (dS + dR) peut etre rendue, si besoin est, inferieure a l'espacement e des recepteurs. Une selection appropriee des vitesses de deplacement des deux vehicules permet d'obtenir un facteur de recouvrement f determine.
On voit bien sur la figure 5 que les quatre parties Al, A2, A3, A4 d'un meme miroir M reflechissant l'energie acoustique emise par une meme source S en quatre emplacements differents, est captee par les recepteurs Rl a RN d'une meme flute circulant en sens inverse, dans quatre positions I, II, III, IV de celle-ci, sont moins decalees les unes par rapport aux autres que les parties correspondantes de la figure 2 et par consequent que le degre de recouvrement obtenu est plus grand.
Pour reprendre l'exemple deja cite, un ordre de couverture de 192 peut etre obtenu en rendant dR egal a -12,5 mètres, c'est-a-dire en imposant au bateau remorquant la flute d'aller en sens contraire du navire tractant la source (bateau boutefeu) a une vitesse de 1,25m/s correspondant sensiblement a 2,5 noeuds.
La methode selon l'invention permet d'accroitre la vitesse du bateau boutefeu, de maniere a diminuer les cou-ts d'exploitation, en augmentant parallelement la vitesse d'eloignement du navire tractant la flute. En reprenant le meme exemple, on peut porter la vitesse du 2~
bateau boutefeu à 7,5 noeuds en faisant naviguer I'autre bateau a 5 noeuds en sens inverse.
Dans tous les cas, les points m des miroirs se déplacent dans le même sens que ce dernier. Pour la commodité, on donne a f une valeur telle que son inverse soit un nombre entier.
La méthode permet également de maintenir un ordre de recouvrement élevé tout en utilisant des flûtes comportant moins de récepteurs, en jouant sur la redondance de l'information sismique obtenue avec un facteur f tres inférieur a l'unité. Dans l'exemple précédent, trois couvertures d'ordre 48 au pas dM = e/6 peuvent être obtenues avec une flûte à 48 récepteurs dont les récepteurs sont espacés de 25 mètres, en déplacant la source de 27 mètres entre tirs ce qui correspond à une vitesse de 6 noeuds et un intervalle de temps de 9 secondes, et en déplacant la flûte en sens inverse â 4,15 noeuds (dR = -18,7m). Ces trois couvertures permettent d'obtenir un rapport du signal au bruit S/B aussi elevé qu'une couverture d'ordre 100 a 150 dans de bonnes conditions d'exploitation.
L'emploi de telles fl&tes a plus faible nombre de récepteurs est plus économique et rend plus facile la mise en oeuvre d'un mode de réalisation possible de la methode ou l'on utilise plusieurs flûtes remorquées par plusieurs bateaux télécommandés.
L'un d'entre eux s'éloigne du bateau boutefeu en remorquant une flûte sismique qui fournit des enreyistrements. Dans le même temps, un bateau (ou plusieurs autres) ramène à proximité du bateau boutefeu une ou plusieurs flûtes sismiques qui ont servi au cours de cycles d'émission-réception précédents et que les manoeuvres ont conduit au-delà de leur portée pratique d'utilisation Suivant un autre mode de réalisation, on utilise un navire remorquant une flûte sismique comportant un grand nombre de récepteurs et ~Z~2~7 plusieurs bateaux pour remorquer en sens inverse chacun a son tour une source sismique et la ramener ensuite à proximité du navire.
Les sources sismiques utilisées dans ce cas peuvent être relativement moins puissantes, car on a toute liberté pour accélérer notablement les bateaux boutefeux afin d~augmenter le degré de couverture équivalent. Ces sources pourront être par exemple des vibrateurs.
Suivant l'exemple pratique déja considéré, une flûte sismique a 96 récepteurs espacés de 12,5 mètres, tractée par un navire navigant a la vitesse de 5 noeuds avec un intervalle de temps de 10 secondes entre deux tirs qui rend dR égal a -25 metres, permet d'obtenir une double couverture d'ordre 96 si le bateau boutefeu evolue a 2,5 noeuds en sens inverse (dS est egal a 12,5 metres et dM a meme valeur que -e/4).
L'ordre des deux couvertures peut être porté a 192 si le bateau boutefeu avance a 3,75 noeuds et le navire remorque une flûte a 192 recepteurs (dS est egal ici a 18,75 metres et dM a aussi même valeur que -e/4).
Le fait de pouvoir utiliser des sources relativement faibles facilite la mise en oeuvre du systeme d'emission. Les sources puissantes sont généralement constituees d'une pluralité d'unités d'émission déclenchées simultanément ou en séquence, de maniere a obtenir une onde sismique résultante de forme ou signature particuliere et l'on sait qu'il est souvent difficile d'obtenir une bonne répetitivité en raison de la houle et des vagues par exemple qui modifient la position dans l'eau des sources elementaires. A cet egard, les variations d'attitude de sources simples ou de petits groupes de sources sont plus faciles a compenser.
Suivant un autre mode de realisation (Fig. 6), le navire 2 remorquant la flûte sismique F suit une trajectoire rectiligne P avec une vitesse réguliere. Les differentes positions de la flûte représentée, correspondent a dix instants tl, t2...tlo successifs de déclenchement ~2~
de la source sismique (les déports latéraux ne sont introduits ici, on le rappelle, que pour la clarté du dessin). Le pas d'avancement dR des récepteurs entre deux tirs successifs est constant.
Le bateau l qui remorque la source sismique, se déplace en sens inverse suivant une trajectoire zigzagant de part et d'autre d'une direction fixe qui peut être parallele a la route suivie par navire 2 par exemple. Les points sl, s2...sl0, représentent les positions successives de la source aux dix instants tl a tlo. L'angle ~ entre les directions d'avancement des deux bateaux l, 2 prend alternative-ment deux valeurs ~l et ~2 supérieures ou égales en valeur absolue a 9oo .
Le nombre de pas d'avancement du bateau boutefeu l entre deux virages successifs dépend du deport lateral recherche et bien sûr de ses capacités de manoeuvre.
On se ramene, pour calculer le degre de couverture multiple c (cf.
relation 2), au cas précédent des trajectoires paralleles et opposées, en considérant non plus le pas d'avancement dS de la source mais sa projection sur la direction d'avancement P.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en faisant suivre au bateau boutefeu plus généralement une trajectoire quelconque alternativement d'un coté et de l'autre d'une direction fixe. Cette trajectoire peu-t en particulier avoir une forme de créneau.
La misè en oeuvre de la~methode est facilitée si l'on utilise -le,,système de conduite d'opérations sismiques décrit dans la demande de brevet canadienne 497,0~3 déposée le 9 décembre 1985. Ce système de conduite comporte un ou plusieurs véhicules de faible tonnage tels que des vedettes, ces vfihicules étant,,,télécommandes depuis un navire principal au moyen d'un ensemble de radio-commande combine a un dispositif de navigation adapte a déterminer la position du navire et la position relative des ,....
~z~
vehicules par rapport 3 celui-ci. Les données sismiques captées par les récepteurs de la flûte sismique son~, transférées 3 un laboratoire central d'enregistrement installé sur le navire par un ensemble de transmission a grand débit.
Selon les cas, les vedettes télecommandees pourront être utilisees dans le cadre de la presente methode de prospection, pour remorquer une ou plusieurs sources sismiques ou bien un ou plusieurs ensembles de reception.
Les exemples de mise en oeuvre mentionnes ci-dessus ne sont bien sûr pas limitatifs. La methode peut tout aussi bien être conduite en utilisant des bateaux pilotés.
On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en utilisant au moins deux vehicules terrestres eloignant les unes des autres les parties d'un dispositif d'emission et de reception.
respectives sont choisies différentes l'une de l'autre de préférence, et la différence entre leurs vitesses ainsi que l'intervalle de temps entre les cycles d'émis-sion et de réception sont déterminés, par exemple, de manière que le rapport entre les déplacements des points de réflexion sur les couches réfléchissantes, entre deux cycles success.ifs quelconques, et l'espacement entre les . . .
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récepteurs du dispositif de réception, correspondent a un degré de couverture multiple présélectionné.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation donnés a titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés ou :
- la figure 1 represente un ensemble d'émission et de réception remorqué par un navire, pour la mise en oeuvre de methodes connues de prospection sismique, .
- la figure 2 represente schematiquement des dispositions successives d'un ensemble d'emission et de reception, des parties de miroirs ou interfaces réflechissants du sous-sol associees respectivement aux differentes dispositions dudit ensemble, et le recouvrement partiel de ces parties, dans le cas classique ou l'ensemble d'emission et de reception est remorque par un navire unique. Pour faciliter la comprehension, les positions successives de l'ensemble de reception ou flûte sismique aux instants successifs de tir et les parties de miroir participant pour chacune d'elles aux reflexions captees par les récepteurs, ont été representees les unes au-dessous des autres, - la figure 3 représente la disposition de couples de points d'émission et de réception des ondes acoustiques associés a des points de réflexion fixes, sur un miroir déterminé, - la figure 4 represente un ensemble d'emission et de réception associés a deux véhicules distincts pour la mise en oeuvre de la methode selon l'invention, - la figure 5 est analogue à la figure 2 et s'applique au cas ou, en accord avec la methode selon l'invention, le dispositif d'emission et le dispositif de réception s'éloignent en sens contraire l'un de l'autre. Les mêmes conventions ont ete utilisées pour la representation, et - la figure 6 represente un mode de realisation de la methode permettant de combiner un ordre de couverture multiple elevé et une representation en trois dimensions du sous-sol. Pour plus de clarte, les positions respectives de la flûte sismique correspondant a des instants successifs de tir sont aussi representees avec des decalages lateraux de part et d'autre de la trajectoire ree11e suivie par la navire qui la remorque.
Un systeme d'emission-reception classique comporte (Fig. 1) une source d'emission d'ondes sismiques S et un ensemble de reception ou flûte sismique F comportant une pluralite de recepteurs sismiques Rl, R2, R3, R4...RN repartis a intervalles reguliers e le long dudit ensemble.
La source et l'ensemble de reception sont remorqués dans le cas de la figure 1 par un même navire 1 se deplaçant de maniere continue le long d'un profil sismique a etudier. La source S est activée a intervalles reguliers. Les ondes acoustiques qu'elle engendre vont se reflechir sur les differentes interfaces reflechissantes ou miroirs du sous-sol immerge et sont captees par les differents recepteurs de la flûte sismique. Les signaux engendres par les recepteurs en reponse aux ondes sismiques sont transmises a un systeme enregistreur sur le navire pour constituer les traces d'enregistrement.
Un procedé bien connu pour ameliorer la lisibilite des enregistrements consiste à effectuer une couverture multiple des differentes parties des differents miroirs sous-jacents par une combinaison entre elles des traces d'enregistrement obtenues au cours de cycles d'emission-reception successifs et correspondant a des réflexions sur une partie identique quelconque d'un des differents miroirs.
Dans la position I (Fig. 2) du systeme d'emission-reception les reflexions captees par les recepteurs Rl a RN de la flûte, en reponse . "
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a une émission de la source S (ou de son image S' dans le miroir M), proviennent d'une par-tie Al de celui-c;. Dans les positions respectives II, III, IV du systeme d'émission-réception, décalées les unes par rapport aux autres du fait de l'avancement du navire, les parties du même miroir M réfléchissant l'énergie sismique captée par les différents récepteurs Rl a RN de la fl&te seront respectivement A2, A3 et A4. Ces différents parties se recouvrent partiellement. La partie commune B du miroir apporte sa contribution a quatre jeux d'enregistrement successifs.
Si un même point m du miroir M renvoie des ondes acoustiques émises par la source S en quatre points Sj, Sj, Sk, Sl du profil sismique (Fig. 3) et reçues au cours de quatre cycles d'émission-réception différents par les récepteurs Rj, Rj, Rk, Rl de l'ensemble récepteur, on effectue la combinaison des traces d'enregistrement correspondantes après les avoir convenablement décalées en temps les unes par rapport aux autres pour tenir compte des obliquités différentes des trajets acoustiques passant par le même point miroir.
Le degré de couverture ou recouvrement dépend, on le sait, de la vitesse d'avancement du navire et/ou de l'intervalle de temps entre les tirs successifs. La valeur minimale qu'il est possible d'obtenir par les méthodes classiques de prospection sismique marine est égale au nombre N de récepteurs de la flûte. Il correspond au cas où un même point m d'un miroir apporte sa contribution a l'énergie acoustique reçue successivement par les N récepteurs de la flute sismique au cours de N cycles successifs.
Comme on l'a déjâ vu, des raisons d'ordre techniques ou êconomiques rendent impossible d'obtenir le degré de couverture maximal en utilisant un systeme classique d'émission-réception remorqué par un navire. Dans un cas pratique ou l'on utilise une flGte sismique comportant 192 récepteurs distincts dont l'espacement e est égal a 12,5 metres, qui est remorquée, ainsi qu'une source 5, par un navire 2~37 avançant a une vitesse de 5 noeuds, et les intervalles de temps entre tirs etant egaux à lO secondes, les deplacements dS de la source, dM
du point-image de la source et dR des récepteurs entre deux tirs sismiques sont égaux a 25 metres. On pourra restituer des points différents du miroir espacés de e/2 soit 6,25 metres mais l'ordre de couverture sera égal a 48. Une telle flûte sismique, dans ces conditions d'utilisation, permet d'obtenir quatre couvertures d'ordre 48.
On appelle facteur de recouvrement f le rapport du déplacement dM des points miroirs entre deux tirs au demi-espacement entre les récepteurs f = M (l) e/2 Le degre de couverture c qu'il est possible d'obtenir avec une flu-te sismique a N récepteurs peut s'exprimer par la relation :
N
c = - (2) f Si l'on considere que la distance dM est la demi-somme des déplacements d5 et dR, le facteur f s'exprime encore par la relation :
: d + d .f = S R (3) e Dans le cas pratique cite plus haut, le facteur f est égal a ~. Sa valeur minimale fO dans le cas irréalisable si N est grand par les methodes classiques, ou l'ordre de couverture multiple est égal au nombre de traces d'enregistremen-t, serait égale a l.
La méthode selon l'invention permet non seulement de donner a f une valeur égale a la valeur fO m1nimale, mais meme de faire descendre a .
~Z6~ 7 volonte la valeur de f au-dessous de la valeur fO, c'est-a-dire de rendre le degré de couverture multiple égal ou supérieur au nombre des recepteurs de la flûte.
A cet effet, on dissocie le remorquage de la source de celui de l'ensemble de reception. La source S (Fig. 4) est remorquee par exemple par un navire 1 et l'ensemble de reception F est remorque par un autre bateau 2 navigant en sens inverse du premier.
Le deplacement dR de l'ensemble de reception se retranche de celui dS
de la source et par consequent leur somme (dS + dR) peut etre rendue, si besoin est, inferieure a l'espacement e des recepteurs. Une selection appropriee des vitesses de deplacement des deux vehicules permet d'obtenir un facteur de recouvrement f determine.
On voit bien sur la figure 5 que les quatre parties Al, A2, A3, A4 d'un meme miroir M reflechissant l'energie acoustique emise par une meme source S en quatre emplacements differents, est captee par les recepteurs Rl a RN d'une meme flute circulant en sens inverse, dans quatre positions I, II, III, IV de celle-ci, sont moins decalees les unes par rapport aux autres que les parties correspondantes de la figure 2 et par consequent que le degre de recouvrement obtenu est plus grand.
Pour reprendre l'exemple deja cite, un ordre de couverture de 192 peut etre obtenu en rendant dR egal a -12,5 mètres, c'est-a-dire en imposant au bateau remorquant la flute d'aller en sens contraire du navire tractant la source (bateau boutefeu) a une vitesse de 1,25m/s correspondant sensiblement a 2,5 noeuds.
La methode selon l'invention permet d'accroitre la vitesse du bateau boutefeu, de maniere a diminuer les cou-ts d'exploitation, en augmentant parallelement la vitesse d'eloignement du navire tractant la flute. En reprenant le meme exemple, on peut porter la vitesse du 2~
bateau boutefeu à 7,5 noeuds en faisant naviguer I'autre bateau a 5 noeuds en sens inverse.
Dans tous les cas, les points m des miroirs se déplacent dans le même sens que ce dernier. Pour la commodité, on donne a f une valeur telle que son inverse soit un nombre entier.
La méthode permet également de maintenir un ordre de recouvrement élevé tout en utilisant des flûtes comportant moins de récepteurs, en jouant sur la redondance de l'information sismique obtenue avec un facteur f tres inférieur a l'unité. Dans l'exemple précédent, trois couvertures d'ordre 48 au pas dM = e/6 peuvent être obtenues avec une flûte à 48 récepteurs dont les récepteurs sont espacés de 25 mètres, en déplacant la source de 27 mètres entre tirs ce qui correspond à une vitesse de 6 noeuds et un intervalle de temps de 9 secondes, et en déplacant la flûte en sens inverse â 4,15 noeuds (dR = -18,7m). Ces trois couvertures permettent d'obtenir un rapport du signal au bruit S/B aussi elevé qu'une couverture d'ordre 100 a 150 dans de bonnes conditions d'exploitation.
L'emploi de telles fl&tes a plus faible nombre de récepteurs est plus économique et rend plus facile la mise en oeuvre d'un mode de réalisation possible de la methode ou l'on utilise plusieurs flûtes remorquées par plusieurs bateaux télécommandés.
L'un d'entre eux s'éloigne du bateau boutefeu en remorquant une flûte sismique qui fournit des enreyistrements. Dans le même temps, un bateau (ou plusieurs autres) ramène à proximité du bateau boutefeu une ou plusieurs flûtes sismiques qui ont servi au cours de cycles d'émission-réception précédents et que les manoeuvres ont conduit au-delà de leur portée pratique d'utilisation Suivant un autre mode de réalisation, on utilise un navire remorquant une flûte sismique comportant un grand nombre de récepteurs et ~Z~2~7 plusieurs bateaux pour remorquer en sens inverse chacun a son tour une source sismique et la ramener ensuite à proximité du navire.
Les sources sismiques utilisées dans ce cas peuvent être relativement moins puissantes, car on a toute liberté pour accélérer notablement les bateaux boutefeux afin d~augmenter le degré de couverture équivalent. Ces sources pourront être par exemple des vibrateurs.
Suivant l'exemple pratique déja considéré, une flûte sismique a 96 récepteurs espacés de 12,5 mètres, tractée par un navire navigant a la vitesse de 5 noeuds avec un intervalle de temps de 10 secondes entre deux tirs qui rend dR égal a -25 metres, permet d'obtenir une double couverture d'ordre 96 si le bateau boutefeu evolue a 2,5 noeuds en sens inverse (dS est egal a 12,5 metres et dM a meme valeur que -e/4).
L'ordre des deux couvertures peut être porté a 192 si le bateau boutefeu avance a 3,75 noeuds et le navire remorque une flûte a 192 recepteurs (dS est egal ici a 18,75 metres et dM a aussi même valeur que -e/4).
Le fait de pouvoir utiliser des sources relativement faibles facilite la mise en oeuvre du systeme d'emission. Les sources puissantes sont généralement constituees d'une pluralité d'unités d'émission déclenchées simultanément ou en séquence, de maniere a obtenir une onde sismique résultante de forme ou signature particuliere et l'on sait qu'il est souvent difficile d'obtenir une bonne répetitivité en raison de la houle et des vagues par exemple qui modifient la position dans l'eau des sources elementaires. A cet egard, les variations d'attitude de sources simples ou de petits groupes de sources sont plus faciles a compenser.
Suivant un autre mode de realisation (Fig. 6), le navire 2 remorquant la flûte sismique F suit une trajectoire rectiligne P avec une vitesse réguliere. Les differentes positions de la flûte représentée, correspondent a dix instants tl, t2...tlo successifs de déclenchement ~2~
de la source sismique (les déports latéraux ne sont introduits ici, on le rappelle, que pour la clarté du dessin). Le pas d'avancement dR des récepteurs entre deux tirs successifs est constant.
Le bateau l qui remorque la source sismique, se déplace en sens inverse suivant une trajectoire zigzagant de part et d'autre d'une direction fixe qui peut être parallele a la route suivie par navire 2 par exemple. Les points sl, s2...sl0, représentent les positions successives de la source aux dix instants tl a tlo. L'angle ~ entre les directions d'avancement des deux bateaux l, 2 prend alternative-ment deux valeurs ~l et ~2 supérieures ou égales en valeur absolue a 9oo .
Le nombre de pas d'avancement du bateau boutefeu l entre deux virages successifs dépend du deport lateral recherche et bien sûr de ses capacités de manoeuvre.
On se ramene, pour calculer le degre de couverture multiple c (cf.
relation 2), au cas précédent des trajectoires paralleles et opposées, en considérant non plus le pas d'avancement dS de la source mais sa projection sur la direction d'avancement P.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en faisant suivre au bateau boutefeu plus généralement une trajectoire quelconque alternativement d'un coté et de l'autre d'une direction fixe. Cette trajectoire peu-t en particulier avoir une forme de créneau.
La misè en oeuvre de la~methode est facilitée si l'on utilise -le,,système de conduite d'opérations sismiques décrit dans la demande de brevet canadienne 497,0~3 déposée le 9 décembre 1985. Ce système de conduite comporte un ou plusieurs véhicules de faible tonnage tels que des vedettes, ces vfihicules étant,,,télécommandes depuis un navire principal au moyen d'un ensemble de radio-commande combine a un dispositif de navigation adapte a déterminer la position du navire et la position relative des ,....
~z~
vehicules par rapport 3 celui-ci. Les données sismiques captées par les récepteurs de la flûte sismique son~, transférées 3 un laboratoire central d'enregistrement installé sur le navire par un ensemble de transmission a grand débit.
Selon les cas, les vedettes télecommandees pourront être utilisees dans le cadre de la presente methode de prospection, pour remorquer une ou plusieurs sources sismiques ou bien un ou plusieurs ensembles de reception.
Les exemples de mise en oeuvre mentionnes ci-dessus ne sont bien sûr pas limitatifs. La methode peut tout aussi bien être conduite en utilisant des bateaux pilotés.
On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en utilisant au moins deux vehicules terrestres eloignant les unes des autres les parties d'un dispositif d'emission et de reception.
Claims (10)
1. Méthode de prospection sismique adaptée en particulier à la prospection sismique marine, comportant la réalisation d'une pluralité de cycles d'émission et de réception constitués chacun d'une étape d'émission d'ondes acoustiques par au moins une source d'ondes acous-tiques déclenchée en chaque emplacement d'une série d'empla-cements successifs distincts, d'une étape de réception des ondes acoustiques renvoyées par les différentesa couches réfléchissantes du sous-sol par au moins un dispositif de réception déplaçable comportant un ensemble de récepteurs distincts et d'une étape d'enregistrement des ondes acous-tiques reçues et de combinaison des enregistrements relatifs à des réflexions sur des emplacements identiques desdites couches réfléchissantes, pour obtenir une couverture multiple de celles-ci, dans laquelle les différents cycles successifs d'émission et de réception sont réalisés en associant la source et le dispositif de réception a des véhicules se déplaçant à vitesses inégales suivant des trajectoires telles que l'angle fait par leurs directions d'avancement respectives est supérieur en valeur absolue, à 90°.
2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle la différence entre les vitesses d'une part et l'intervalle de temps entre les cycles d'émission et de réception d'autre part, sont déterminés de manière que le rapport entre les déplacements (dM) des points de réflexion sur les couches réfléchissantes, entre deux cycles successifs quelconques, et l'espacement (e) entre les récepteurs du dispositif de réception, corresponde à un degré de couverture multiple présélectionné.
3. Méthode selon la revendication 2, dans laquelle ladite différence des vitesses et ledit intervalle de temps, sont déterminés de manière que les déplacements (dM) des points de réflexion, soient au plus égaux à la moitié dudit écartement (e) entre les récepteurs.
4. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle l'on utilise un dispositif de réception unique comportant un grand nombre de traces.
5. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle l'on utilise plusieurs dispositifs de réception déplacés par plusieurs véhicules qui s'éloignent successive-ment du véhicule déplaçant la source sismique.
6. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle au moins un des véhicules est télécommandé depuis un autre véhicule.
7. Méthode selon la revendication 6, dans laquelle chaque véhicule télécommandé déplace au moins un ensemble de réception.
8. Méthode selon la revendication 6, dans laquelle chaque véhicule télécommandé déplace au moins une source sismique.
9. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle les cycles d'émission et de réception sont réalisés en associant au moins une source à un véhicule de déplaçant alternativement d'un côté et de l'autre d'une direction fixe.
10. Méthode selon la revendication 9, dans laquelle la différence entre vitesses de déplacement de chaque source et de chaque dispositif de réception sur leurs trajectoires respectives et l'intervalle de temps entre les cycles d'émission et de réception d'autre part, sont déterminées, de manière que le rapport entre la composante longitudinale des déplacements (dM) des points de réflexion sur les couches réfléchissantes, entre deux cycles successifs quelconques et l'espacement (e) entre les récepteurs du dispositif de réception, corresponde à au moins une valeur présélectionnée.
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