FR2497358A1 - Procede d'exploration sismique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE D'EXPLORATION SISMIQUE. DANS LE PROCEDE D'EXPLORATION SISMIQUE, ON REPRESENTE GRAPHIQUEMENT, EN FONCTION DU DEPORT HORIZONTAL, L'AMPLITUDE DES TRACES REGROUPEES DE COTES COMMUNES. LES COURBES DE NIVEAU SONT VISUALISEES EN CONTIGUITE AVEC LA PARTIE DE LA COUPE SISMIQUE AYANT UNE REFLEXION ANORMALE. LES CONFIGURATIONS DES CONTOURS PERMETTENT DE DISTINGUER LES DIVERS TYPES DE REFLEXIONS ANORMALES. LES COURBES D'AMPLITUDE ANORMALES DUES A DES VARIATIONS DU COEFFICIENT DE REFLEXION, COMME PAR EXEMPLE UN INDICATEUR D'HYDROCARBURE, SE TROUVENT SUIVANT DES LIGNES DE COTES COMMUNES INCLINEES SUR LA REPRESENTATION GRAPHIQUE, TANDIS QUE LES ANOMALIES DUES A D'AUTRES FACTEURS PRESENTENT DES CONFIGURATIONS DIFFERENTES.

Description

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La présente invention concerne l'exploration sismique et, plus particulièrement, la technique d'exploration à cotes communes (parfois désignée par le sigle CDP) dans laquelle la coupe

sismique résultante possède des anomalies d'amplitude de réflexion.

Selon un procédé connu d'exploration sismique, on réalise des enregistrements de terrain comportant les traces recueillies par des détecteurs à déports horizontaux différents en provenance d'une source suivant une certaine ligne d'exploration dans le but d'obtenir la couverture multiple de points de réflexion communs se trouvant sous la surface terrestre. Ensuite, on fait la somme des traces de terrain représentant la couverture multiple de points de réflexion communs pour supprimer le bruit, comme par exemple les réflexions multiples, et on visualise les traces ainsi

additionnées en fonction de la distance suivant la ligne d'explora-

tion afin de former une coupe sismique. Une coupe sismique décrit la stratification souterraine d'une coupe de la terre et constitue l'un des principaux outils utilisés par le géophysicien pour déterminer

la nature des formations souterraines.

Différents noms ont été donnés au processus général 20. permettant d'obtenir une couverture sismique multiple, comme par exemple les techniques de cotes communes, les techniques de points de réflexion communs, et les techniques de déplacement. Toutes ces techniques appliquent le principe général consistant à enregistrer des traces sismiques multiples provenant du même point de réflexion souterrain sur la base de plusieurs déports horizontaux entre une

source sismique et les détecteurs sismiques. Une description de ces

techniques est donnée par Lorenz Shock dans un article intitulé "RollAlong and Drop-Along Seismic Techniques", publié dans Geophysics, XXVIII, 5, Part II, pages 831-841 (Octobre 1963). Après application aux données obtenues des corrections dynamiques et

statiques, on effectue la somme de ces données.

On pense généralement que les techniques sismiques à cotes communes produisent de meilleurs résultats que les techniques utilisant des données sismiques uniques. Dans la sommation des données

sismiques à cotes communes, les réflexions primaires sont sensible-

ment en phase et s'ajoutent donc, tandis que les distorsions, comme par exemple les réflexions multiples, ne sont pas en phase et tendent à s'annuler. Ainsi, les réflexions multiples sont supprimées

et les réflexions premières sont renforcées.

Il a récemment été effectué une étude serrée des relations existant entre les anomalies d'amplitude et de phase de coupes sismiques sommées et le type de roche, la porosité et la teneur en fluide de la zone de réflexion. Certaines anomalies ont été appelées "taches brillantes" ou"indicateurs d'hydrocarbure" (parfois désignés par le sigle HCI). Différentes études des variations des coefficients de réflexion, de la densité et de la

vitesse et de l'historique des faits ont été menées sur ces indica-

teurs d'hydrocarbure trouvés dans des coupes sismiques sommées.

Alors que certaines anomalies de l'amplitude de réflexion se sont révélées indiquer l'existence d'une interface avec une formation porteuse d'hydrocarbure, des amplitudes de réflexion anormales ont pu être attribuées à d'autres causes également. Ainsi, les anomalies de l'amplitude de réflexion peuvent être dues à une variation

d'intensité de la source, à une variation du gain des canaux récep-

teurs, à des problèmes de couplage source-récepteurs associés à la surface de la terre, et à la non-adhésion aux cotes communes dans

le regroupement des traces.

Des tentatives ont été effectuées pour identifier les indicateurs d'hydrocarbure de coupes sommées, de diagrammes et d'enregistrements de terrain comme des amplitudes de réflexion

anormales en fonction du déport entre source sismique et détecteur.

Toutefois, des difficultés sont apparues dans la mise en évidence du comportement de l'amplitude de réflexion en fonction du déport puisque le seul milieu de visualisation a été constitué de coupes

sismiques ayant un déport commun.

Selon l'invention, il est proposé un procédé d'explo-

ration sismique dans lequel on obtient des enregistrements de terrain sismiques comportant plusieurs traces recueillies par des détecteurs à déports horizontaux différents en provenance d'une source suivant une ligne d'exploration, le procédé comprenant les opérations suivantes regrouper ensemble des traces représentant des réflexions venant de points de réflexion communs; sommer les traces à points de réflexion communs afin de produire une coupe sismique; pour une réflexion particulière de la coupe sismique, déterminer l'amplitude des traces regroupées en fonction du déport; et

tracer la courbe d'amplitude en fonction du déport.

Selon l'invention, les paramètres de réflexion dépen-

dant du déport sont analysés et visualisés et, plus particulièrement, pour une réflexion donnée d'une coupe sismique, l'amplitude de chaque trace de terrain est déterminée en fonction du déport entre la source et le détecteur produisant cette trace. Des contours à valeurs

égales d'amplitude sont ensuite tracés en fonction du déport hori-

zontal et de la distance le long de la ligne d'exploration, et les courbes de niveau ainsi obtenues présentent un déport en fonction de l'emplacement de la source sur la ligne. L'invention tire avantage de la puissance du traitement à cotes communes et des propriétés de grande gamme dynamique et de visualisation de configuration que

possède une courbe à niveau d'amplitude égal.

Cette courbe de niveau peut être visualisée en conti-

guïté avec la partie de la coupe sismique montrant l'anomalie de réflexion présentant de l'intérêt. Ceci donne un outil très utile pour distinguer entre différents types d'anomalies. On peut montrer

que les anomalies d'amplitude produites par une variation du coef-

ficient de réflexivité, c'est-à-dire les indicateurs d'hydrocarbure vrais, se produisent suivant les lignes à cotes communes qui sont inclinées dans la courbe de niveau selon l'invention. D'autre part, une variation d'amplitude due à un changement d'intensité de la source possède une configuration de courbe de niveau orientée verticalement. Un canal d'enregistrement comportant un détecteur, un câble et des préamplificateurs à gain incorrect produit une anomalie d'amplitude qui apparait sur la courbe comme une anomalie horizontale. De même, les anomalies de couplage et les anomalies de regroupement de cotes communes peuvent être distinguées sur le tracé graphique. On corrige donc les erreurs de principe apparaissant sur les courbes pour produire une coupe sismique ayant un meilleur

rapport signal-bruit et représentant mieux les réflexions sismiques.

La description suivante, conçue à titre d'illustration

de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels - la figure 1 illustre un processus d'étude à cotes communes d'ordre quatre; - la figure 2 est un organigramme décrivant le procédé de l'invention; - la figure 3 montre un tracé graphique produit par le procédé de l'invention; - la figure 4 montre les points d'un tracé graphique qui décrivent l'apparition d'une anomalie de réflexion suivant des lignes inclinées; - la figure 5 est analogue à la figure 4 et explique l'apparition d'une anomalie de source suivant des lignes verticales; - la figure 6 est analogue à la figure 4 et décrit l'apparition d'une anomalie de canal d'enregistrement suivant une ligne horizontale; - la figure 7 est un analogue à la figure 4 et décrit l'apparition d'une anomalie-de couplage suivant une ligne verticale et une ligne inclinée; - les figures 8A à 8C décrivent une source et des détecteurs sismiques placés dans une situation entraînant une anomalie de couplage; - la figure 9-est un exemple de tracé graphique selon l'invention montrant une anomalie de réflexion ainsi qu'une anomalie provoquée par la dérive de la flûte marine;, et - - la figure 10 présente un autre tracé graphique

possible de l'amplitude en fonction du déport horizontal.

Sur la figure 1, est illustré un processus d'exploration sismique à cotes communes visant à l'obtention d'enregistrements de terrain sismiques comportant plusieurs traces recueillies par des détecteurs ayant des déports horizontaux différents à partir d'une source. Une source d'énergie sismique est successivement excitée

en des emplacements 11, 12, 13 et 14, appelés "points de tir".

suivant la ligne d'exploration. Pour faciliter la description,

la ligne d'exploration a été représentée quatre fois sur la figure 1 pour différentes positions de la source et des détecteurs. Pour chaque tir, les réflexions des formations souterraines sont mesurées par un train de géophones comportant les détecteurs 15, 16, 17 et

18. Lorsqu'un tir est effectué à la position de source 11, le détec-

teur 15 mesure la réflexion provenant d'un point de réflexion souter-

rain commun 19; lorsque la source est excitée à la position 12, le détecteur 16 mesure la réflexion venant du point 19; lorsque la source est excitée à la position 13, le détecteur 17 mesure la réflexion venant du point de réflexion commun 19; et, lorsque la source est excitée à la position 14, le détecteur 18 mesure la réflexion venant du point de réflexion commun 19. Ces réflexions sont enregistrées sous forme de sismogrammes de terrain sur une bande magnétique en plusieurs enregistrements de terrain, contenant une trace pour chacun des détecteurs du train. Le déport horizontal H existant entre la source et le détecteur produisant chaque trace est

enregistré dans un en-tête pour chaque enregistrement de terrain.

Une forme courante d'exploration utilise un train de 32 détecteurs, ce qui produit une couverture d'ordre 32 de points souterrains. Ces sismogrammes de terrain sont indiqués en 20 et 20A sur la figure 2, et sont regroupés en ensembles de traces qui représentent des points de réflexion communs. Cette opération est indiquée en 21 sur la figure 2. En revenant à l'exemple simplifié de la figure 1, on voit que la trace de l'enregistrement 1 pour le détecteur 15, la trace

de l'enregistrement 2 pour le détecteur 16, la trace de l'enregis-

trement 3 pour le détecteur 17, et la trace de l'enregistrement 4 pour le détecteur 18 sont regroupées en un ensemble. Ces traces sont sommées comme cela est indiqué par l'opération 22 de la figure 2 de manière à former une trace composite unique qui renforce les réflexions et supprime le bruit. Les traces contenues dans tous les enregistrements de terrain sont regroupées et sommées d'une manière analogue. Lorsque les traces composites sont visuali'ées côte à cÈte,

elles forment une coupe sismique, indiquée en 23 sur la figure 2.

Une partie de cette coupe sismique est présentée en 24 sur la figure 3. Chacune des traces verticales de la coupe 24 de la figure 3 représente l'amplitude mesurée pour l'énergie sismique réfléchie par un point se trouvant au-dessous des points de tir répartis sur la ligne d'exploration à la surface de la terre. La partie de la coupe sismique présentée sur la figure 3 contient une forte réflexion entre 0,9 et 1,0 seconde de l'échelle temporelle d'enregistrement.

Cette réflexion a une amplitude anormale qui la rend très intéres-

sante, puisqu'elle est l'indice d'un indicateur d'hydrocarbure possible. Selon l'invention, il est proposé un outil permettant de déterminer la cause de cette anomalie d'amplitude. Comme cela est présenté à la partie supérieure de la figure 3, on visualise graphiquement l'amplitude de chaque trace de terrain en fonction du déport horizontal de cette trace et de l'emplacement du point de tir suivant la ligne d'exploration, et on relie ensuite les valeurs d'égale amplitude par des lignes de niveau afin de former la courbe de niveau présentée dans la partie supérieure de la figure 3. Ceci

sera mieux compris en relation avec la figure 4, qui est une repré-

sentation simplifiée des points de la courbe de niveau de la figure 3.

Les points de la direction horizontale représentent les points de tir et les cotes communes. Les points de la direction verticale

représentent les enregistrements de terrain et les traces des enre-

gistrements de terrain. Par exemple, si l'c.n suppose que la réflexion visualisée provient de l'interface de réflexion qui comporte le point 19 de la figure 1, l'emplacement de tir 11 de la figure 1 est représenté par le point 25 et les emplacements de tir 12, 13 et 14 sont représentés respectivement par les points 26, 27 et 28 de la figure 4, puis, au point 29, l'amplitude de la réflexion de la trace venant de l'enregistrement 1 produit par le détecteur 15 est portée graphiquement; au point 30, l'amplitude de la même réflexion dans la trace du détecteur 16 pour l'enregistrement 2 est portée; au point 31, l'amplitude de la même réflexion pour la trace produite par le détecteur 17 dans l'enregistrement 3 est portée; et, au point 32, l'amplitude de la même réflexion de la trace du détecteur

18 dans l'enregistrement 4 est portée.

On associe ensuite les valeurs égales d'amplitude avec des lignes de niveau. Lorsque le coefficient de réflexion varie f suivant une interface de réflexion, toutes les traces associées à ce point de réflexion font apparaître la variation du coefficient de réflexion. Ainsi, la variation apparaît suivant une ligne de cote commune partant du point de cote commune et passant au-dessus de la variation souterraine. A titre d'exemple, les variations se produisant au-dessus du point de réflexion 19 sur la figure 1 apparaissent suivant la ligne inclinée 33 sur la figure 4. Les configurations de niveau de ces courbes suivent toujours la direction inclinée de cote commune. Les anomalies de coefficient de réflexion s'inclinent suivant ces lignes de cote commune en regard de la

direction de tir.

Si l'on se reporte de nouveau à l'organigramme de

la figure 2, on voit que les sismogrammes de terrain 20 sont regrou-

pés en ensembles de traces de cotes communes ainsi que cela est

indiqué en 21 et sont sommés en 22 pour former la coupe sismique 23.

Une réflexion, telle que la réflexion présentée à la partie infé-

rieure de la figure 3, est mise sous forme numérique comme cela est indiqué en 35 sur la figure 2. On réalise cette mise sous forme numérique en relevant le pic sur un tableau de mise sous forme numérique de façon que les coordonnées du pic de position et

d'instant de tir soient enregistrées. L'appareil permettant d'ef-

fectuer l'opération de mise sous forme numérique comporte par exemple

le dispositif de mise sous forme numérique "Talos" rendu commercia-

lement disponible par la société Talos Systems Incorporated.

Le signal de sortie obtenu à l'opération 35 est un ensemble de coordonnées tx qui identifient la réflexion considérée

sur chacune des traces de terrain. Les traces de terrain sont repro-

duites à partir de la bande, comme cela est indiqué en 20A, et l'amplitude de la réflexion pour chaque trace est déterminée comme cela est indiqué en 36. On effectue ces opérations par des techniques de traitement sismiques classiques qui déterminent l'amplitude d'une trace de terrain à partir de l'emplacement x pour l'instant t d'enregistrement. Le traitement extrait de la bande chaque ensemble

de cotes communes à raison d'un à la fois, et introduit les coor-

données t,x spécifiées par le numéro et l'instant du point de tir.

Le pic le plus proche est situé dans un intervalle choisi par la fenêtre pour chaque trace de l'ensemble de cotes communes. Ensuite,

l'ensemble de cotes communes suivant est traité de manière identique.

Chaque amplitude de pic ou paramètre de réflexion est mémorisé dans un mot numérique étiqueté par le point de tir, le numéro de cote commune, et la distance de déport horizontal. Ces éléments sont désignés respectivement par SP, CDP, et H. et l'amplitude est désignée par A. Ces mots étiquetés sont mémorisés comme cela est indiqué en 37 sur la figure 2. Les mots étiquetés peuvent être triés suivant de nombreux regroupements possibles parmi lesquels le point de tir, la cote commune, ou le déport horizontal. Comm.e

cela est indiqué en 38, des valeurs égales d'amplitude sont choisies.

Ces valeurs égales d'amplitude sont portées sur un graphique, comme

cela est indiqué en 39, pour former les courbes de niveau.

La figure 5 montre la configuration de niveau d'une variation d'amplitude due à une modification de l'intensité de la source. Ces variations se produisent sur toutes les traces communes à la source considérée. Ainsi, ces anomalies ont des configurations

de niveau qui sont verticalement orientées le long de l'enregistre-

ment de terrain.

La figure 6 décrit la configuration-de niveau d'une anomalie de canal d'enregistrement. Le canal d'enregistrement comporte le détecteur, des tables, des préamplificateurs, un convertisseur analogique-numérique et un amplificateur. Si l'un quelconque de ces éléments possède un gain incorrect, l'anomalie d'amplitude apparaît sur la courbe de niveau comme une anomalie

passant dans le canal défaillant en commun pour tous les enregis-

trements de terrain. Ceci constitue une configuration de niveau horizontale. Une anomalie de couplage résulte d'un effet de surface ou du voisinage de la surface qui produit un couplage non approprié de la source et du détecteur. Cette anomalie apparaît dans la courbe

de niveau sur toutes les traces dans l'intervalle point de tir-

déport horizontal qui couvre cet emplacement de surface. A titre d'exemple, la figure 7 montre les points d'une courbe de niveau

o une anomalie de couplage apparaît dans une configuration verti-

cale 40 et dans une configuration 41 inclinée à 45 . Ceci peut être expliqué par l'exemple des figures 8A à 8C qui décrivent une source S et un train de détecteurs que l'on déplace au travers d'un courant rempli de boue. Dans la position de la figure 8A, l'un des détecteurs se trouve audessus du courant rempli de boue, tandis que, dans la position de la figure 8B, un autre détecteur se trouve au-dessus du courant rempli de boue, et, au fur et à mesure que le tir

progresse, d'autres détecteurs se trouvent au-dessus du courant.

Ceci rend compte de la configuration d'anomalie 41 à 450 de la figure 7. Lorsque la source elle-même se trouve au-dessus du courant rempli de boue, ainsi que cela est présenté sur la figure 8C, toutes les traces de l'enregistrement de terrain présentent l'anomalie

d'amplitude. Ceci rend compte du contour vertical 40 de la figure 7.

La figure 9 est un autre exemple de données de terrain réelles représentées dans la partie de la coupe sismique du bas de la figure. La partie supérieure de la figure montre les courbes de niveau de l'amplitude de réception pour la réflexion particulière présentée dans la coupe sismique. La courbe de niveau montre la

variation du coefficient de réflexion se produisant lorsque l'appa-

reillage d'enregistrement passe au-dessus d'une anomalie de réflexion.

La configuration de niveau se trouve le long de lignes de cotes communes, mais est légèrement en avance sur celles-ci. Ceci est dû à la dérive d'une flûte marine produisant les enregistrements de terrain. La Dartie de coupe sismique de la figure 9 montre aux deux extrémités de la réflexion une crête du coefficient de réflexion. Le centre de l'anomalie a un coefficient de réflexion bas. La carte de niveau se trouvant à la partie supérieure de la figure montre que les traces suivant cette ligne sont sommées de manière non appropriée et produisent une forme brouillée de la réflexion vraie. Les traces doivent donc être re-regroupées suivant des trajets parallèles au coefficient de réflexion. En sommant ces traces re-regroupées, on obtient une représentation de la réflexion ayant un meilleur rapport signal-bruit. Il est possible de corriger de la même manière d'autres erreurs du système pour obtenir et traiter les traces afin de compenser ces erreurs sur la courbe donnant l'amplitude en fonction du déport horizontal ainsi que cela

est indiqué.

La figure 10 montre une autre courbe possible de

l'amplitude en fonction du déport horizontal. Typiquement, l'ampli-

tude des réflexions diminue jusqu'à ce que l'angle critique a/ sait atteint, après quoi l'amplitude augmente ainsi que cela est montre par la courbe en trait interrompu. La courbe en trait continu

est atypique pour des réflexions venant d'un sable saturé de gaz.

La courbe en trait mixte est typique d'une réflexion par un sable saturé de gaz o la source produit des ondes de pression qui sont transformées en ondes de cisaillerent au niveau de l'interface de

reflexion.

On pourra trouver sur le!ma--ché de nombreux ensenbles de calculs permettant de mettre en oeuvre l'invention. A titre d'exemple, l'ensemble de calcul suivant, produit par la société Control Data Corporation, est particulièrement adapté au traitement

de traces sismiques et à la production des courbes selon l'invention.

Processeur central CDC Cyber 175 Extension de mémoire à tores ECS Processeur matriciel!ap III Disque NIémoire à disque 844-21 Unités de bande CDC Traceursélectrostatiques Ztatos 41 Convertisseur analogiquenunmriq-,e Talos Systems, Inc. La programnation à mettre en oeuvre apparaîtra évidente à l'homme de l'art sur la base des modes d'emploi de l'appareillage particulier utilisé et des processus connus de regroupement, de

somnation et de mise en courbes de données sismiques.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir du procédé dont la description vient d'Ctre dotnée à titre

simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes

et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

1l

Claims (8)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Procédé d'exploration sismique dans lequel on obtient des enregistrements de terrain sismiques comportant plusieurs

traces recueillies par des détecteurs (15, 16, 17, 18) ayant dif-

férents déports horizontaux (H) à partir d'une source (11, 12, 13, 14) suivant une ligne d'exploration, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à: regrouper ensemble les traces représentant des réflexions de points de réflexion communs; sommer les traces des points de réflexion communs afin de produire une coupe sismique; pour une réflexion particulière de la coupe sismique, déterminer l'amplitude des traces regroupées en fonction du déport horizontal; et représenter graphiquement l'amplitude en fonction du

déports horizontal.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération supplémentaire consistant à choisir des

valeurs d'amplitude égales, et en ce que l'opération de représenta-

tion graphique comporte la représentation graphique de courbes de niveau de valeur égale d'amplitude en fonction du déport horizontal

et de la distance suivant la ligne d'exploration.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération supplémentaire consistant à représenter graphiquement la partie de la courbe sismique contenant la réflexion

en contiguïté aven le tracé des courbes de niveau d'amplitude.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération supplémentaire consistant à corriger

le procédé afin de compenser les erreurs indiquées par la représen-

tation graphique de l'amplitude en fonction du déport horizontal.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de correction comporte le re-regroupement des traces sur des points de réflexion communs ainsi que cela est indiqué par la représentation graphique et la re-sommation des traces

re-regroupêes.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que l'opération consistant à déterminer l'amplitude comprend la. mise sous forme numérique de la réflexion particulière afin qu'il soit produit des coordonnées représentant le temps et la distance horizontale et, pour chacune des-coordonnées, la détermina- tion de l'amplitude de pic de la trace dans les enregistrements de terrain.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération supplémentaire consistant à mémoriser l'amplitude de pic dans un mot numérique étiqueté au moyen de la distance suivant ladite ligne d'exploration telle que représentée par l'emplacement horizontal du point de tir et, ou bien, le point de réflexion commun pour la trace, et par le déport du point de tir

par rapport au détecteur produisant la trace.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération supplémentaire consistant à représenter graphiquement des points d'amplitude égale ayant une ordonnée et une abscisse spécifiées par l'emplacement horizontal et le déport horizontal venant du mot numérique, les points d'amplitude égale

étant reliés par des lignes de niveau.