FR2501869A1 - Procede et dispositif de prospection sismique directive a trois dimensions - Google Patents

Abstract

DES CAPTEURS (CROIX) SONT DISTRIBUES SUR UNE FRACTION DE LA ZONE A EXPLORER. DES STATIONS EMETTRICES A1 A A4 SONT FORMEES DE SOURCES (PETITS CERCLES) EXCITEES INDIVIDUELLEMENT EN SEQUENCE, TANDIS QUE SONT ENREGISTREES LES TRACES DES CAPTEURS. AU TRAITEMENT, ON DEFINIT A PARTIR DES CAPTEURS DES STATIONS SYNTHETIQUES B1 A B4. CHAQUE TRACE ENTRE UNE STATION A ET UNE STATION B (TELLE TA1B1) FAIT L'OBJET D'UNE MIGRATION VERTICALE, SUIVIE D'UNE SOMMATION. IL EN RESULTE UNE DIRECTIVITE A TROIS DIMENSIONS. A PARTIR DES TRACES SOMMEES SUR LE JEU DE STATIONS A ET B DE LA FRACTION DE ZONE CONCERNEE, PEUVENT ETRE ETABLIES DES COUPES DE PROFONDEUR CONSTANTE ETOU DES COUPES VERTICALES.

Description

L'invention concerne la prospection sismique du sous-sol, et s'applique plus particulièrement au cas oti l'objectif se situe au-dessous d'un recouvrement mouvementé.

En prospection sismique classique, l'analyse du sous-sol s'effectue essentiellement dans un plan vertical, ot l'on recherche des réflexions sur des couches ou points miroirs profonds (prospection à deux dimensions).

Différentes extensions de ce procédé ont permis - l'acquisition d'informations complémentaires -pendages
latéraux des couches-miroirs- transversalement au plan
vertical de prospection (sismique dite tri-dimensionnelle
ou 3-D) - la prise en compte sélective de la direction des trajets
de propagation aller-retour vers les couches-miroirs
(sismique dite directive).

La présente invention vient améliorer sensiblement la prospection sismique, en présentant une approche tout à fait différente, qui vise directement une prospection directive tri-dinensionnelle.

L'invention offre d'abord un procédé de prospection sismique du sous-sol, du type dans lequel on dispose, en positions connues au voisinage de la surface du sol, deux ensembles de prospection sismique, de types respectifs émetteur et récepteur, en interaction par l'intermédiaire du sous-sol, l'ensemble émetteur ayant pour éléments des sources sismiques excitables individuellement, et l'ensemble récepteur ayant pour éléments des capteurs sismiques, tandis que l'on enregistre la suite de signaux reçue par chaque capteur à chaque excitation d'une source sismique, et que chaque suite de signaux est soumise a un prétraitement, tenant compte notamment des inégalités du sol, pour obtenir une trace sismique prétraitée, pour laquelle les éléments source et capteur sont ramenés à un plan de référence définissant la surface du sol.Ce procédé est remarquable par les étapes suivantes a) distribuer les éléments (capteurs, ou sources) de l'un
des ensembles sur une région de la surface du sol, b) former avec les éléments (sources, ou capteurs, réci
proquement) de l'autre ensemble, au moins une station
de terrain (AI), inscrite dans un contour fermé, sen
siblement circulaire, plus petit que ladite région et
avoisinant celle-ci, c) exciter sucessivement les sources sismiques, et
enregistrer la trace associée à chaque capteur, d) choisir au moins un point-miroir M à étudier, de
profondeur h sous le plan de référence, e) choisir des portions des traces sismiques TAlBlij
obtenues entre une partie au moins (aloi) des éléments
de la station de terrain (Ai), et un sous-ensemble des
éléments visés à l'étape a), ce sous-ensemble composant
une station synthétique (B1) dont les éléments (Blj)
sont susceptibles d'avoir coopéré avec des ElEments de
la station de terrain (A1) par réflexion sur le point
miroir (N), f) rélever dans chacune des portions de trace TAlBlij
un échantillon ElBlMij au temps correspondant au
point-miroir (M), dans une migration de cette portion
de trace sur la verticale de ce point-miroir M, et g) additionner une partie au moins des échantillons
EAlBlMij ainsi prelevEs, l'échantillon-somme EAlBlM
ij prélevés,
obtenu étant associé à un trajet de propagation direc
tif sur les trois dimensions entre la station de ter
rain (Al) et la station synthétique (B1), trajet
qui passe par le point-miroir (M).

Le procédé ci-dessus défini concerne un seul point-miroir élémentaire M du sous-sol. De préférence, on l'applique simultanément pour une suite de pointsmiroirs alignés sur une même verticale. En pareil cas - l'étape f) comprend une correction dynamique effectuée
sur chaque portion de trace TAlBlij pour donner à
chaque fois une portion de trace migrée TAlBlMij,
ramenée à la verticale du point-miroir (M), et - l'étape g) comprend l'addition de différentes portions
de traces migrées TAlBlMi;; ainsi obtenues, ce qui donne
une portion de trace migrée sommée TA1B1M, contenant
l'échantillon-somme (EA1B1M) relatif au point-miroir
(M), ainsi que d'autres échantillons-somme relatifs
à des points voisins situés sur la même
verticale que le point-miroir tM).

Ce qui précède vise un seul mode directionnel de propagation aller-retour entre la station de terrain (émettrice ou réceptrice) et la station synthétique réciproque (donc réceptrice ou émettrice, respectivement).

0 n peut tout d'abord explorer plusieurs modes directionnels de la manière suivante h) répéter les étapes e), f) et g) avec à chaque fois
une nouvelle station synthétique (B2, B3, B4) qui ne
coïncide avec aucune des précédentes, et ce, jusqu'à
avoir couvert toute la région, chaque répétition
faisant intervenir à l'étape e) de nouvelles portions
de traces sismiques TAlB2ij, TAlB3i;, TAlB4i; et don
nant finalement à l'étape g) un nouvel échantillon
somme EA1B2M, EA1B3M, EA1B4M, et i) retenir l'un au moins de ces différents échantillons
somme, comme représentant le mieux la réflexion ayant
eu lieu au point-miroir M à l'égard de la station de
terrain Al.

Le nombre de modes directionnels est plus complet en opérant de la manière suivante - à l'étape b), on prévoit plusieurs stations de terrain
(Al, A2, A3, A4) dont les éléments sont: répartis de
la même manière, sur des contours respectifs sensible
ment de même forme, - on répète les étapes e) et suivantes pour chacune de
ces stations de terrain, les portions de traces sis
miques choisies étant de la forme TA2Blij, TA3Blij,
Ta4Blij (et ainsi de suite avec B2, B3, B4 le cas
échéant1, et les échantillons-somme fournis à l'étape
g) étant de la forme EA2B1M, EA3BlM, EA4BlM (et ainsi
de suite avec 2, B3, B4, le cas échéant), et - à ltétape g) on ajoute à nouveau entre eux les
échantillons-somme à raison d'au moins un (tel que
EAlBlM, EAlB2M, EA1B3M ou EA1B4M) pour chacune des
stations de terrain (Al, A2, A3, A4), ce qui donne
un échantillon-s9mme final EM, qui représente au mieux
l'ensemble des réflexions ayant eu lieu au point
miroir M.

Dans ce cas, il a été observé que des stations de terrain différentes peuvent poser des problèmes quant à la valeur de la vitesse de propagation des ondes sismiques. Pour remédier à ces problèmes, la répétition des étapes e} et suivantes pour chacune des stations de terrain (Al, A2, A3, A4) est effectuée avec des valeurs variables de la vitesse de propagation (V) des ondes sismiques1 la valeur gui donne le meilleur résultat étant conservée.

Ce qui pxEcbde intéresse un seul point-miroir, ou une seule verticale de points-miroirs. Ensuite, on répète les étapes d > et suivantes pour d'autres pointsmiroirs.

Très avantageusement, on répète après cela l'ensemble des étapes pour au moins une autre région de la surface du sol, voisine de la première, avec des stations de terrain au moins en partie différentes.

De préférence, la ou les stations de terrain (Al, A2, A3, A4j sont disposes sur le bord de ladite région de la surface du sol.

En règle générale, les stations de terrain sont constituées de sources sismiques, les éléments visés à l'étape a > étant des capteurs sismiques.

Toutefois, on peut utiliser en variante un dispositif transposé, dans lequel les stations de terrain sont constituées de capteurs sismiques, les éléments visés à l'étampe a) étant des sources sismiques. Cela s'applique notamment lorsque les sources sismiques sont à base de vibration.

L'invention concerne aussi les dispositifs de terrain pour sa mise en oeuvre.

En général, pour la prospection d'une zone de terrain, les stations de terrain sont agencées selon une grille régulière dont le pas est de l'ordre de la moitié de la profondeur d'investigation souhaitée.

Les éléments sismiques de l'autre type sont distribués, uniformément de préférence, pour assurer une densité minimale préétablie de couverture, choisie en fonction de la resolution d'investigation désirée.

La présente invention permet finalement.d'éta- blir des cartes à temps constants (en principe, pointsmiroirs de même profondeur), ou des coupes verticales, ou bien obliques par exemple.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaItront dans la description détaillée qui va suivre et les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 illustre schématiquement, en vue de dessus, un exemple d'un dispositif de terrain élémentaire pour la mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 illustre comment l'on déplacesle dispositif de terrain pour la prospection d'une région plus étendue - la figure 3 est un schéma destiné à faire apparaître la directivité d'une station selon l'invention ;; - la figure 4 illustre généralement la coopération directive de deux stations A et B, l'une émettrice, l'autre réceptrice avec un point-miroir M du sous-sol - la figure 5 illustre la coopération des stations dans le cadre du dispositif de terrain de la figure 1 - la figure 6 illustre une variante de réalisation d'une station de terrain A, avec deux séries concentriques d'éléments - la figure 7 illustre une variante de composition des stations synthétiques à partir des éléments de terrain régulièrement distribués, sans montrer les stationssources; et - la figure 8 illustre une autre variante de l'invention, avec un dispositif de terrain du type dit transposé.

Le dispositif de terrain de la figure 1 comporte deux ensembles de prospection sismique dont les éléments sont respectivement symbolisés par des cercles et par des croix. A cet égard, les dessins sont incorporés la description, comme pouvant servir à la définition de l'invention. Bien que le dispositif transposé puisse Entre utilisé, on admettra, sauf mention contraire, que chaque cercle représente un émetteur ou source sismique, excitable individuellement, à base explosif par exemple tandis que chaque croix représente un récepteur ou capteur sismique, tels qu'un géophone ou un groupe de géophones -ou hydrophone(s).

Les capteurs sont régulièrement distribués sur un carré Ils sont reliés (liaisons non représentées) à des-moyens d'enregistrement sismique, tels que les enregistreurs sismiques numériques type SN 338B ou SN 348 vendus par la Société d'Etudes, Recherches et Constructions
Electroniques - SERCEL. Le signal enregistré pour chaque capteur est habituellement dénommé "trace".

Par exemple, le carré de capteurs de la figure 1 mesure 1 km de coté, et comprend 14 lignes de 14 géophones chacune, répartis selon un maillage régulier de pas 70 mètres, ce qui correspond à 196 traces.

Aux quatre coins du carré sont disposées quatre stations-sources Al à A4, qui comprennent ici chacune 12 (ou 24) sources sismiques individuelles, distribuées sur un cercle mesurant environ 300 mètres de diamètre.

Chaque source sismique de chaque station est excitée à son tour. A chaque fois, les 196 traces recueillies au niveau des capteurs sont enregistrées.

L'intervalle entre deux excitations consécutives de sources est naturellement supérieur à la durée utile des traces sismiques.

Au lieu de sources sismiques discrètes, chaque station de terrain peut être définie par un dispositif vibreur parcourant lentement le cercle associé à cette station. En pareil cas, l'enregistrement des traces est continu. On définit alors, sur le cercle de la station, par exemple 12 (ou 24) segments, et chaque trace est définie par les signaux captés tandis que le vibreur parcourt l'un, associé, des segments.

Dans les deux cas, on aura donc enregistré finalement, pour le carré de capteurs illustré en figure 1, 4 x 12 x 196 traces. On verra plus loin le traitement des traces qui constitue la suite du procédé.

Comme le montre la figure 2, on répétera ensuite les mêmes opérations de terrain avec le carré de capteurs voisin, compris entre les stations A2, A3, A8,
A9, et ainsi de suite avec les deux autres carrés (A3, A4, A5, A6) et (A3, A6, A7, A8). On note h/2 la mesure du coté d'un carré. La demanderesse a observé que la disposition de la figure 2 permet d'étudier, entre les profondeurs h/2 et h, des pendages jusqu'à 450, à condition que chaque capteur situé à l'intérieur d'un carré donné ait fait l'objet d'enregistrements à partir de chacune des stations élémentaires situées aux 4 sommets de ce carré.

Le cas de la figure 2 est, naturellement, extensible une région plus étendue, en multipliant le nombre des carrés intermédiaires. On notera qu'une station de terrain située en coin externe, comme Al, voit ses sources élémentaires excitées chacune une fois.

Une station en côté extérieur, comme A2, travaille deux fois. Enfin, les stations internes à la région explorée comme A3, travaillent quatre fois.

Le dispositif de terrain peut être modifié avec un ou des enregistreurs sismiques de terrain admettant 4 fois 196 traces, on peut remplir complètement de capteurs le grandcarré Al, A5, A7, A9. La station A3 travaille alors une seule fois (4 x 196 traces enregis trées pour chaque source élémentaire de la station).

Les autres stations travailleront plusieurs fois, du moins si l'on explore successivement plusieurs grands carrés adjacents les uns aux autres.

La figure 3 montre comment l'on acquiert une directivité sur une station-source A. Le cercle noté ai représente l'une des sources élémentaires de A, repartes sur un cercle de centre 0, situé lui-même au niveau du sol, classiquement représenté en géophysique par un plan de référence ou "fatum plane" (DP). On admet donc maintenant que les traces enregistrées ont été prétraitées pour tenir compte notamment des inégalités du sol à l'égard de ce plan DP, que l'on retrouve aussi sur les figures 4 et 5.

La station A est repérée en coordonnées cylindriques, Ox désignant un axe dans le plan DP, et Oz l'axe perpendiculaire à ce plan. L désignant le rayon du cercle des sources telles que ai, une station ai est définie par l'angle ai entre Oai et Ox.

La direction à obtenir D, est définie par l'angle de- longitude ç entre son plan vertical P et le plan xoz, ainsi que par son angle de latitude e avec l'axe Oz. Enfin, on note par V une valeur de la vitesse de propagation des ondes sismiques. Selon un aspect de l'invention, on obtient la directivité selon D en associant à la station élémentaire a une "correction" temporelle (dite correction statique) Ci définie par l'expression suivante
Ci = L sin . cos (a
v
En d'autres termes, aux traces sismiques enregistrées sur excitation de sir on fera subir un décalage temporel défini par Ci (pour un enregistrement numérique, il s'agira simplement d'une modification du rapport entre le rangsdes échantillons et le temps).Il s'agit d'une correction statique car le décalage apporté au temps est lui même indépendant du temps.

Sur la figure 1, il apparat qu'à partir des capteurs, on va composer des "stations synthétiques" de capteurs, chaque station synthétique (ici B1 à B4) comprenant les capteurs situés à l'intérieur d'un contour choisi (carré sur la figure 1, circulaire sur la figure 7).

Ce contour ayant un centre (rigoureux ou approximatif), on peut définir pour les stations synthétiques une directivité de la même manière que ci-dessus.

La figure 4 montre un trajet de propagation entre une station-source A, un point-miroir M, et une station synthétique de capteurs B. De profondeur h, le point M se trouve sur une couche-miroit-dont la normale est N (avec 1'angle AMN égal à NMB). Enfin le point m du plan DP est sur la verticale de M.

La figure 5 reprend les éléments de la figure 4, dàns le cadre d'un dispositif de terrain selon la figure 1, ou toutefois les stations synthétiques B sont de contour circulaire (figure 7). Pour la station source A, les notations sont les mêmes qu'en figure 3 ; pour la station synthétique de capteurs B, un capteur élémentaire est désigné par bj, son angle étant
Enfin, on note TAB la trace sismique (prétraitée), enregistrée entre ai et bi.

La directivité du trajet AMB est obtenue selon l'invention en affectant la trace TABij des corrections
C = L sin ta cos (a1 - #a)
V et L
Cj = v sin . cos (ssi -
On se rappdlera que chaque trace est en pratique une suite d'échantillons numériques.On va donc modifier le rang de ces échantillons sur la trace a l'aide d'une matrice de correction (Cj) = (Cz Ci + Cj), dont la détermination
3 3 est aisée à partir des expressions ci-dessus. (Au trai- tement, la correspondance entre les numéros d'ordre d'échantillons et le temps est par exemple supposée figée ; l'élément C. de la matrice donnera la modification d faire sur les numéros d'échantillons de la trace TABij >
Après ces corrections statiques, on est en mesure de retrouver, dans chaque trace émise en l'une des sources ai et reçue en l'un des capteurs bj, l'échantillon qui correspond au point-miroir M, en tenant compte notamment de l'obliquité du trajet AMB sur la verticale passant par M.

Jusqu't présent, on s'est intéressé à un seul point-miroir M. En pratique, il est commode de traiter en même temps une suite de points sur la même verticale que M, entre les profondeurs h/2 et h par exemple (h/2 étant aussi le pas de la grille selon laquelle sont disposées les stations de terrain A).

On part alors d'une portion convenablement choisie de chaque trace TABM, et l'on effectue une migration de cette portion de trace, pour que son échelle des temps corresponde à la verticale du point-miroir M.

Selon cette autre approche, on effectue directement sur la trace prétraitée TABij une correction d'obliquité dj, qui s'écrit, pour le point M 3 = V (aiM + Mbi - h)
3 = ofl aiM et tAbi désignent respectivement les distances entre M et la source ai, ainsi que le capteur bi. Ceci sera fait pour la suite des points M sur la même verticale, h désignant alors la profondeur du point M courant. On obtient ainsi une matrice de correction temporelle (dji). Cette correction est dynamique, car elle dépend du temps (et de la profondeur h du point M courant).

Après cela, on a une trace migrée à la vert- cale de M, notée TABMij.

Dans chaque trace TABM. obtenue entre une paire de stations A et B, on a maintenant, en même échelle de temps, les contributions des points-miroirs de même verticale.

En additionnant, à temps correspondants, les traces migrées TABMij, on obtient une trace migrée sommée
TABM (ou plus exactement une portion de trace). Cette trace sommée TABM contient, dans une échelle de temps ramenée à la verticale de M, l'échantillon-somme EABM relatif au point-miroir M, ainsi que d'autres échantillonssomme relatifs à des points voisins situés sur la même verticale que M.

Bien entendu, certains échantillons des traces migrées peuvent ne correspondre qu'à du bruit, la contribution directive de la trace considérée n'étant pas significative. On pourra donc n'ajouter qu'une partie des échantillons de trace migrée EABM1j correspondant au même temps dans différentes traces TABMij, pour ame- liorer le rapport signal sur bruit.

On reviendra maintenant brièvement sur la correction dynamique d'obliquité d1..

Dans la trace TABij (pretraitée), on prend un échantillon au temps 2t + At, et on lui applique la correction #t qui vaut

ou m ai et m bj désignent les distances entre le point du plan DP et la source ai et le capteur b., respectivement.

i 3
Cette correction peut se faire numériquement, avec une itération convenable. Ceci est répété pour tous les échantillons de la trace TABij, puis pour toutes les traces TABij (i et j variables) relatives aux stations
A et B. Ensuite, les différentes portions de traces migrees sont additionnées (éventuellement en partie) comme précédemment indiqué, à temps correspondant.

Dans ce qui précède, on n'a pas explicité quelles sont les stations A et B.

Une station synthétique B comprend un sousensemble des capteurs de la figure 1 (d la limite, tous ces capteurs). Sauf ce cas limite, on va définir à partir de la distribution de capteurs plusieurs stations synthétiques non coincidentes (B1 à B4 sur figure 1 ; ou bien les cercles de la figure 7, ofl les quatre stations de terrain Al à A4 n'ont pas été représentées, pour simplifier).

Le procédé décrit plus haut est alors répété pour chaque paire station de terrain et station synthétique.

On va donc migrer, puis additionner les traces TAlBlij (résultat sommé TA1B1M) puis-TAIB2iJ (résultat sommé TA1B2M), et ainsi de suite, jusqu'à épuiser les
stations synthétiques (B1 a B4 sur figure 1).

Parmi les différentes traces sommées TAlBlM, TAlB2M, etc, on retient pour chaque point M, l'Echantillon-
somme (EAlBlM, EA2B2M, etc) qui correspond le mieux à la réflexion ayant eu lieu au point-miroir M à l'égard de
la station de terrain A1, Cet échantillon retenu peut être choisi comme celui dont l'amplitude est la plus forte, ou, de façon plus évoluée, comme celui dont la corrélation (dans la trace qui le contient) est la meilleure avec ce que l'on obtient sur les traces migrées environnantes.

Ensuite, on étend le procédé aux autres stations de terrain A2, A3, A4 (figure 1). A nouveau, on migre et additionne les traces - pour A2, traces TA2B1ij, TA2B2ij, TA2B3ij, TA2B4i;,
les notations étant les mêmes que précédemment sauf
la précision sur l'identification de la station - de même pour les stations A3 et A4.

Pour chaque temps de trace migrée sommée, donc pour chaque point-miroir M sur la verticale choisie, on obtient un échantillon-somme final EM, qui représente au mieux l'ensemble des réflexions ayant eu lieu en ce point-miroir M.

En correspondance avec ce point-miroir M, on peut savoir quelles sont les associations individuelles source-capteur (ou globales station-source A - station capteur B) retenues pour contribuer à la valeur de l'échantillon final EM, d'ot il résulte l'acquisition d'informations directives sur trois dimensions.

La demanderesse a observé que, lorsque l'on passe d'une station à une autre (par exemple de Al à
A2), il est souvent utile d'explorer plusieurs valeurs possibles de la vitesse V de propagation des ondes.

Pour chaque station, la valeur qui donne le meilleur résultat est conservée.

Incidemment, on notera que les stations de terrain A ne comportent pas nécessairement un seul cercle d'éléments actifs. Elles peuvent en comporter plusieurs, concentriques, par exemple (figure 6). Elles peuvent aussi se fonder sur des géométries équivalentes (carrés ou autres polygones réguliers), avec des sources élémentaires soit en périphérie seulement, soit distribuées à l'intérieur du contour (comme c'est le cas ici pour les stations synthétiques).

Jusqu'à présent, on n'a su qu'une seule verticale de points-miroirs. On répète le procédé pour d'autres verticales intersectant le planDP à l'intérieur du carré de capteurs (figure 1), ou bien à l'intérieur de carrés de capteurs adjacents (figure 2).

On dispose alors d'un jeu de traces TM migrées verticalement (constituées chacune d1échantillons tels que EN)
Les utilisations possibles de ces traces, en dehors d'un traitement ultérieur, consistent à établir une représentation figurative soumise à l'interprétation du géophysicien. Celle-ci peut-comprendre - des cartes à temps constant (en principe, profondeur
constante) ; - des coupes verticales, formées de traces contenues
dans un même plan vertical t - des coupes obliques, éventuellement.

Ces représentations, sur la base d'informations directives en trois dimensions, améliorent considérablement l'analyse que va faire le géophysicien.

Le procédé de l'invention est susceptible d 'autres variantes.

Si on a assez de voies d'enregistrement sur le terrain, on peut remplir complètement de capteurs le carré Al, A5, A7, A9 (de cté 2 km). Outre les stations de terrain disposées en bordure de ce carré, il en vient alors d'autres à l'intérieur (ici une seule, A3).

Enfin, dans ce qui précède, les stations de terrain comprennent des sources, et les stations synthétiques sont "composées" à partir d'une distribution de capteurs. On peut adopter le dispositif transposé, schématisé sur la figure 7 - 24 capteurs sont répartis en deux stations de terrain
(Al et A2) à 12 capteurs chacune, distribués sur un
cercle de 150 mètres de diamètre.

- les sources sont réalisées à l'aide d'un dispositif
de frappe (MINISOSIE de la demanderesse). De part et
d'autre des deux stations de terrain a capteurs Al et
A2 sont définis deux carrés de 250 metres de côté.

Chaque carré contient cent emplacements de frappe
(sources - petits cercles) répartis sur un maillage
régulier au pas de 25 mètres. (Ces lieux de frappe
sont schématisés dans les deux carrés). On y définit
des stations synthétiques telles que B.

On étend l'exploration sismique en déplaçant les deux stations de terrain d'un pas (250 mètres) egal au cté du carré. Chaque carré est donc, en principe, battu deux fois. De même chaque station de terrain intervient deux fois.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, et s'étend à toute variante conforme à son esprit.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé de prospection sismique du sous-sol, dans lequel on dispose, en positions connues au voisinage de la surface du sol, deux ensembles de prospection sismique, de types respectifs émetteur et récepteur, en interaction par 1'intermédiaire du sous-sol, l'ensemble émetteur ayant pour éléments des sources sismiques excitables individuellement, et l'ensemble récepteur ayant pour éléments des capteurs sismiques, tandis que l'on enregistre la suite de signaux reçue par chaque capteur à chaque excitation d'une source sismique, et que chaque suite de signaux est soumise à un prétraitement, tenant compte notamment des inégalités du sol, pour obtenir une trace sismique prétraitée, pour laquelle les éléments source et capteur sont ramenés a un plan de référence définissant la surface du sol, caractérisé par les étapes suivantes a) distribuer les éléments (capteurs, ou sources) de

l'un des ensembles sur une région de la surface du

sol, b) former avec les éléments (sources, ou capteurs, réci

proquement) de l'autre ensemble, au moins une station

de terrain (Ai), inscrite dans un contour fermé, sen

siblement circulaire, plus petit que ladite région et

avoisinant celle-ci, c) exciter successivement les sources sismiques, et

enregistrer la trace associée à chaque capteur, d) choisir au moins un point-miroir M à étudier, de pro

fondeur h sous le plan de référence, e) choisir des portions des traces sismiques TA1B1

obtenues entre une partie au moins (Ali) des éléments

de la station de terrain (Ai), et un sous-ensemble

des éléments visés à l'étape a), ce sous-ensemble

composant une station synthétique (B1) dont les

éléments (Blj) sont susceptibles d'avoir coopéré avec

des éléments de la station de terrain (Al) par

réflexion sur le point-miroir (M), f) prélever dans chacune des portions de trace TA1B1

un échantillon EAiBiM1j au temps correspondant au

point-miroir (M), dans une migration de cette portion

de trace sur la verticale de ce point-miroir M, et g) additionner une partie au moins des échantillons

EAlBlMij ainsi prélevés, 1'échantillon-somme

EAlBlM obtenu étant associé à un trajet de propagation

directif sur les trois dimensions entre la station de

terrain (A1) et la station synthétique (B1), trajet

qui passe par le point-miroir (M).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que - l'étape f) comprend une correction dynamique effectuée

sur chaque portion de trace TAlB1ij pour donner à

chaque fois une portion de trace migrée TA1B1Mij,

ramenée à la verticale du point-miroir (M), et - l'étape g) comprend l'addition de différentes portions

de traces migrées TA1B1Mij ainsi obtenues, ce qui

donne une portion de trace migrée sommée TAlBlM,

contenant l'échantillon-somme (EAlB1M) relatif au

point-miroir (M), ainsi que d'autres echantillons-

somme relatifs à des points voisins situés

somme relatifs à des points

sur la même verticale que le point-miroir (M).

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre les étapes suivantes h) répéter les étapes e), f) et g) avec à chaque fois

une nouvelle station synthétique (B2, B3, B4) qui ne

coincide avec aucune des précédentes, et ce, jusqu'à

avoir couvert toute la région, chaque répétition

faisant intervenir à l'étape e) de nouvelles portions

de traces sismiques TA1B2ij, TAlB3ij, TAlB4ij et donnant

ij

finalement à l'étape g) un nouvel échantillon-somme

EA1B2M, EA1B3M, EA1B4M, et i) retenir l'un au moins de ces différents échantillons

somme, comme représentant le mieux la réflexion ayant

eu lieu au point-miroir M à l'égard de la station de

terrain A1.

4. Procédé selon l'une des revendications i à 3, caractérisé par le fait que - à l'étape br, on prévoit plusieurs stations de terrain

(Al, A2, A3, A4) dont les éléments sont répartis de

la même manière, sur des contours respectifs sensible

ment de même forme, - que l'on répète les étapes e) et suivantes pour chacune

de ces stations de terrain, les portions de traces

sismiques choisies étant de la forme TA2Blij, TA3Blij,

TA4Blij (et ainsi de suite avec B2, B3, B4 le cas

échéant), et les Echantillons-somme fournis à l'étape

g) étant de la forme EA2BiM, EA3B1M, EA4B1M (et ainsi

de suite avec B2, B3, B4, le cas échéant), et - qu'à l'étape g) on ajoute à nouveau entre eux les

échantillons-somme à raison d'au moins un (tel que

EAlBlM, EA1B2M, EA1B3M ou EAi1B4N) pour chacune des

stations de terrain (Ai, A2, A3, A4), ce qui donne

un échantillon-somme final EN, qui représente au mieux

l'ensemble des réflexions ayant eu lieu au point-miroir

M.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la répétition des étapes e) et suivantes pour chacune des stations de terrain (Al, A2, A3, A4) est effectuée avec des valeurs variables de la vitesse de propagation (V) des ondes sismiques, la valeur qui donne le meilleur résultat étant conservée.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on répète les étapes d) et suivantes pour d'autres points-miroirs.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on répète l'ensemble des étapes pour au moins une autre région de la surface du sol, voisine de la premiere, avec des stations de terrain au moins en partie différentes.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la ou les stations de terrain (Al, A2, A3, A4) sont disposées sur le bord de ladite région de la surface du sol.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les stations de terrain sont constituées de sources sismiques, les éléments visés à l'étape a) étant des capteurs sismiques.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les stations de terrain sont constituées de capteurs sismiques, les éléments visés à l'étape a) étant des sources sismiques.

11. Dispositif de terrain pour la prospection sismique du sous-sol, du type dans lequel sont agencés, en positions relatives choisies au voisinage de la surface du sol, d'une part des moyens d'émission sismique, excitables individuellement, et d'autre part des moyens de réception sismique, caractérisé par le fait que les moyens de l'un des types réception ou émission (B1 à B4) sont effectifs pour couvrir une région choisie de la surface du sol avec une densité minimale préétablie de couverture, tandis que les moyens de l'autre type (Al à

A4) sont mis en oeuvre selon des contours fermés, sensiblement circulaires, ces contours étant répartis selon une grille de pas choisi, le signal reçu par chaque récepteur sismique étant enregistré pour chaque excitation d'un émetteur sismique.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les moyens (B1 à B4) effectifs sur la région comprennent des capteurs, et que les moyens mis en oeuvre sur des contours fermés (Al à A4) sont des moyens émetteurs tels que des sources d'ébranlement réparties sur ou dans le contour ou une source de vibration déplacée sur ou dans le contour.

13. Dispositif selon la revendication il, caractérisé par le fait que les moyens mis en oeuvre sur des contours fermés sont des récepteurs (Al, A2 figure 7) et que les moyens (B} effectifs sur la région sont lesmoyens émetteurs tels qu'un dispositif de frappe déplacé sur ladite région.

14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que le pas de ladite grille est de l'ordre de la moitié de la profondeur d 'investigation souhaitée.