FR2544870A1 - Procede pour l'interpretation d'enregistrements sismiques pour donner des caracteristiques exploitables telles que le potentiel gazeifere et la lithologie de couches geologiques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA PROSPECTION SISMIQUE POUR LA RECHERCHE D'HYDROCARBURES DANS LE SOL. DES VARIATIONS PROGRESSIVES D'AMPLITUDE DE SIGNAUX PROVENANT DE DETECTEURS D... D, ASSOCIES A DES SOURCES S... S, EN FONCTION DU DEPORT DE COLLECTEURS COMMUNS, PEUVENT ETRE IDENTIFIEES PLUS FACILEMENT PAR L'ACCENTUATION DU DEGRE DE VARIATIONS D'AMPLITUDE ENTRE DES TRACES D'AMPLITUDE "RAPPROCHEE" ET D'AMPLITUDE "ELOIGNEE" EN FONCTION DU TEMPS, PROVENANT DE CHAQUE COLLECTEUR PLACE LE LONG D'UNE LIGNE SISMIQUE A, ET PAR L'AFFICHAGE DES SECTIONS SISMIQUES RESULTANTES DES DEPORTS RAPPROCHE ET ELOIGNE. DOMAINE D'APPLICATION : RECHERCHE D'HYDROCARBURES DANS LE SOL, LITHOLOGIE DES COUCHES GEOLOGIQUES, ETC.

Description

-44870

L'invention a trait au domaine de la prospection sismique portant sur les réserves de pétrole et utilisant des techniques consistant à effectuer des relevés en des points multiples et elle a trait plus particulièrement à la conversion ou la transformation d'anomalies d'amplitude de réflexion à haute intensité, associées à un ou plusieurs

points centraux communs et observées sur des traces d'enre-

gistrements sismiques, en indicateurs de diagnostic, par exemple à la fois du potentiel en hydrocarbures et de la

lithologie des couches géologiques souterraines sous-

jacentes. La prospection sismique pour la recherche du

pétrole consiste à engendrer des perturbations acousti-

ques au-dessus, sur ou juste au-dessous de la surface de la terre, à l'aide d'explosifs, de canons à air ou de gros vibrateurs mécaniques Les ondes acoustiques qui en résultent se propagent vers le bas dans le sol et sont partiellement réfléchies vers la surface lorsque des variations d'impédance acoustique sont rencontrées dans le sol Le passage d'un type de roche à un autre, par exemple, peut être accompagné d'une variation d'impédance acoustique, de sorte que le coefficient de réflexion d'une couche particulière dépend de différences de vitesses et de densité entre cette couche et la couche s'étendant

au-dessus d'elle.

Dans les premières années de la prospection, des traces de signaux des ondes acoustiques réfléchies étaient enregistrées immédiatement sur place, sous forme de lignes agitées visibles, tracées en sombre, les unes

à côté des autres, sur du papier blanc ("sismogrammes").

Actuellement, les reproductions initiales, sous une forme numérique, s'effectuent sur bande magnétique et sont finalement réduites en traces visibles, formées les unes à côté des autres sur une feuille de papier ou sur

un film dans de grandes installations centrales de calcul.

Dans de tels centres de calcul, un traitement sophistiqué rend possible de distinguer les signaux des parasites dans des cas qui paraissaient désespérés lors des premières années de la prospection siseqnsa Jusqui

1965, presque tous les relevés sismiq-ues efefectms utili-

saient sur place une commande automatique de gai aqui réalait en continu le gain d'amplificateurs pours tenir compte des quantités décroissantes d'énergie des retours tardifs de réflexion En conséquence" les ccefficients

de réflexion ne pouvaient pas être déterminés avec prâ-

cision Cependant, avec l'avènement des circuits de

réglage de gain d'enregistrement en fonction d 4 un pro-

gramme pré-établi et des amplificateurs à gains binaires, le gain des amplificateurs peut à présent être commandé et les amplitudes enregistrées avec précision; ceci rend possible de préserver non seulement les caractéristiques spéciales des réflexions, mais également leurs amplitudes

absolues.

Actuellement, des calculateurs plus puissants, équipés de processeurs à organisation matricielle et de possibilités de virgule flottante, intéressantes du point de vue économique, permettent maintenant aux géophysiciens modernes de maintenir la commande de l'amplitude de tous

les signaux enregistrés La possibilité de "virgule flot-

tante" est particulièrement efficace pour accroître la

capacité de travail-des calculateurs d'un facteur impor-

tant et pour supprimer la nécessité de la commande automa-

tique de gain du calculateur A la suite des progrès ci-

dessus, des réflexions provenant de plusieurs milliers de mètres audessous de la surface du sol peuvent à présent être détectées de façon fiable et suivies au moyen de parfois plusieurs centaines de traces adjacentes, le

raccourcissement ou l'allongement de leurs temps corres-

pondants d'arrivée étant représentatif de la plus faible ou de la plus grande profondeur des couches sédimentaires

réelles intéressantes.

Les moyens décrits ci-dessus permettent dlutili-

ser des anomalies d'amplitude extrêmement élevées des traces sismiques pour en déduire la présence de gaz naturel sur place Des interpréteurs sismiques ont utilisé lanalyse dite par "point lumineux" pour indiquer la présence de plusieurs réserves importantes de gaz dans le monde, en

particulier au large des cotes des Etats-Unis d'Amérique.

Cette analyse est à présent relativement courante dans l'industrie du pétrole, mais elle n'est pas exempte de critiques Non seulement, on ne peut utiliser la persis-

tance de telles anomalies d'amplitude accrues comme con-

firmation de l'étendue latérale de la réserve de gaz, mais également l'anomalie elle-même (dans certains cas) peut

ne pas représenter des réflexions indiquant une discon-

tinuité d'un milieu gazéifère et des couches rocheuses

associées situées au-dessus et au-dessous de ce milieu.

Cependant, le problème posé par le degré de la fiabilité avec laquelle un interpréteur peut utiliser des anomalies à haute intensité, dans ces conditions, est revenu récemment à des proportions permettant son traitement Dans le demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 77 240, il est indiqué qu'il est

possible de déterminer avec précision le potentiel gazéi-

fère et la lithologie d'une couche géologique rocheuse

favorable et d'une couche géologique rocheuse de couver-

ture en: ( 1) recueillant sur place des données parmi lesquelles les données des points centraux communs sont associées à plus d'une paire source-détecteur, ( 2) indexant les données de manière que toutes les traces enregistrées soient indiquées comme étant un produit de paires respectives source-détecteur de déport horizontal

et d'emplacement des points centraux connus, ( 3) en asso-

ciant ensuite des anomalies d'amplitude de haute intensité présentes dans les traces, d'une manière qui permet une détermination, à un degré étonnamment précis, à la fois du potentiel gazéifère et de la lithologie des couches

favorable et de couverture.

La présenté invention accroît encore plus la possibilité du sismologiste d'identifier correctement la lithologie et la présence de fluides hydrocarbonés en utilisant certaines manifestations d'amplitude avec un

déport de telles anomalies d'intensité élevée des enre-

gistrements sismiques pour différencier les premières de tâflexions ayant une configuration similaire, provenant

d'autres types de formations ne contenant pas d'accumula-

tions.

Conformément à la présente invention, des varia-

tions progressives d'amplitude en fonction du déport de collecteurs communs peuvent être plus facilement identifiées par une accentuation du degré de variation d'amplitude entre des traces de déport rapproché et de déport éloigné (par rapport à une source ponctuelle commune) de chacun des collecteurs disposés suivant une ligne sismique, et par l'affichage des sections résultantes de dêports rapproché et éloigné Le résultat est que l'interpréteur peut suivre aisément une variation progressive d'amplitude d'une manière qui permet une détermination, par exemple à la fois de la présence potentielle d'hydrocarbures fluides et de la lithologie de la couche favorable et de

la couche de couverture, avec un degré de précision éton-

nant.

Conformément à la présente invention, la géné-

ration systématique de traces de déports rapproché et

éloigné et de sections est effectuée d'une manière éton-

namment efficace par l'utilisation de méthodes de recon-

naissance de forme qui (bien que classiques dans le domaine des transmissions de données) n'ont pas été utilisées dans

le contexte dans lequel l'invention s'applique.

On suppose, par exemple, qu'un T 1 ième échantil-

lon de temps est émis pour un collecteur de traces et que les traces de déports rapproché et éloigné pour un tel

échantillon de temps doivent être déterminées Pour effec-

tuer une telle opération, les amplitudes des traces asso-

ciées au T 1 ième échantillon de temps sont d'abord générées, c'est-àdire les valeurs AT pour l'échantillon T Ensuite,

on applique les valeurs AT 1 formulées à une série de fonc-

tions linéaires et quadratiques de la forme (i) A(x) = CO O C 1 x; (ii) A(x) = C O + C 2 x 2; et (iii) A(x) = C +C x+C x 2 x L'objet recherché est d'obtenir la meilleure adaptation, par la méthode des moindres carrés, des amplitudes générées A

à l'une quelconque des équations (i), (ii) et (iii) données.

On calcule ensuite les amplitudes pour des valeurs rappro-

chée et éloignée choisies à l'avance Autrement dit,

l'équation linéaire et quadratique de la meilleure adapta-

tion, donnée ci-dessus, est résolue pour une valeur de déports rapproché et éloigné choisie à l'avance Le proces- sus peut ensuite être répété, puis de nouveau répété pour des temps d'échantillon T 2 T, afin de produire une série de paires de traces rapprochée et-éloignée projetées

vers des emplacements présélectionnés rapprochés et éloi-

gnés, déportés des emplacements des sources ponctuelles

associées au collecteur initial de traces.

De préférence, les traces rapprochées et éloi-

gnées sont groupées pour former une série de sections dont

l'affichage le meilleur s'effectue côte à côte Le résul-

tat est que l'interpréteur peut suivre aisément une varia-

tion de l'amplitude en fonction du déport d'une section

à une autre le long de la totalité de la ligne de prospec-

tion sismique.

L'invention sera décrite plus en détail en regard

des dessins annexés à titre d'exemples nullement limita-

tifs et sur lesquels les figures 1, 5 et 6 sont des vues géométriques en plan et transformées d'une grille de points centraux

obtenus à partir de (i) un réseau de sources et de détec-

teurs sismiques, et (ii) un traitement sismique permettant d'associer les unes aux autres, d'une façon significative, plusieurs traces localisatrices associées à des points centraux individuels, entre des paires source-détecteur respectives; la figure 2 représente un modèle d'horizons réfléchissants typiques se trouvant dans une formation

souterraine, qui peuvent être associés aux caractéristi-

ques des traces localisatrices des figures 1 et 6; les figures 3 et 4 sont des graphiques indiquant

le coefficient de réflexion en fonction de l'angle d'inci-

dence d'ondes sismiques associées aux horizons réfléchis-

sants montrés sur la figure 2;

254487 O

les figures 7 et 8 sont des organigrammes de processus apparentés au schéma montré sur les figures 5 et 6 pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention à l'aide d'un système de calcul numérique programmé; les figures 9 A et 9 B sont des schémas illustrant plus en détail certaines étapes des organigrammes des figures 7 et 8; la figure 10 est un schéma simplifié d'éléments faisant partie d'un système typique de calcul numérique; et les figures 11 à 16 sont des sections sismiques

véritables et des parties de sections, illustrant l'apti-

tude au diagnostic du procédé selon l'invention.

Avant de décrire en détail une forme de réalisa-

tion de l'invention dans sa mise en oeuvre en site réel,

il peut être intéressant d'indiquer les limitations litho-

logiques associées à la présente invention Par exemple,

des anomalies associées à des sables à gaz s'étendant au-

dessus d'une roche schisteuse de couverture constituent un exemple des résultats étonnants que le procédé selon l'invention permet d'obtenir Un autre exemple concerne la chaux saturée en gaz, recouvrant du schiste Un autre point important est la relation entre le coefficient de

Poisson et les anomalies résultantes d'amplitude d'inten-

sité élevée, affectant les traces sismiques.

Bien que le coefficient de Poisson (a) possède la formule générale

V p _ 2-

_

2 _ vs o Vp est la vitesse de compression et Vs est la vitesse

de cisaillement du milieu, ce concept n'est pas sans signi-

fication physique Par exemple, si l'on considère une fine tige cylindrique en matière élastique et que l'on applique une force de compression à ses extrémités, lorsque la tige change de forme (la longueur de la tige diminuant

de AL, tandis que le rayon augmente de AR), le coeffi-

cient de Poisson est défini comme étant le rapport du changement relatif de rayon (AR/R) au changement relatif

de longueur (AL/L) Par conséquent, les matières compres-

sibles possèdent de faibles coefficients de Poisson, tandis que les matières incompressibles (telles qu'un

liquide) ont des coefficients de Poisson élevés.

L'équation (A) ci-dessus indique la relation

entre les vitesses des ondes de compression et de cisail-

lement de la matière, Vp et Vs, respectivement; autrement dit, le coefficient de Poisson peut être déterminé de façon dynamique par mesure des vitesses de l'onde P et

de l'onde S Cependant, deux des trois variables, seule-

ment, sont indépendantes.

Des études récentes sur la réflexion et la

transmission des ondes sismiques, utiles dans des appli-

cations géophysiques comprennent: ( 1) Koefoed, O, 1955: "On the Effect of Poisson's Ratios of Rock Strata in the Reflection Coefficients of

Plane Waves", Geophysical Prospecting, Vol 3, N 4.

( 2) Koefoed, O, 1962: "Reflection and Trans-

mission Coefficients for Plane Longitudinal Incident Waves",

Geophysical Prospecting, Vol 10, N 3.

( 3) Muskat, M et Meres, M W, 1940: "Reflection and Transmission Coefficients for Plane Waves in Elastic

Media", Geophysics, Vol 5, N 2.

( 4) Tooley, R D, Spencer, T W et Sagoci H F: "Reflection and Transmission of Plane Compressional Waves",

Geophysics, Vol 30, N 4 ( 1965).

( 5) Costain, J K, Cook, K L et Algermisshi, S.T: "Amplitude, Energy and Phase Angles of Plane SP Waves

and Their Application to Earth Crustal Studies", Bull.

Seis Soc Am, Vol 53, pages 1639 et suivantes.

Toutes les études indiquées ci-dessus se sont concentrées sur la modélisation complexe de la variation

des coefficients de réflexion et de transmission en fonc-

tion de l'angle d'incidence.

Cependant, le problème est compliqué Par exemple,

des milieux isotropes, portant des indices de stratifica-

tion des couches, i= 1 pour le milieu incident et i= 2 pour le milieu sous-jacent, ont fait l'objet de modèles à l'aide d'équations donnant le coefficient Apr de réflexion de l'onde P et le coefficient Apt correspondant à l'amplitude du déplacement de transmission de l'onde P Pour chacun des milieux, c'est-à-dire le milieu incident ou le milieu sous-jacent, trois variables indépendantes existent: la vitesse de l'onde P, a et la densité apparente, soit un

total de six variables pour-les deux milieux.

Mais pour prévoir les nombreuses combinaisons de variations possibles, les études indiquées ci-dessus ont:

(a) soit produit de nombreux graphiques (plu-

sieurs milliers) de nature mathématique pour divers paramètres, dans lesquels les valeurs ne sont que peu liées aux applications géophysiques réelles, car ces dernières étaient mal estimées et restaient désespérément obscures; (b) soit posé des suppositions simplistes qui, bien qu'utilisant des calculs réels, n'exprimaient

cependant pas la nature réelle des coefficients de trans-

mission et de réflexion, en particulier les situations lithologiques associées à l'accumulation d'hydrocarbures

gazeux dans une formation souterraine réelle.

Bien que la référence ( 2) conclue qu'un change-

ment du coefficient de Poisson présenté par les deux

milieux adjacents puisse provoquer une variation du coef-

ficient de réflexion en fonction de l'angle d'incidence, la référence ( 2) n'établit pas de relation entre ce fait et la lithologie associée à l'accumulation d'hydrocarbures

gazeux, comme le montre étonnamment la présente invention.

Dans les demandes précitées, il est indiqué que

des couches contenant un gaz possèdent de faibles coeffi-

cients de Poisson et que le contraste avec la roche de couverture, en tant que fonction du déport horizontal, donne un résultat surprenant: ce contraste provoque un changement notable et progressif du coefficient de réflexion de l'onde P à l'interface intéressante, en fonction de l'angle d'incidence de l'onde incidente Ainsi, la déter-

mination à la fois du potentiel gazéifère et de la litho-

logie des milieux favorables est simplifiée par la mise

en relation du changement progressif d'amplitude de l'in-

tensité en fonction du déport entre les paires source-

détecteur, c'est-à-dire que l'angle d'incidence est en relation directe avec le déport Cependant, il est encore nécessaire, dans certains cas, d'accentuer davantage le degré de variation d'amplitude en fonction du déport, en particulier avec des paires respectives source-détecteur associées à des positions de déport rapprochée et éloignée

d'un collecteur de traces.

Les termes "rapproché" et "éloigné" qualifiant les positions de déport signifient que ces positions sont mesurées par rapport aux positions de source associées aux sources ponctuelles d'origine, o les ondes sismiques sont produites Par conséquent, elles représentent le degré de distance de déport horizontal qui existe entre ces positions sur le terrain, la source et le récepteur

lorsque les données sont recueillies sur le terrain.

On peut à présent considérer plus en détail les dessins, et plus particulièrement la figure 1 Il convient de noter, entre autres, que la figure 1 illustre dans certains détails comment les termes intéressants utilisés dans le présent mémoire sont déterminés; par exemple,

l'expression "point central" désigne un emplacement géo-

graphique équidistant de plusieurs sources 51, 52 O Sn d'un système géophysique 9 de terrain et d'un groupe de détecteurs D 1, D 2 Dm situé à un niveau de repère proche de la surface du sol Les points centraux sont désignés C 1 J, C 2 Cp sur la figure, et sont associés à une trace obtenue par mise en place d'une source à l'emplacement

d'un tel point central, suivie immédiatement d'un reposi-

tionnement d'un détecteur en ce point.

Autrement dit, si les sources 51 S sont excitées les unes à la suite des autres aux emplacements indiqués, des traces reçues par les détecteurs se trouvant dans les emplacements différents représentés peuvent être mises en relation avec des points centraux communs situés entre ces emplacements, et une collecte ou un groupe de

traces est formé Autrement dit, si l'interface réfléchis-

sante est un niveau plat, la profondeur o une réflexion se produit définit une ligne verticale qui passe par le point central intéressant L'application de corrections statiques et dynamiques aux traces produites sur place équivaut (dans les faits indiqués ci-dessus) à placer les sources individuelles 51, 52 Sn successivement au point central, cette mise en place étant suivie d'une remise en place des détecteurs D 1 Dm concernés aux mêmes emplacements Si les traces associées à un point central commun sont additionnées, on obtient une série

de traces améliorées, parfois appelées traces de groupe-

ment en position miroir (traces CDPS) Mais avant que

ces traces soient additionnées, il est possible d'amé-

liorer la représentation pour indiquer de façon éton-

nante la présence d'hydrocarbures fluides dans-des couches géologiques favorables, ainsi que la lithologie

de ces couches.

La figure 2 représente un phénomène de réflexion d'un modèle à trois couches correspondant typiquement à une section géologique jeune, peu épaisse 10, telle qu'il en existe sur la côte du golfe du Mexique Cette vue montre comment les phénomènes de réflexion associés aux traces obtenues avec le système géophysique 9 sur le terrain, montré sur la figure 1, peuvent être mis en

relation avec la présence de gaz.

La coupe 10 comprend du sable à gaz 11 pris dans une couche de schiste 12 On suppose un coefficient de Poisson de 0,1 pour le sable à gaz et de 0,4 pour le schiste, une réduction de vitesse de 20 % à l'interface 13, par exemple de 3000 m/s à 2400 m/s, et une réduction de 10 % de la masse volumique qui passe de 2,40 g/cm 3 à

2,16 g/cm 3.

Le coefficient Apr de réflexion réelle de l'onde P peut être établi pour la coupe 10 par l'équation ( 1) donnée ci-dessous; de même, le coefficient Apt d'amplitude du déplacement de transmission de l'onde P peut être établi pour cette coupe d'une façon similaire, conformément à

l'équation ( 2) donnée ci-dessous.

Apr =

( 1)

f+T+X Apt = h 2 2 alk 2 (C 1 v +C 2 ( 2) hl(f + T + X) = kk 226 (alc 2 $ a 2 cl) ( 3) f = bklk 2 = b 2 N 2 À al Clv 2 ( 4) T X = a 2 c 2 ( 24 alcl C 2 b 2 ( 5) n = 6 c 2-c 1 ( 6)

= 5-1 ( 7)

v = e 6 c 2 + 2 b 2 ( 8) = c 1 + 26 b 2 ( 9) i = k? 2 b 2 ( 10) 6 = " 2/"l ( 11) Pl Pivsi ( 12) b = hlsin ( 13) a? = h 2 b 2 ( 14)

1 1 ( 14)

C = k 2 b 2 ( 15) hi = 1/Vpi ( 16) ki = 1/Vsi ( 17)

-25448 ? O

Vpi = vitesse de l'onde P Vsi = vitesse de l'onde S Pl = masse volumique i = indice de couche O = angle d'incidence. Les équations ( 1) et ( 2) sont évidemment les deux équations fondamentales du déplacement des ondes dans une formation souterraine et elles sont valables pour des milieux isotropes avec un indice de couche i= 1 pour le milieu incident et i= 2 pour le milieu sous-jacent Les équations ( 3) à ( 17) définissent simplement des variables intermédiaires. A titre d'exemple des calculs associés, si 0 = 00 (incidence normale), le coefficient A Pr de réflexion de

l'onde P est égal à environ -0,16 et + 0,16, respective-

ment. La&figure 3 illustre la variation du coefficient de réflexion en fonction de l'angle d'incidence O pour

le modèle à trois couches montré sur la figure 2.

Il convient de noter que les traits pleins 20 et 21 illustrent les effets de la réflexion (et de la transmission, par omission) sur le haut et à la base du sable à gaz En ce qui concerne la courbe 20, pour O = 00, il convient de noter que Apr est égal à -0,16, tandis que,

pour 0 = 400, la valeur de Apr devient environ égale à -0,28.

Autrement dit, il se produit une variation étonnamment importante du coefficient de réflexion en fonction de l'angle d'incidence, la plus forte variation apparaissant

entre O = 200 et O = 400.

Pour la couche inférieure, la courbe 21, qui indique la réflexion sur le dessus du sable à gaz (figure

2), varie au même rythme, mais suivant un signe opposé.

Autrement dit, à 6 = O b, Apr est d'environ + 0,16 et à O = 400, Apr est d'environ + 0,26 Comme précédemment, la plus forte

variation de Apr apparait entre 0 = 200 et O = 400 En consé-

quence, l'amplitude de l'onde sismique réfléchie par ce

modèle augmente d'environ 70 % sur la plage d'angle d'inci-

dence indiquée, c'est-à-dire sur les 40 de progression représentés. Bien que des angles d'incidence égaux à 40 puissent sembler légèrement trop grands pour établir un profil de réflexion (jusqu'à présent, la plupart des données captées au-delà de 30 étant considérées comme

inutiles et supprimées), l'expérience a cependant à pré-

sent démontré que les données de réflexion peuvent arriver et arrivent réellement à des angles de réflexion supérieurs à 30 Par conséquent, les angles d'incidence doivent être déterminés,et le procédé à rayon direct pour estimer de

tels angles d'incidence (utilisant le déport profondeur-

réflecteur et tir-détecteur, ainsi que tir-groupe) est utile. La figure 4 est un autre graphique associé à un modèle à trois couches analogue à celui montré sur la figure 2, mais dans lequel le sable contenant du gaz est enterré profondément au-dessous de la surface du sol Les valeurs pour le modèle à trois couches de la figure 2 sont de nouveau utilisées, sauf que la variation de vitesse du schiste au sable n'est-que de 10 %, soit de 3000 m/s à 2700 m/s Comme représenté, les courbes 25 et 26 sont encore plus significatives: les deux courbes semblent augmenter d'amplitude audelà des 400 de variation de l'angle d'incidence Cependant, les résultats obtenus sur

le terrain n'ont pas permis de vérifier encore ces cons-

tatations, car le coefficient de Poisson dans de tels

sables à gaz peut être fortement affecté par la profon-

deur. La figure 5 est un diagramme qui représente une technique "d'adressage" de données telle que mise en oeuvre dans la présente invention Sur cette figure, les traces sont générées au moyen d'un réseau de tir en bout de 48 détecteurs, la source et les détecteurs progressant d'un intervalle de détecteur par point de tir Le résultat

est une section sismique de sommation en couverture multi-

ple répétée 24 fois Il convient en outre de noter que chaque pointcentral est associé à 24 traces distinctes

de déport variable.

Pour mieux comprendre la nature de la figure 5, on suppose que les sources 51, 52 Sn sont disposées successivement aux points de tir SPJT SP 2 S Pn, en haut de la figure On suppose également que les détecteurs sont placés en alignement avec les sources, c'est-à-dire sur la même ligne de prospection A, aux emplacements D 1 D 2 Dm des détecteurs Après que chaque source a été actionnée, des réflexions sont reçues par les détecteurs, dans les positions représentées Ensuite, par la technique du "roulement", les dispositifs comprenant les sources et les détecteurs peuvent être déplacés dans la direction B de la ligne de prospection A et le processus peut être répété pour produire une série de traces Ces dernières sont associées à des points centraux situés à mi-distance entre les paires respectives détecteur-source Sur la figure, on suppose que la source 51 a été placée au point de tir S Pl et excitée A mi-distance entre le point S Pl et chacun des détecteurs, en D, D 2 Dm, se trouvent une série de points centraux C 1, C 2 " Cn* Ces derniers sont associés

chacun à une trace A cet égard et pour trouver une meil-

leure description de telles techniques, on peut se référer

au brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 597 727 Par des corrections statiques et dynamiques appropriées, on

peut mettre en relation les données avec les points cen-

traux communs situés à mi-distance entre les sources ponc-

tuelles individuelles et les détecteurs, comme décrit dans

le brevet précité.

Cependant, grâce à une telle technique mise en oeuvre sur le terrain, les données obtenues produisent 24 traces distinctes associées au même point central C 1 Cn Pour indexer ("adresser") correctement ces traces en

fonction de plusieurs facteurs comprenant le déport hori-

zontal et la position du point central, on utilise un

diagramme de sommation 44.

La figure 6 représente en détail le diagramme

de sommation 44.

Comme représenté, le graphique 44 est un dia-

gramme dans lequel les traces sont associées soit à plusieurs lignes obliques communes de profil PL 1, PL 2, soit à une série de déports communs et de positions communes de points centraux, espacés de 90 Pourune meilleure représentation, on considère un seul point de tir, par exemple le point SP 1, et un seul dispositif à détecteurs comportant des détecteurs D 1, D 2 Dm de la figure 6, placés le long de la ligne A de prospection On suppose qu'une source est disposée au point de tir S Pl et qu'elle est ensuite actionnée Le dispositif des détecteurs et des sources est avancé par "roulement" le long de la ligne A de prospection, dans le sens B, l'avance s'effectuant

d'un poste par déclenchement Ensuite, après qu'une détec-

tion a été effectuée et si la configuration résultante des points centraux est tournée de l'angle 46, de 450, vers la ligne de profil PL 1 et projetée au-dessous du dispositif comme montré sur la figure 6, en fonction de valeurs communes de déport et des positions des points centraux, on obtient le diagramme 44 de la figure 6 Une

trace donnant l'amplitude en fonction du temps est évidem-

ment associée à chaque point central et, à des fins didac-

tiques, on peut considérer que cette trace est projetée

le long d'une ligne normale au plan de la figure.

Il convient de souligner que les points centraux

présents sur les figures 5 et 6 sont situés géographique-

ment le long de la ligne de prospection A, en alignement avec les sources ponctuelles SP 1, SP 2 Lorsque les traces localisatrices sont produites, le diagramme 44 facilite le maintien d'un "indicateur" sur chaque trace résultante Lorsque le dispositif à détecteurs et les sources sont avancés d'un poste par roulement et que l'opération est répétée, une autre série de traces est produite en association avec des points de centrage situés sur une nouvelle ligne de profil PL 2 Autrement dit, bien

* que les points centraux soient encore associés géographi-

quement dans des positions situées le long de la ligne de prospection A de la figure 5, par une rotation de l'angle 46, la nouvelle configuration de points centraux

C 1 ', C 2 ' Cn' peut être alignée horizontalement et ver-

ticalement avec les points centraux produits précédemment.

Autrement dit, à des valeurs communes de déport (en aligne-

ment horizontal), certains points centraux sont alignés, à savoir le point central C 1 avec le point C 1 ', comme montré; en outre, le point C 2 est aligné avec C 2 t, etc.

De plus, des traces possèdent des points centraux communs.

Autrement dit, en des points centraux communs (en aligne-

ment vertical), le point central C 2 est aligné avec le point central C 1, et les points centraux C 3, C 2 ' et Ci'

sont alignés de façon similaire Ainsi, à l'aide du dia-

gramme 44, chaque trace associée à un point central peut être aisément "adressée" en ce qui concerne:

(i) sa position géographique réelle (c'est-à-

dire le long des lignes pointillées perpendiculaires aux lignes diagonales de profil PL,, PL 2 le long de lignes de positions communes LL 1 V LL 2), afin que sa position réelle sur le terrain soit de la même manière aisément connue; (ii) son association avec d'autres traces le long des lignes communes de déport horizontal COL 1, COL 2 COLX; et (iii) son association avec encore d'autres traces le long de lignes verticales communes de position de points centraux CPL 1, CPL 2 De plus, "l'adressage" des traces permet à ces dernières d'être aisément améliorées, par exemple par l'utilisation d'une projection d'amplitude (du collecteur

de traces) vers de nouvelles positions de déport "rappro-

ché" et "éloigné", comme montré sur les figures 7 et 8.

En bref, comme indiqué sur les figures 7 et 8, en utilisant uniquement la variation d'amplitude entre les déports rapproché et éloigné, l'interprétateur 'peut déterminer plus aisément des caractéristiques exploitables telles que la

présence potentielle d'hydrocarbures fluides et la litho-

logie des milieux favorables, tout en réduisant le nombre de paramètres demandés pour obtenir une représentation

valable de telles données.

A présent, d'une façon plus détaillée, les figures 7 et 8 sont des organigrammes représentatifs d'un processus commandé par un calculateur, dans lequel les fonctions demandées par le procédé de la présente invention peuvent être aisément assurées En préalable aux étapes montrées

sur la figure 7, on suppose qu'une section de données sis-

miques a été analysée en ce qui concerne les "points

brillants"; de tels événements sont connus par la posi-

tion géographique et/ou sur une base-temps/profondeur;

et les traces ont été corrigées dynamiquement et statique-

ment comme décrit précédemment.

Les étapes de la figure 7 consistent à générer des adresses pour les données, à savoir une adresse de déport commun produite de la manière montrée sur la figure 2, une adresse de point central commun et une adresse de position géographique réelle, également de la manière indiquée sur-la figure 2 Ces opérations sont indiquées en A et comprennent plus particulièrement la génération d'indicateurs d'adresse pour toutes les traces corrigées donnant l'amplitude en fonction du temps, provenant des collecteurs et comprenant des valeurs de déport horizontal

associées à des paires particulières source-détecteur pro-

duisant chaque trace et une position de point central également associée Ensuite, les traces rapprochée et éloignée (et finalement des sections de ces traces) sont

générées sur la base d'une relation analytique qui effec-

tue d'abord la meilleure approximation de la variation réelle d'amplitude en fonction du déport dans chaque collecteur de traces, sur une série d'échantillons de temps, puis qui détermine les amplitudes projetées des traces rapprochée et éloignée sur la base de la forme fonctionnelle de la courbe la mieux adaptée Ces opérations sont indiquées en B sur la figure 7 Enfin, les sections générées rapprochée et éloignée sont représentées côte à côte afin que le caractère de l'événement d'amplitude

intéressante soit indiqué en fonction des valeurs chan-

geantes des points centraux Si le caractère de l'événe-

ment change brusquement des sections rapprochées vers les

2 544870 O

sections éloignées (normalisées sur les valeurs des points centraux communs), il existe alors une probabilité élevée que l'événement indique la présence de couches géologiques contenant des hydrocarbures De plus, la lithologie des couches favorables est aisément déterminée sur la base de la supposition et des opérations décrites en détail

dans les demandes précitées, et moins en détail ci-dessous.

D'une façon plus détaillée, après que les adres-

ses ont été générées, les amplitudes de traces voisines io provenant de chaque collecteur peuvent &tre réindexées en fonction du temps et du dêport Autrement dit, pour un échantillon de temps, par exemple l'échantillon de temps T 1, du collecteur G 1 de traces, toutes les amplitudes associées à cet échantillon sont d'abord réindexdes en

fonction du déport (si elles ne sont pas déjà ainsi ordon-

nées, voir figure 9 A) Ensuite, les données produites,

indiquant l'amplitude en fonction du déport, sont compa-

rées à une série de fonctions analytiques et le "meilleur calage" est déterminé sur la base d'une analyse par moindres carrés Autrement dit, l'équation linéaire ou quadratique correspondant au meilleur calage des données est celle dans laquelle la somme des carrés des distances (associées

aux amplitudes du collecteur de traces) est minimale.

Pour simplifier l'étape consistant à effectuer le meilleur ajustement de la forme des données réelles sur une équation linéaire ou quadratique spécifiée, on spécifie habituellement trois fonctions mathématiques une équation linéaire de la forme A (x} = C O + C 1 x; et des équations quadratiques de la forme A (x) = C O + C 2 x 2 et A (x) = Co + C 1 x = C 2 x, o A (x) est la variation d'amplitude des données en fonction du déport et C 0, C 1 et C 2 sont des constantes déterminées par des méthodes normalisées par matrices pseudo-inverses, utilisables

classiquement dans le domaine du traitement sismique.

Après que le meilleur calage des données associées à l'échantillon de temps T 1 a été réalisé, les valeurs d'amplitude de déports rapproché et éloigné sont produites sur la base de la forme fonctionnelle de l'équation du meilleur calage (voir figure 9 B) Les données sont ensuite mémorisées Puis, après que les amplitudes de déports rapproché et éloigné, associées aux échantillons de temps restants T 2 * Ti du collecteur G 1, ont été produites, le processus est répété pour les collecteurs voisins G 2 G Sur la figure 9 B, on donne l'amplitude en fonction du déport (X) et on indique en A (O) la projection du déport rapproché et en A (L) la projection du déport éloigné. Pour produire des traces de déports rapproché et éloigné (et finalement-des sections de ces traces),

il faut choisir de nouvelles valeurs de déports sur les-

quelles les données du terrain sont-projetées (ces valeurs étant évidemment extérieures au groupe de déports associés aux traces de chaque collecteur initial) Dans le cas de la position de déport rapproché, le choix porte sur un un-zéro classique (figure 9 B) Autrement dit, pour les équations linéaires ou quadratiques indiquées précédemment,

x est posé comme étant égal à zéro et les solutions d'am-

plitude en fonction des différents échantillons de temps T 1 T sont déterminées Bien que dans le processus de production des données de traces rapprochées, le choix puisse être considéré comme étant relativement évident / c'est-à-dire, poser X égal à zéro dans l'une ou l'autre des équations (i), (ii) et (iii)_ 7, tel n'est pas le cas de la détermination de la section et de la trace de déport éloigné. Pour générer de telles traces de déports éloignés et de telles sections, les valeurs de déport choisies doivent non seulement être constantes et extérieures à l'ensemble des valeurs de déport habituel du collecteur commun (comme dans le traitement des traces rapprochées), mais elles doivent également être communément acceptables pour l'homme de l'art A cet égard, des déports muets tels qu'utilisés dans le traitement sismique classique, se sont avérés appropriés Des positions de déport associées à des angles communs d'émergence de fréquence convenable sont également utiles De cette manière, les valeurs de déport

ú 544870

choisies à des fins de projection éloignée sont des valeurs qui (i) soit sont associées classiquement au processus consistant à exclure, des parties précédentes des traces de déport, les signaux dominés par l'énergie de réfraction, soit (ii) sont associées à des angles d'émergence tels que de longues traces de déport associées ont une fréquence qui n'est pas notablement inférieure à celle des traces voisines. Cependant, les coordonnées spatiales des traces finales ne sont pas des coordonnées de déport, mais en fait,

un emplacement de point central qui est commun au collec-

teur commun à partir duquel les traces rapprochées et éloignées sont produites Par conséquent, les graphiques

qui en résultent permettent d'effectuer aisément une corré-

lation avec les adresses réelles du terrain.

Dans la mise en oeuvre des processus indiqués ci-dessus, à-grande vitesse, un calculateur numérique complètement programmé peut être utile et constitue, de plus, le meilleur mode de mise en oeuvre de la présente invention Cependant, des systèmes électromécaniques bien connus de l'homme de l'art peuvent également être utilisés Dans tous les cas, les traces de terrain doivent d'abord subir une correction statique et dynamique avant

de pouvoir être affichées en fonction du déport pour déter-

miner leur potentiel en temps que réserve de gaz De telles techniques de correction sont bien connues de l'homme de

l'art et décrites, par exemple, dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique No 2 838 743 qui porte sur un dispositif et un procédé mécaniques Les traitements-modernes utilisent actuellement des calculateurs numériques convenablement programmés pour effectuer cette tâche, calculateurs dans lesquels les mots de données sont indexés en fonction, entre autres, de l'amplitude, du temps, de la hauteur de référence, de la position géographique, du déport de groupe, de la vitesse et sont manipulés pour corriger le déport angulaire et horizontal On peut se reporter à cet effet au brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 731 269 qui a trait à un programme mis en oeuvre par ordinateur, du type décrit ci-dessus Un équipement électromécanique de tri et de sommation est également bien connu de l'homme de l'art et constitue le moyen le plus ancien pour éliminer les parasites On peut se reporter à cet effet, par exemple, aux brevets des Etats-Unis d'Amérique donné ci-après, qui portent sur des techniques de tri et de sommation, ainsi que sur des techniques d'orientation de faisceau, à savoir les brevets N' 3 597 727, N O 3 806 863, N' 3 638 178, N O 3 346 840, N' 3 766 519, N O 3 784 967, No 3 149 302

et N O 3 149 303.

La figure 10 représente les éléments particuliers d'un système de calcul destinés à la mise en oeuvre des opérations indiquées sur les figures 7 et 8, 9 A et 9 B. Bien que de nombreux systèmes de calcul soient disponibles pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, pour mieux illustrer les opérations effectuées au coût le plus

faible par instruction, il est représenté à titre indica-

tif un système 50 à microcalculateur, décrit en détail ci-

après Le système 50 de la figure 10 peut être constitué de matériel produit par de nombreux constructeurs et, à cet effet, on peut utiliser avantageusement des éléments produits par la firme Intel Corporation, Santa Clara, Californie Cependant, lorsque l'on dispose d'un centre de traitement de données sismiques, un système de calcul à gros ordinateur (tel qu'un ordinateur du type IBM 370/65) est habituellement déjà en place et, par conséquent, pour

la plupart des applications utilisant la présente inven-

tion, un tel système devient le meilleur mode de mise en

oeuvre de l'invention.

Le système 50 peut comporter une unité centrale

de traitement 51 commandée par une unité 52 de commande.

Deux unités de mémorisation 53 et 54 sont reliées à l'unité centrale de traitement 51 par un bus 55 L'unité 53 de

mémorisation de programme enregistre des instructions des-

tinées à diriger des activités de l'unité centrale de traitement 51, tandis que l'unité 54 de mémorisation de

données contient des données (telles que des mots de don-

nées) en relation avec les données sismiques produites par le système de saisie de données sur le terrain Etant donné que les traces sismiques contiennent de graindes quantités de données sous forme de bits, une unité auxiliaire 55 ' de

mémorisation peut être prévue L'unité centrale de traite-

ment 51 peut accéder rapidement aux données enregistrées par l'adressage de l'accès d'entrée particulier, à savoir l'accès 56 montré sur la figure 10 D'autres accès d'entrée

peuvent également être prévus pour recevoir une informa-

tion supplémentaire telle que demandée, en provenance d'un équipement extérieur classique bien connu de l'homme de l'art, par exemple des disques souples, des lecteurs de bande de papier, etc, y compris un équipement relié par une interface d'entrée 57 à un clavier 58 associé à de tels dispositifs A l'aide de signaux d'entrée d'horloge, le circuit 52 de commande maintient le cycle approprié

d'opérations demandées pour tout travail de traitement.

Après qu'une-instruction a été extraite et décodée, le circuit de commande émet les signaux appropriés (vers des unités aussi internes qu'externes) afin de déclencher

l'action de traitement appropriée, comme décrit précédem-

ment.

Outre qu'il effectue des projections mathémati-

ques des données de traces de chaque collecteur initial et qu'il affiche ces projections suivant une disposition

côte à côte, le système 50 peut également tester le con-

tenu des projections vis-à-vis de certaines orientations connues dans les données d'origine afin de mieux localiser, par exemple, la présence potentielle d'hydrocarbures et/ou

la lithologie de la formation souterraine prospectée.

De telles décisions ont trait à certaines relations pro-

pres aux données.

Il convient de noter que les demandes de brevets

antérieures telles que celles indiquées précédemment indi-

quent que des zones d'accumulation d'hydrocarbures gazeux peuvent être identifiées avec précision en déterminant si des premiers événements d'intensité élevée existent dans les collecteurs de traces concernés, puis si les événements peuvent être associés à la présence d'hydrocarbures gazeux, à savoir en répondant par l'affirmative à la question "l'amplitude de tels événements change-t-elle progressivement en fonction du déport horizontal?" Une telle conclusion implique une étape préalable au cours de laquelle les événements concernés (provenant d'un collecteur en même temps qu'un même événement d'un autre collecteur) sont comparés l'un à l'autre S'il apparaît une variation

décelable du caractère d'amplitude de l'événement con-

cerné, à savoir une inversion de la tendance à la multi-

plication ou à la démultiplication, la conclusion selon

laquelle cette variation est due à la présence d'hydro-

carbures gazeux a une grande probabilité d'être vraie.

Après une interrogation effectuée au moyen d'une table de consultation, le caractère lithologique des couches

géologiques sous-jacentes peut également être déterminé.

De telles décisions et les résultats de ces décisions sont commandés automatiquement par le système Après avoir capté et codifié les amplitudes du ou des événements intéressants, c'est-à-dire la projection

des amplitudes rapprochées et éloignées par l'intermé-

diaire du calage par les moindres carrés, le système 50 peut également déterminer automatiquement leur tendance à la multiplication ou à la démultiplication, détermine si la tendance est de sens inverse aux données calculées précédemment, et, suivant qu'une inversion de sens ou non est détectée (on suppose qu'elle l'a été), le système 50 souligne l'inversion, puis il compare son sens à une table lithologique à variable unique afin

d'indiquer à la fois le potentiel gazéifère et la litho-

logie des couches géologiques En ce qui concerne l'opé-

ration effectuée sur cette dernière table, elle comprend une fonction de consultation dans laquelle la tendance

à la multiplication ou à la démultiplication de la direc-

tion d'amplitude (avec le déport) des collecteurs indi-

viduels déclenche l'impression d'un indicateur lithologi-

que approprié.

Pour émettre l'information, le système 50 peut comporter une imprimante 59 au moyen de laquelle les résultats des étapes de détermination lithologiques, par exemple (résultats de l'interrogation de la table de

consultation lithologique) peuvent être imprimés.

Cependant, une unité 60 à disques, pouvant mémoriser momentanément les données, constitue une unité

de sortie plus utile Ensuite, un traceur numérique indé-

pendant, capable de produire une série d'affichages, est

utilisé avec les données enregistrées sur l'unité à dis-

ques 60 De tels traceurs sont communs et un modèle approprié de traceur peut comprendre un tube à rayons cathodiquescommandé par calculateur, destiné à regrouper

optiquement sur du papier photographique, en tant qu'élé-

ment d'affichage, les données sismiques 3 rîivement décrit, dans un tel tracteur, les données sont converties en signaux de déviation du tube à rayonscathodiques; le faisceau

résultant est tracé sur l'écran du tube et l'enregistre-

ment regroupé optiquement de l'événement est réalisé, par exemple au moyen d'un film photographique Après qu'un nombre prédéterminé de lignes voisines ont été tracées, le film est traité dans un laboratoire photographique et des tirages sont renvoyés aux interprétateurs pour être revus.

EXEMPLES

Les possibilités de diagnostic offertes par le procédé de l'invention seront mieux illustrées par les

exemples donnés ci-après.

Exemple I

Des données sismiques sont obtenues dans la vallée de Sacramento, Californie Ces données, sous forme de sommation en couverture multiple, sont indiquées sur

la figure 11 Trois puits de découverte (situés sensible-

ment en CP-109, CP-98 et CP-85) pénètrent dans du sable

de 30 mètres qui est presque totalement saturé de gaz.

La partie développée du terrain s'étend d'environ CP-75 à CP-130 Du gaz apparaît à une profondeur d'environ

2100 mètres, ce qui correspond à un temps d'environ 1,7 se-

conde sur les graphiques.

Les sections des traces projetées rapprochée et

éloignée 80 et 81 sont montrées sur les figures 12 et 13.

Il convient de noter, en comparant les sections, que l'amplitude audessus des régions et des profondeurs intéressantes augmente avec le déport des graphiques, et, de plus, est bien en corrélation avec la découverte de gaz concerné.

Exemple Il

Les données sismiques sont également obtenues

en Alaska, et sont représentées sous le format de groupe-

ment en position miroir de la figure 14 Les puits de découverte sont situés sensiblement en CP-140 et CP-110 et ils pénètrent dans une série de veinules contenant des

hydrocarbures gazeux.

Le domaine s'étend d'environ CP-105 à CP-150.

Du gaz apparaît à une profondeur d'environ 1050 mètres, ce qui correspond à un temps d'environ 0,9 seconde sur

les graphiques.

Des sections de traces projetées rapprochée et

éloignée 84 et 85 sont montrées sur les figures 15 et 16.

Une comparaison des sections indique que les amplitudes au-dessus des régions et des profondeurs intéressantes augmentent avec le déport dans les graphiques, et, de plus,

correspond bien à la découverte de gaz concerné.

Il convient en outre de noter que l'invention n'est pas limitée aux formes particulières de réalisation décrites dans le présent mémoire, car des variantes sont évidentes.

Par exemple, des enveloppes peuvent être pro-

duites pour les amplitudes de chacune des traces rappro-

chée et éloignée par la mise en oeuvre d'un traitement de calcul de moyenne classique (à savoir l'utilisation de la moyenne quadratique de nombreuses valeurs d'amplitude

associées aux petites ondes de O et 90 des données enre-

gistrées, c'est-à-dire l'utilisation de plusieurs échan-

tillons d'amplitude sur plusieurs échantillons de temps, d'abord à une phase de 00, puis en déphasage de 90 ), suivi de la soustraction des enveloppes produites (l'une de l'autre) en fonction de la position commune des points centraux L'enveloppe de différence qui en résulte est plus fiable, car un seul segment quelconque est égal à la moyenne de plusieurs valeurs d'amplitude prises sur de nombreux échantillons de temps Par conséquent, les para- sites présents dans la section d'origine tendent à être supprimes. De plus, il convient de noter que les techniques de précision mentionnées précédemment pour déterminer des projections de traces rapprochée et éloignée peuvent également utiliser des équations matricielles de la forme suivante.

Pour l'utilisation d'équations de matrices pseudo-

inverses, on suppose N traces par collecteur, présentant des déports Xj et des amplitudes Aj, utilisables pour le traitement, et on suppose également que les fonctions analytiques sont de la forme décrite précédemment, à savoir: A(j) = CO + Clx (B) A(j) = CO + C 2 x 2 (C) A(j) = C O + Clx + C 2 x 2 (D) Pour l'équation (C), la solution par les moindres carrés, sous forme de matrice, pour les constantes C 0 et C 2, est: CO N Z Xi 2 -1 Ai C 2 úXi 2 úxi 4 E Ai Xi 2 Soit:

4 2)2

DET = N E Xi (E Xi 22 Ensuite, on peut davantage simplifier l'évaluation des

constantes C O et C 2.

c o=EX 4 Ai ZX 2 E z Aix O DET DET ixi C= X 2 Z Ai -N E Ai Xi 2 c 2 DET Lorsque les amplitudes des traces rapprochée et-éloignée sont projetées, ce procédé implique une substitution d'une valeur de déport finie, c'està-dire une valeur de déport Xp, dans les équations précédentes, comme suit: Projection au déport Xp: A(Xp) = CO + C 2 Xp 2 EX 4 E Ai DET + N Xp Ai Xi 2 DET = Z Wi Ai o -X 4Xp 2 zx 2N Xp 2Zx 2 i 2 Wi M Z_

DET DET

et Wi= KO O + K 2 xi 2 De plus, étant donné que les constantes K O et K 2

sont aisément estimées, l'équation (C) peut être rapide-

ment résolue.

D'une manière analogue, les équations (B) et (D) peuvent également être résolues Pour l'équation (B), par exemple, l'application de la matrice précédente donne une projection à Xp de la formule: A (M) = E Wj Aj ou Soit DET = N o X 2 _ (EX)2 Wi_ EX 2 _Xp ZX + Xp X xi

XDET DET

ou Wi = Ko + K 1 Xi 0 1 Il convient de noter que dans la forme indiquée ci-dessus, si la position de déport projeté est environ égale aux deux tiers de la valeur de déport maximal, on a alors: Xp = EX 2/EX z 2/3 Xmax; Ko = O; et Wi = Kl Xi De même pour l'équation (D), l'application de la matrice ci-dessus donne une projection de X de la forme: p A(Xp) = Wi Ai ou Wi = KO + K 1 xi + K 2 Xi et K's = I (Z Xi, E Xi 2, Z Xi 3, E Xi 4 Xp, N) S ' A la suite des points A et B de l'organigramme de la figure 7, ces points étant décrits précédemment, le point C consiste à classer les traces rapprochée et éloignée (et des sections de ces traces) afin que des événements présents dans les traces indiquent à la fois le potentiel

gazéifère et la lithologie des couches géologiques asso-

ciées En ce qui concerne l'organigramme de la figure 8, le point A est analogue au point A de l'organigramme de la figure 7 En B, on détermine, pour un échantillon de temps T 1 T d'un collecteur G 1 G, toutes les amplitudes en fonction du déport En C, on détermine le meilleur calage des amplitudes produites pour une série de fonctions analytiques En D, on détermine les valeurs des amplitudes de déports rapproché et éloigné sur la base de la forme fonctionnelle de la fonction de meilleur calage L'étape de décision E consiste à déterminer si l'échantillon de temps est T Si la réponse est non, on revient à l'étape B en passant par une étape F qui indique une répétition pour un nouvel échantillon de temps pour le collecteur G 1 G Si la réponse est oui, on passe à une étape G de mémorisation de données, puis à une étape de décision H dans laquelle il est déterminé si le collecteur est G Si la réponse est non, on revient à l'étape F, et si la réponse est oui, on passe à une étape I consistant à représenter une série de traces mémorisées éloignées et rapprochées sous la forme de sections sismiques adjacentes, toutes les sections étant normalisées par rapport à des

coordonnées de points centraux communs.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour déterminer des caractéristiques

exploitables de couches géologiques du sol par l'utilisa-

tion d'événements d'amplitude d'intensité élevée dans des enregistrements sismiques, caractérisé en ce qu'il consiste: (a) à produire des données sismiques comprenant un enregistrement de signaux provenant de discontinuités

acoustiques associées auxdites couches géologiques con-

cernées, les données étant obtenues par la mise en place et l'utilisation d'un réseau de sources ( 51 Sn) et de détecteurs (D 1 Dm) tel que les points centraux entre des paires choisies de sources et de détecteurs forment une série de points centraux qui suivent une ligne de prospection (A), les signaux enregistrés étant les signaux de sortie des détecteurs; (b) à l'aide de moyens de traitement automatisés, à corriger statiquement et dynamiquement les signaux enregistrés pour former des traces corrigées de manière que chacune d'elles soit associée à un point central situé

horizontalement à mi-distance entre une source et un détec-

teur d'une paire de laquelle la trace corrigée provient initialement; (c) à l'aide de moyens automatisés de traitement, à indexer lesdites traces corrigées afin que chacune d'elles soit identifiée dans sa relation avec des traces voisines sur la base de variations progressives de la position du point central commun; (d) à déterminer, parmi une série de fonctions analytiques de caractère mathématique connu, le meilleur calage de l'amplitude en fonction de variations du déport horizontal d'un collecteur desdites traces corrigées, ce collecteur de traces étant identifié avec une position de point central commun et un ensemble de valeurs de déport horizontal variant progressivement;

(e) à prévoir une amplitude rapprochée et éloi-

gnée en fonction des projections des traces dans le temps pour ledit collecteur de traces corrigées, en de nouveaux

emplacements de déport, sur la base de la fonction analyti-

que du meilleur calage, lesdites projections prévues des traces de déports rapproché et éloigné étant identifiées avec des positions de déport tombant de part et d'autre dudit ensemble de valeurs variables de déport horizontal

(f) à afficher une première série desdites pro-

jections de traces de l'étape <e) associées à des posi-

tions de déport rapproché, côte à côte avec une seconde série de projections de traces également de l'étape (e) associées à des positions de déport éloigné, les première

et seconde séries de traces affichées étant toutes asso-

ciées au moins aux mêmes groupes généraux communs de points centraux afin qu'une variation progressive d'un événement d'amplitude d'intensité élevée desdites traces affichées soit identifiée en tant que fonction d'une

variation progressive des valeurs des points centraux.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première série de fonctions analytiques de caractère mathématique connu de l'étape (e) est choisie parmi un groupe de fonctions linéaires et quadratiques de la forme: A(x) = C 0 + C 1 x; A(x) = C O + C 2 x 2 et A(x) = C O + C 1 C 2 x o A(x) est l'amplitude de la trace projetée en fonction

du déport x, et C 0, C 1 et C 2 sont des constantes détermi-

nées par des étapes classiques de traitement sismique.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sélection de ladite fonction analytique de caractère mathématique connu de l'étape (d) est basée sur un ajustement par les moindres carrés de ladite fonction du meilleur calage à ladite amplitude en fonction des

variations de déport dudit collecteur de traces corrigées.

4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé

en outre en ce que l'étape (e) consistant à prévoir l'am-

plitude rapprochée et éloignée en fonction des projections de traces de déport pour chacun desdits collecteurs de traces corrigées est déterminée par la résolution de ladite fonction analytique du meilleur calage pour des valeurs de déports rapproché et éloigné choisies à l'avance, à

l'aide de constantes déterminées par des étapes de trai-

tement classiques.

5 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des projections de traces de l'amplitude

rapprochée en fonction du déport de l'étape (e) est déter-

minée par résolution de ladite fonction analytique choisie pour un emplacement de déport rapproché X = O et à l'aide de constantes déterminées par des étapes de traitement classiques. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé

en ce que chacune desdites projections de traces d'ampli-

tude éloignée en fonction du déport de l'étape (e) est

déterminée par la résolution de ladite fonction'analyti-

que choisie pour la position de déport éloigné x = la posi-

tion de déport muet pour le traitement en couverture mul-

tiple desdites traces corrigées.

7 Procédé selon la revendication 4, caractérisé

en ce que chacune desdites projections des traces d'ampli-

tude rapprochée en fonction du déport de l'étape (e) est déterminée par la résolution de ladite fonction analytique du meilleur calage pour la position de déport éloigné x = la position de déport utilisée pour le traitement en

couverture multiple desdites traces corrigées afin d'éta-

blir un angle d'émergence qui produise une distorsion

minimale acceptable des traces.

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'angle d'émergence de la distorsion minimale acceptable des traces est compris entre 40 et 500, mesuré par rapport à une verticale, perpendiculaire à un niveau

horizontal de rejet.

9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il consiste également à (g) déterminer le carac-

tère lithologique des couches géologiques sur la base du

sens de la variation progressive de l'événement d'ampli-

tude entre les première et seconde séries de projections

de traces.

Procédé selon la revendication 9, dans lequel

l'étape (g) est en outre caractérisée en ce qu'elle con-

siste (a) à observer que l'événement d'amplitude concerné s'accroit de la première série de traces à la seconde série, et (b) à en conclure quele caractère lithologique des couches géologiques est probablement un grès ( 11) sous-jacent à

un schiste imperméable ( 12).

11 Procédé selon la revendication 9, dans lequel

l'étape (g) est en outre caractérisée en ce qu'elle con-

siste (a) à observer quel'événement d'amplitude intéressant diminue de la première série de traces vers la seconde série, et (b) à en conclure que le caractère lithologique des

couches géologiques est probablement un calcaire sous-

jacent à un schiste imperméable.

12 Procédé pour transformer un enregistrement sismique multitrace d'origine en une section sismique améliorée, présentant de plus grandes possibilités en ce qui concerne la présence potentielle d'hydrocarbures fluides et/ou la nature lithologique d'événements d'amplitude

d'intensité élevée en relation avec des réflexions prove-

nant de couches géologiques souterraines, la section sismique améliorée étant constituée de plusieurs traces d'amplitude en fonction de points centraux et du temps, l'enregistrement d'origine étant constitué de plusieurs traces sismiques d'amplitude en fonction de coordonnées horizontales et du temps, chacune des traces correspondant

à une énergie provenant d'une paire particulière source-

détecteur de déport horizontal connu et dont la position du point central est connue, et représentant, en partie,

des réflexions d'événements provenant des couches géologi-

ques souterraines, ledit procédé de conversion étant caractérisé en ce qu'il consiste (a) à classer les traces d'origine sur la base de valeurs de déport horizontal communes, mais variant progressivement et sur la base de positions de point centraux communs, mais variant progressivement, afin que chaque trace résultante soit identifiée par une position de point central commune à au moins une autre trace et par une valeur connue de déport horizontal 9 (b) à déterminer parmi une série de fonctions analytiques de caractère mathématique connu, le meilleur calage d'une amplitude en fonction de variations de dàport de chaque trace résultante et de ladite autre trace; (c) à prévoir des projections de traces d'ami plitude rapprochée et éloignée en fonction du déport pour

ladite trace résultante et une autre trace, dans de nou-

velles positions de déport, sur la base de ladite fonction analytique du meilleur calage, les projections prévues de traces de déport rapproché et éloigné étant identifiées avec des positions de déport tombant de part et d'autre dudit ensemble de valeurs variables de déport horizontal; (d) à afficher une première série desdites projections de traces de l'étape (c) associées à des positions de déport rapproché, côte à côte avec une seconde série de projections de traces, également de l'étape (c), associées à des positions de déport éloigné,

pour former au moins un segment de ladite section sismi-

que améliorée, les première et seconde séries de traces affichées étant toutes associées au moins au même groupe commun général de points centraux afin qu'une variation progressive d'un événement d'amplitude d'intensité élevée dans lesdites traces affichées soit identifiée comme une fonction d'une variation progressive des valeurs des points centraux.

13 Procédé selon la revendications, caractérisé

en ce que la fonction analytique du meilleur calage de caractère mathématique connu de l'étape (b) est choisie parmi un groupe d'équations linéaires et quadratiques de la forme: A(x) = C ±C 1 x 2; A(x) = C O + C 2 x; et A(x) = C O + C 1 x + C x o A(x) est l'amplitude de la trace projetée en fonction

du déport x, et C 0, C 1 et C 2 sont des constantes détermi-

nées par des étapes de traitement sismique classiques.

14 Procédé selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que la sélection de la fonction analytique du meilleur calage de caractère mathématique connu de l'étape (b) est basée sur un ajustement par les moindres carrés de ladite fonction sur ladite amplitude en fonction des variations de déport ducollecteur de traces corrigées.

Procédé selon la revendication 13, carac-

térisé en outre en ce que l'étape (c) prévoyant des pro-

jections de traces d'amplitude rapprochée et éloignée en fonction du déport pour chaque trace résultante et ladite autre trace est déterminée par résolution de la fonction analytique du meilleur calage pour des valeurs de déport rapproché et éloigné choisies à l'avance, à

l'aide de constantes déterminées par des étapes classi-

ques de traitement.

16 Procédé selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que chacune desdites projections de traces d'amplitude rapprochée en fonction du déport de l'étape (c) est déterminée par résolution de ladite fonction analytique du meilleur calage pour une position de déport rapproché x = O et à l'aide de constantes déterminées

par des étapes de traitement classiques.

17 Procédé selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que chacune desdites projections de traces d'amplitude éloignée en fonction du déport de l'étape

(c) est déterminée par résolution de la fonction analyti-

que du meilleur calage pour la position de déport éloigné

x = la position de déport muet pour le traitement en cou-

verture multiple desdites traces corrigées.

18 Procédé selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que chacune desdites projections de traces d'amplitude éloignée en fonction du déport de l'étape (c) est déterminée par résolution de la fonction analytique du meilleur calage pour la position de déport éloigné x = la position de déport utilisée pour le traitement en

couverture multiple desdites traces corrigées afin d'éta-

blir un angle d'émergence qui produise une distorsion

minimale acceptable des traces.

19 Procédé selon la revendication 18, carac-

térisé en ce que l'angle d'émergence correspondant à une distorsion minimale des traces est compris entre 40 et 500, cet angle étant mesuré à partir d'une verticale per-

pendiculaire à un niveau horizontal réfléchissant.

Procédé selon la revendication 12, carac-

térisé par-l'étape supplémentaire (e) consistant à déter-

miner le caractère lithologique des couches géologiques

sur la base du sens de-la variation progressive de l'événe-

ment d'amplitude commun auxdites traces.

21 Procédé pour déterminer la présence poten-

tielle d'hydrocarbures et/ou la lithologie de couches géologiques dans le sol par l'utilisation d'événements d'amplitude d'intensité élevée dans des enregistrements sismiques, caractérisé en ce qu'il consiste (a) à produire des données sismiques, comprenant un enregistrement de signaux provenant de discontinuités acoustiques associées aux couches géologiques concernées, par la mise en place et l'utilisation d'un réseau de sources ( 51 Sn) et de détecteurs (D 1 Dm) tel que les points centraux entre des paires choisies de sources et de détecteurs forment une série de points situés sur une ligne de prospection (A), les signaux enregistrés étant les signaux de sortie des détecteurs; (b) à l'aide de moyens de traitement automatisés, à corriger statiquement et dynamiquement les signaux enregistrés pour former les traces corrigées afin que chaque trace corrigée soit associée à un point central situé horizontalement à mi-distance entre une source et un détecteur d'une paire de laquelle la trace corrigée provient initialement; (c) à l'aide de moyens automatisés de traitement, à indexer les traces corrigées afin que chaque trace corrigée soit identifiée par rapport à des traces voisines sur la base de variations progressives de la position du point central commun; (d) à déterminer, parmi une série de fonctions analytiques de caractère mathématique connu, le meilleur calage de l'amplitude en fonction de variations de déport horizontal d'un collecteur desdites traces corrigées, ce collecteur de traces étant identifié avec un emplacement de point central commun et un ensemble de valeurs de déport horizontal variant progressivement;

(e) à prévoir des projections de traces d'ampli-

tude rapprochée et éloignée en fonction du temps pour ledit collecteur de traces corrigées,-dans de nouvelles positions de déport, sur la base de ladite fonction analytique du meilleur calage, les projections prévues des traces de déports rapproché et éloigné étant identifiées avec des

positions de déport tombant de part et d'autre dudit en-

semble de valeurs variables de-déport horizontal; (f) à produire une première enveloppe desdites projections d'amplitude de traces de l'étape (e), associées aux positions de déport rapproché, et une seconde enveloppe d'amplitude desdites projections de traces de l'étape (e) associées aux positions de déport éloigné, et à soustraire

les deux enveloppes l'une de l'autre pour former une en-

veloppe de différence; (g) à afficher l'enveloppe de différence de l'étape (f) afin de représenter la variation d'amplitude

en fonction du temps sous la forme d'une fonction de coor-

données de points centraux afin qu'une variation progres-

sive d'un événement d'amplitude d'intensité élevée desdites traces affichées soit identifiée comme une fonction d'une

variation progressive des valeurs de points centraux.

22 Procédé selon la revendication 21, carac-

térisé en ce que l'étape (e) consistant à prévoir des projections de traces rapprochée et éloignée est réalisée conformément à la solution de l'équation générale A(x) = W A dans un format matriciel, o: Wj est une fonction qui varie avec l'équation

linéaire ou quadratique choisie qui s'ajuste le mieux aux-

dites variations d'amplitude en fonction du temps des collecteurs de traces et Aj est l'amplitude des collecteurs pour les échantillons de temps T 1 T.

23 Procédé selon la revendication 22, carac-

térisé en ce que l'étape (e) consistant à prévoir des amplitudes de projection prévoit que ces projections correspondent à une position de déport en Xp, Wi de l'équation générale A(x) = Wi Ai étant égal à X 4 _XP 2 X 2 + N Xp 2 X 2 X 2

DET DET

24 Procédé pour convertir un enregistrement sismique multitrace initial en une section sismique améliorée, présentant de meilleures possibilités en ce qui concerne la présence potentielle d'hydrocarbures et/ou la nature lithologique d'événements d'amplitude

d'intensité élevée en relation avec des réflexions pro-

venant de couches géologiques souterraines contenant les hydrocarbures, la-section sismique améliorée étant composée de plusieurs traces d'amplitude en fonction de points centraux et du temps, ledit enregistrement

d'origine comprenant plusieurs traces sismiques multi-

ples d'une amplitude en fonction de coordonnées horizon-

tales et du temps, chaque trace constituant une énergie

dérivée en association avec une paire particulière source-

détecteur de déport horizontal connu et dont la position du point central est connue, et représentant, en partie, des réflexions d'événeuents provenant desdites couches géologiques souterraines, ledit procédé de conversion étant caractérisé en ce qu'il consiste (a) à classer lesdites traces initiales sur la base de valeurs de déport horizontal, communes, mais

variant progressivement, et de positions de points cen-

traux, communes, mais variant progressivement, afin que chaque trace résultante soit identifiée par une position de point central commune à au moins une autre trace et par une valeur connue de déport horizontal; (b) à déterminer, parmi une série de fonctions analytiques de caractère mathématique connu, la fonction

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de la série qui est la mieux adaptée aux variations d'am-

plitude en fonction du temps de chaque trace résultante et de ladite autre trace;

(c) à prévoir des projections de traces d'ampli-

tude rapprochée et éloignée en fonction du temps pour ladite trace résultante et ladite autre trace, dans de nouvelles

positions de déport, sur la base de ladite fonction analy-

tique la mieux adaptée, lesdites projections de traces prévues de de-orts rapproché et éloigné étant identifiées avec des positions de déport tombant de part et d'autre dudit ensemble de valeurs variables de déport horizontal; (d) à générer une première série de projections d'amplitude de traces en fonction du temps de l'étape (c) associées aux positions-de déport rapproché, et une seconde série de projections d'amplitude de traces en fonction du temps associées auxdites positions de déport éloigné, et à soustraire des incréments des première et seconde séries, normalisés sur le même échantillon de temps, les uns des autres pour former au moins un segment de ladite section sismique améliorée; (e) à afficher ladite section sismique améliorée représentant une variation d'amplitude en fonction du temps et des coordonnées de points centraux afin qu'une

variation progressive d'un événement d'amplitude d'inten-

sité élevée desdites traces affichées soit identifiée en tant qu'une fonction de variations progressives des

valeurs de points centraux.

Procédé selon la revendication 24, carac-

térisé en ce que ladite fonction analytique de la série de caractère mathématique connu de l'étape (b) est choisie parmi un groupe d'équations linéaires et quadratiques de la forme A(x) C= + x; A(x) = C O + C 2 x 2 et A(x) = C O + C 1 x + C 2 x 2 o A(x) est l'amplitude de la trace projetée en fonction

du déport x, et Co, C 1 et C 2 sont des constantes détermi-

nées par algèbre matricielle.

26 Procédé pour déterminer des caractéristiques

exploitables de couches géologiques du sol à llaide d'évé-

nements d'amplitude d'intensité élevée présents dans des

enregistrements sismiques, caractérise en ce qu'il con-

siste (a) à produire des données sismiques, comprenant un enregistrement de signaux provenant de discontinuités

acoustiques associées aux couches géologiques intéres-

santes, ces signaux étant obtenus par la mise en place et l'utilisation d'un réseau de sources (S 1 ô Sn) et de détecteurs (D 1 Dm) tel que les points centraux entre des paires choisies de sources et de détecteurs

forment une série de points suivant une ligne de prospec-

tion (A), les signaux enregistrés étant les signaux de sortie des détecteurs;

(b) à l'aide de moyens automatisés de traite-

ment, à corriger statiquement et dynamiquement les signaux enregistrés pour former des traces corrigées afin que chacune-d'elles soit associée à un point central situé horizontalement à mi-distance entre une source et un détecteur d'une paire de laquelle ladite trace corrigée provient initialement;

(c) à l'aide de moyens automatisés de traite-

ment, à indexer les traces corrigées dans deux dimensions afin que chaque trace corrigée soit identifiée par rapport

à des traces voisines sur la base de variations progres-

sives de la valeur du déport horizontal en fonction de variations progressives de la position des points centraux communs; (d) à pondérer la série de traces de l'étape (c) par des coefficients d'apparence afin que, après qu'une série de rapports normalisés de l'énergie de sortie à

l'énergie d'entrée a été produite par sommation, des évé-

nements présents dans les traces associées à un nombre limité de phases soient mieux représentés; et (e) à afficher lesdites traces pondérées ou des représentations desdites traces pondérées de l'étape (d), afin qu'une variation progressive d'un événement d'amplitude

d'intensité élevée desdites traces affichées ou des repré-

sentations de ces traces soit identifié en tant que fonc-

tion d'une variation progressive des valeurs de déport horizontal.