FR2737309A1 - Methode de reduction du bruit dans les signaux sismiques par filtrage adaptatif d'une reference du bruit - Google Patents
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Abstract
Une méthode de réduction des effets du bruit dans des signaux sismiques générés par une pluralité de capteurs sismiques à des emplacements espacés d'une source sismique est divulguée Chacun des signaux est représenté par une trace de signal dans une section sismique. La méthode comporte les étapes consistant à isoler le bruit dans les traces de signaux, aligner temporellement des portions correspondantes du bruit dans les traces en générant ainsi des traces du bruit alignées temporellement, sommer les traces du bruit alignées temporellement pour générer une trace du bruit sommée, reproduire la trace du bruit sommée à chaque position de trace correspondante dans la section sismique, replacer les traces reproduites dans les positions temporelles initiales des traces en inversant l'étape d'alignement temporel pour générer des traces de la signature du bruit, comparer les traces de la signature du bruit aux traces de signaux correspondantes pour générer des filtres qui minimisent substantiellement une mesure de la différence entre les traces de la signature du bruit et les traces de signaux correspondantes. Les traces de la signature du bruit sont ensuite filtrées et les traces de la signature du bruit filtrées résultantes sont soustraites des traces de signaux. Dans un mode de réalisation préféré, les étapes consistant à comparer, générer des filtres, filtrer et soustraire comprennent un filtrage adaptatif linéaire. Dans un mode de réalisation particulier, l'étape consistant à isoler le bruit comprend le filtrage passe bande des traces de signaux.
Description
METHODE DE REDUCTION DU BRUIT DANS LES SIGHAUX
SISMIQUES PAR FILTRAGE ADAPTATIF D'UNE REFERENCE DU
BRUIT La présente invention est relative au domaine de l'exploration géophysique. Plus particulièrement, la présente invention est relative à des méthodes pour réduire les effets du bruit sur la qualité des études sismiques. Les études sismiques sont utilisées pour déterminer la présence de structures de profondeur dans des formations terrestres qui peuvent contenir des matériaux utiles tels que du pétrole. Les méthodes d'études sismiques connues dans l'art incluent le positionnement d'une pluralité de capteurs sismiques, qui peuvent être des géophones, à des emplacements espacés selon un schéma prédéterminé à la surface terrestre. Les capteurs sont typiquement raccordés à un système d'enregistrement. Un autre type d'étude sismique inclut le positionnement de capteurs sismiques selon un schéma prédéterminé au fond de l'eau, dans une étude sismique marine en faible profondeur. Encore un autre type d'exploration sismique inclut le positionnement de capteurs sismiques près de la surface de l'eau dans une étude sismique marine. Les capteurs dans les études
marines peuvent être des hydrophones.
Une source d'énergie acoustique, qui peut inclure des sources telles que de la dynamite, des vibrateurs ou des canons à air, est ensuite activée pour communiquer de l'énergie acoustique dans la terre. La source est typiquement située à une position prédéterminée dans le voisinage des capteurs sismiques. L'énergie acoustique provenant de la source rayonne vers l'extérieur dans la terre. Une partie de l'énergie acoustique se propageant à travers la terre peut être partiellement réfléchie vers la surface terrestre par des limites d'impédance acoustique en profondeur, appelées réflecteurs, qui peuvent exister au sein de la terre. L'énergie acoustique réfléchie peut être détectée par des capteurs. Les
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- 2 - capteurs génèrent des signaux électriques proportionnels à l'amplitude de l'énergie acoustique. Les signaux électriques provenant de chaque capteur sont typiquement enregistrés en fonction du temps dans le système d'enregistrement. Diverses formes d'images correspondant aux structures au sein de la terre peuvent être générées en présentant les enregistrements des signaux électriques sur un graphe bidimensionnel. Le graphe comporte des "traces", chaque trace représentant un enregistrement individuel de signal d'un capteur sismique ou des combinaisons d'enregistrements de signaux provenant d'une pluralité de capteurs, positionnées sur le graphe en correspondance avec l'emplacement de chaque capteur sismique au cours de l'enregistrement de l'étude. Un tel
graphe est appelé section sismique.
Les signaux générés par les capteurs sont sujets à un parasitage par diverses sources de bruit. Le bruit dans les signaux réduit la clarté des images des structures en profondeur au sein de la terre. Une source de bruit est appelée "onde de surface" ou "roulement de sol". Les études marines en faible profondeur peuvent avoir une source de bruit équivalente appelée "roulement de vase". Le roulement de sol et le roulement de vase comprennent généralement un mouvement montant et descendant de la surface terrestre ou du fond marin. Le mouvement se propage substantiellement le long de la surface terrestre ou du fond marin, o le mouvement montant et descendant peut être communiqué aux géophones, ce qui provoque la génération de signaux qui ne sont pas liés à la réflexion d'énergie sismique provenant du sein de la terre. D'autres sources de bruit peuvent inclure des réflexions diffusées, des réflexions multiples, du bruit éolien et du bruit électrique, laissant une
empreinte sur le système d'enregistrement sismique.
On connaît diverses méthodes dans l'art pour traiter les traces afin de réduire les effets du bruit sur les signaux sismiques. Une méthode connue dans l'art est appelée filtrage par transformée en (f-k). Le
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filtrage par transformée en (f-k) comporte la réalisation d'une transformée de Fourier bimensionnelle sur une pluralité des traces afin de convertir au moins une portion de la section sismique, qui est initialement un graphe en fonction du temps et de la position, en un
graphe en fonction de la fréquence et du nombre d'onde.
On peut éliminer le bruit de la section sismique transformée en (f-k) en appliquant ce que l'on appelle un "filtre en vitesses" au graphe transformé. Le bruit, qui présente souvent une vitesse apparente qui n'est pas représentative de la vitesse de l'énergie acoustique se propageant à travers les formations terrestres, peut être substantiellement réduit en utilisant des filtres en vitesses. Un inconvénient du filtrage par transformée en (f-k) réside dans le fait que, pour que la transformée de Fourier bidimensionnelle soit précise, les traces enregistrées doivent être la représentation de capteurs sismiques qui sont uniformément espacés les uns des autres. Il est extrêmement difficile, en pratique, d'obtenir un espacement parfaitement uniforme entre les capteurs. Un autre inconvénient du filtrage par transformée en (f-k) réside dans le fait que les évènements sismiques ayant une fréquence spatiale supérieure à l'espacement entre les capteurs sismiques provoqueront une erreur dans les traces transformées,
l'erreur étant appelée "repliement spatial".
On sait également réduire, dans l'art, les effets du bruit dans les signaux sismiques par "sommation oblique". Les traces dans la section sismique sont ajoutées ou "sommées" après avoir appliqué à chaque trace un décalage temporel qui dépend de la distance équivalente entre le capteur et la source d'énergie sismique relative à cette trace. Le décalage temporel est appelé "delta-t" apparent, ou variation dans une durée d'enregistrement d'une partie corrélative d'un évènement de bruit présent sur chaque trace. La sommation oblique a cet inconvénient qu'elle est difficile et coûteuse à réaliser. La sommation oblique est également sujette à erreur, provoquée par la dispersion de la source de
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bruit. La dispersion est une caractéristique de certaines sources de bruit o la vitesse apparente de diverses composantes du bruit dépend de la fréquence de ces composantes. Encore une autre méthode connue dans l'art pour éliminer les sources de bruit est appelée filtrage médian. Le filtrage médian est décrit, par exemple, dans Vertical Seismic Profiling", Bob A. Hardage, Handbook of Geophysical Exploration, Volume 14A, Geophysical Press Limited, London, 1985 (pp. 172-186). Le filtrage médian est utilisé dans la mesure o il peut s'avérer particulièrement efficace dans la réduction des effets d'évènements de bruit de courte durée, appelés "pointes", provenant de signaux sismiques. Toutefois, un inconvénient particulier des filtres médians est qu'ils sont non linéaires. Les filtres médians appliqués aux signaux sismiques à différents stades de traitement des signaux peuvent avoir différents effets sur le résultat final. Les filtres médians sont également susceptibles de générer des artefacts, un artefact particulier étant appelé "enrouement", décrit dans l'ouvrage d'Hardage,
supra, à la page 186.
La présente invention est une méthode de
réduction des effets du bruit dans les signaux sismiques.
Les signaux sont générés par une pluralité de capteurs sismiques à des emplacements espacés d'une source sismique. Les signaux sont représentés par des traces de signaux dans une section sismique. La méthode comporte les étapes consistant à isoler le bruit dans les traces de signaux, aligner temporellement des portions correspondantes du bruit dans les traces en générant ainsi des traces du bruit alignées temporellement, sommer les traces du bruit alignées temporellement pour générer une trace du bruit sommée, reproduire la trace du bruit sommée à chaque position de trace correspondante dans la section sismique et replacer les traces reproduites dans les positions temporelles initiales des traces en inversant l'étape d'alignement temporel pour générer des traces de la signature du bruit. Les traces de la
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signature du bruit sont ensuite comparées aux traces de signaux correspondantes pour générer des filtres qui minimisent substantiellement la différence entre chaque trace de la signature du bruit et la trace de signal correspondante. Les traces de la signature du bruit sont ensuite filtrées et les traces résultantes filtrées de la signature du bruit sont soustraites des traces de signaux. Dans un mode de réalisation préféré, les étapes consistant à comparer, générer des filtres, filtrer et
soustraire comprennent un filtrage adaptatif linéaire.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'étape consistant à isoler le bruit
comprend le filtrage passe-bande des traces de signaux.
La figure 1 montre un arrangement typique de capteurs sismiques utilisé pour enregistrer une étude sismique. La figure 2 montre un tracé de traces individuelles enregistrées par des capteurs selon un arrangement de capteurs sismiques similaire à l'arrangement de la figure 1, le tracé étant appelé
section sismique.
La figure 3 montre un tracé comme dans la figure
2 après mise en forme des traces et filtrage passe-bande.
La figure 4 montre un tracé comme dans la figure
3 après alignement des traces sur un événement de bruit.
La figure 5 montre un tracé comme dans la figure 4 après sommation des traces de la figure 4 et inversion de l'étape d'alignement pour replacer les traces sommées
dans leur positions temporelles initiales.
La figure 6 montre la section sismique de la figure 2 après filtrage adaptatif des traces du bruit
repositionnées montrées dans le tracé de la figure 5.
Une étude sismique typique peut être mieux comprise par référence à la figure 1. Des capteurs sismiques, montrés généralement en 6A jusqu'à 6Q, peuvent être positionnés selon un schéma prédéterminé le long de la surface terrestre 4. Les capteurs 6A-6Q peuvent être des géophones. Il faut comprendre que des hydrophones immergés positionnées près de la surface de l'eau, comme
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cela est typiquement le cas dans une étude sismique marine, peuvent également être utilisés dans une étude sismique selon la présente invention. Les capteurs 6A-6Q génèrent des signaux électriques proportionnels à l'amplitude de l'énergie sismique qui les atteint. Les capteurs 6A-6Q peuvent être raccordés de manière fonctionnelle à un système d'enregistrement 16. Le système d'enregistrement 16 comporte du matériel (non montré séparément pour raisons de clarté d'illustration) pour enregistrer les signaux électriques générés par
chaque capteur 6A-6Q en fonction du temps.
Une source d'énergie sismique 2 est typiquement positionnée à un emplacement prédéterminé sur la surface
terrestre, dans le voisinage général des capteurs 6A-6Q.
La source 2 peut être de la dynamite, un vibrateur, ou, dans le cas d'une étude marine, peut être des canons à air ou un dispositif similaire connu dans l'art. La source 2 peut être raccordée électriquement ou par télémétrie à un dispositif de commande de source 16A, qui peut constituer une partie du système d'enregistrement 16. Le dispositif de commande de source 16A fournit un signal qui amorce la source 2 à un moment pouvant être déterminé de façon précise par le système d'enregistrement 16. Les enregistrements de l'amplitude des signaux depuis chaque capteur 6A-6Q en fonction du temps sont typiquement déclenchés à l'amorçage de la source 2 et synchronisés avec celui-ci par le dispositif
de commande 16A.
L'énergie sismique provenant de la source 2 rayonne généralement vers l'extérieur, depuis la source 2 vers l'intérieur de la terre 8. Une partie de l'énergie peut se propager vers le bas et être réfléchie par des discontinuités d'impédance acoustique appelées "réflecteurs", telles que celle généralement montrée en
10, qui peuvent être présentes au sein de la terre 8.
L'énergie sismique réfléchie se propage généralement vers le haut à travers la terre 8, et peut finalement atteindre certains des capteurs 6A-6Q. La quantité de temps qui s'est écoulée entre l'activation de la source
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2 et la réception de l'énergie réfléchie au niveau de chaque capteur 6A6Q dépend, entre autres, de la distance entre la source 2 et le capteur individuel, de la vitesse à laquelle l'énergie sismique se propage à travers la terre 8, et de la longueur du trajet de réflexion le plus court, de tels trajets étant montrés généralement en 12, entre la source 2 et le capteur 6A-6Q. Comme le comprendront les hommes de l'art, le trajet de réflexion le plus court 12 jusqu'à chaque capteur 6A-6Q est typiquement caractérisé par l'angle avec lequel l'énergie s'approche d'une ligne normale à la discontinuité 10 étant égal à l'angle avec lequel l'énergie est réfléchie par rapport à la ligne normale à la discontinuité 10. Le temps mis par l'énergie sismique réfléchie pour atteindre un capteur particulier 6A-6Q peut être approximé par une relation connue des hommes de l'art et décrite par l'expression: v2+X (1) o X représente la distance depuis la source 2 jusqu'au capteur particulier, Tx est le temps de propagation de l'énergie sismique depuis la source 2 jusqu'au capteur ayant une distance égale à X, V est un terme de vitesse correspondant à la vitesse de l'énergie sismique dans la terre 8, appelée vitesse d'obliquité effective, et TO est le temps de propagation de l'énergie acoustique jusqu'au capteur ayant une distance substantiellement égale à zéro, ce capteur étant également connu sous le nom de
capteur à offset nul.
Pour mieux illustrer la présente invention, une source particulière de bruit, appelée "onde de surface" ou "roulement de sol" va être expliquée ici. Le roulement de sol est connu de l'homme de l'art, et constitue l'une d'une pluralité de sources de bruit qui peuvent parasiter les signaux sismiques d'enregistrement provoqués par l'énergie réfléchie depuis les discontinuités d'impédance 10. Une partie de l'énergie provenant de la source 2 peut se propager substantiellement le long de la surface
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terrestre 4 sous la forme d'un mouvement montant 'et descendant de la surface terrestre. Le sens de propagation du roulement de sol est typiquement
perpendicualire au mouvement de la surface terrestre.
Commne on le sait dans l'art, la vitesse du roulement de sol est typiquement lente comparée à la vitesse de l'énergie acoustique se propageant selon d'autres modes à travers la terre 8. Le roulement de sol est
généralement montré en 14.
D'autres sources de bruit, telles que les réflexions multiples provenant d'autres discontinuités d'impédance acoustique (non montrées) dans la terre 8, le bruit de l'air à la surface terrestre et le bruit électrique imprimé peuvent également corrompre les signaux provenant des capteurs 6A-6Q. Il faut comprendre que la présente invention ne se limite pas à la réduction du bruit provoqué par un roulement de sol ou un roulement de vase. Le roulement de sol est expliqué ici uniquement pour illustrer la présente invention, en particulier dans la mesure o le roulement de sol est aisément observable
à l'oeil humain sur une section sismique.
Les enregistrements des signaux générés par chaque capteur 6A-6Q peuvent être tracés sous la forme d'un graphe, appelé section sismique, tel que celui montré dans la figure 2. Le graphe dans la figure 2 comporte des traces 18. Chaque trace 18 dans la figure 2 correspond à un enregistrement du signal généré par l'un des capteurs (6A-6Q dans la figure 1). La position de chaque trace 18 le long de l'axe des coordonnées du graphe correspond typiquement à la position le long de la surface terrestre (4 dans la figure 1) du capteur 6A-6Q qui a généré la trace particulière 18. L'axe des ordonnées du graphe représente le temps, ayant typiquement pour référence le temps d'activation de la source d'énergie sismique (2 dans la figure 1), le temps zéro correspondant au temps d'activation de la source
d'énergie sismique 2.
L'énergie sismique réfléchie peut être observée sous forme d'arrivées premières, généralement montrées en
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20. Les arrivées premières 20 se produisent typiquement à un temps qui augmente au fur et à mesure que la distance entre la source 2 et le capteur 6A-6Q qui a généré la trace 18 augmente. La relation du temps de l'arrivée première 20 en fonction de la position du
capteur suit typiquement la relation dans l'équation (1).
Bien que la description de la présente invention
inclue les traces 18 qui correspondent individuellement aux signaux provenant d'un capteur sismique individuel (6A-6Q dans la figure 1), il faut comprendre qu'il est également possible d'utiliser des traces 18 qui représentent des combinaisons de signaux provenant d'une pluralité de capteurs (6A-6Q dans la figure 1). Par exemple, des groupes de traces représentant chacun un capteur individuel, peuvent être ajoutés ou sommés par un procédé connu dans l'art sous le nom de sommation à point-milieu commun (CMP). D'autres formes de combinaison de signaux provenant d'une pluralité de capteurs qui sont connues dans l'art incluent la sommation à point-source
commun (CSP) et sommation à point-récepteur commun (CRP).
Il faut comprendre que les sections sismiques qui ont été traitées selon la méthode de la présente invention ne sont pas limitées aux sections sismiques comprenant les traces de signaux par capteur unique (18 dans la figure
2).
Le roulement de sol (14 dans la figure 1) décrit précédemment peut être observé dans la figure 2 généralement en 22. Le roulement de sol 22 est typiquement caractérise par des intervalles de temps entre des pics d'amplitudes successifs beaucoup plus longs que pour l'énergie sismique réfléchie, dans la mesure o un roulement de sol a, typiquement, un spectre comprenant plus de fréquences plus basses que pour l'énergie sismique réfléchie. Le roulement de sol 22 est également caractérisé par un temps d'arrivée qui augmente en fonction de la distance du capteur depuis la source 2, selon une relation différente de celle décrite dans l'équation (1). La relation pour le temps d'arrivée du roulement de sol 22 est différente de l'équation (1) dans
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la mesure o le roulement de sol 22, comme expliqué précédemment, se propage typiquement le long de la surface terrestre. Pour le roulement de sol 22, le trajet le plus court (12 dans la figure 1) depuis la source 2 jusqu'à chaque capteur est généralement linéairement proportionnel à la distance du capteur à la source 2, de sorte que le temps d'arrivée augmentera linéairement en
fonction de la distance du capteur.
La méthode de la présente invention pour déterminer la signature acoustique du bruit et filtrer le bruit de manière adaptative peut être mieux comprise par référence aux figures 3 à 6. La première étape dans la méthode de la présente invention consiste à isoler le bruit présent dans les traces. La figure 3 représente les traces des signaux montrées dans la figure 2 après application d'un filtre passe-bas de 12 Hz. Les filtres basse-bas sont connus dans l'art. Le filtre passe-bas peut être utilisé dans la mesure o le roulement de sol 22, qui est la source de bruit illustrée dans le présent exemple, a, typiquement, des composantes fréquentielles qui ne dépassent pas 20 Hz. L'application du filtre passe-bas de 12 Hz réduira par conséquent substantiellement l'amplitude des composantes des traces qui ne peuvent pas être provoquées par le roulement de sol 22. Ces composantes incluent la majorité des signaux provoqués par l'énergie sismique réfléchie. Les traces filtrées passe-bas montrées dans la figure 3 peuvent également être "tronquées" ou rendues "muettes" dans des plages de temps plus courtes que le temps de l'arrivée première du roulement de sol 22 attendue le plus tôt au niveau de chaque capteur. Le mutage peut être observé comme une amplitude de signaux substantiellement nulle sur chaque trace avant l'arrivée première du roulement de
sol 22. L'étape consistant à appliquer le filtre passe-
bas est prévue lorsque le bruit se produit dans une bande de fréquences qui peut être isolée par application du filtre passe-bas. Le filtrage passe-bas est l'une parmi parmi plusieurs méthodes connues dans l'art pour isoler le bruit dans les signaux generes par les capteurs (6A-6Q
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dans la figure 1).
D'autres types de bruit peuvent être isolés par application de filtres passe-haut ou passe-bande, selon les composantes fréquentielles du type de bruit particulier, comme le comprennent les hommes de l'art. Facultativement, si le bruit occupe substantiellement la même bande de fréquences que les signaux sismiques, par exemple un bruit à réflexions multiples, l'étape consistant à filtrer en passe-bas peut être remplacée, dans la méthode de la présente invention, par d'autres méthodes d'isolation connues dans l'art, telles que le filtrage médian ou la transformée de Radon (connue
également sous le nom de "sommation oblique").
Il est également possible d'isoler le bruit par application de méthodes connues dans l'art, telles que le filtrage par transformée en (f-k). Le filtrage par transformée en (f-k) inclut la réalisation d'une transformée de Fourier bidimensionnelle sur une pluralité des traces afin de convertir au moins une portion de la section sismique (qui est initialement un graphe en fonction du temps et de la position) en un graphe en fonction de la fréquence et du nombre d'onde. On peut isoler le bruit de la section sismique transformée en (f-k) en appliquant ce que l'on appelle un "filtre en vitesses" au graphe transformé. Le bruit, qui présente souvent des vitesses apparentes qui ne sont pas représentatives des vitesses de l'énergie acoustique se propageant à travers les formations terrestres, peut être substantiellement isolé en utilisant des filtres en
vitesses.
Les différentes méthodes d'isolation des composantes du bruit dans les traces comme décrit ici ne doivent pas être considérées comme formant une liste exhaustive de méthodes d'isolation du bruit. D'autres méthodes d'isolation de différents types de bruit sont connues dans l'art et peuvent être utilisées efficacement sur le type de bruit auquel la méthode d'isolation particulière est adaptée, comme le comprendront les hommes de l'art. En conséquence, les méthodes décrites
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ici pour isoler le bruit ne doivent pas être interprétées
comme limitant l'invention.
L'étape suivante dans la méthode de la présente invention consiste à aligner temporellement des portions corrélatives du bruit. La figure 4 montre les traces isolées en bruit et muettes, montrées précédemment dans la figure 3, après alignement temporel de portions corrélatives du bruit. L'alignement temporel peut être réalisé par corrélation visuelle, ou en utilisant un programme informatique de corrélation de trace d'un type familier aux hommes de l'art. Il faut comprendre que la manière avec laquelle l'alignement temporel des traces du bruit est réalisé ne doit pas être interprétée comme
limitant l'invention.
Apres que les traces ont été alignées
temporellement, elles peuvent être ajoutées ou sommées.
La sommation est connue des hommes de l'art et fournit une augmentation de l'amplitude apparente des composantes corrélées du signal, tout en réduisant l'amplitude des composantes non corrélées du signal. La quantité d'accentuation des composantes corrélées et de réduction des composantes non corrélées est typiquement proportionnelle à la racine carrée du nombre de traces qui sont sommées. Les composantes résiduelles de signaux sismiques qui peuvent être présentes dans les traces isolées en bruit alignées temporellement, montrées dans la figure 4 par exemple, seront typiquement réduites en amplitude par un facteur de i& o N est le nombre de traces sommées. Le résultat de la sommation comprend une trace unique qui représente typiquement plus fidèlement la signature acoustique du bruit, puisque la trace sommée aura une amplitude des composantes du bruit accentuée et une amplitude réduite de toutes les autres composantes non corrélées, y compris les composantes résiduelles de
réflexion sismique.
La trace sommée peut ensuite être incluse dans une nouvelle section sismique, montrée par exemple dans la figure 5, dans laquelle la trace sommée est reproduite et insérée dans chacune des positions de trace
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correspondant à chaque position de capteur dans la section sismique initiale (figure 2). Les traces sommées reproduites peuvent ensuite être replacées dans l'alignement temporel des traces muettes isolées en bruit, telles que celles montrées dans la figure 3, en inversant l'étape d'alignement temporel précédemment décrite. Les traces qui ont été reproduites à partir de la trace sommée et ensuite replacées dans l'alignement temporel de la section sismique initiale sont montrées dans la figure 5. Les traces dans la figure 5 représentent substantiellement la signature acoustique du bruit isolé, qui, dans le présent exemple, est le roulement de sol (14 dans la figure 1). Les traces dans la figure 5 peuvent être appelées traces de la signature
du bruit.
Les traces de la signature du bruit peuvent ensuite être utilisées afin de générer des filtres pour annuler de manière adaptative les composantes du bruit dans les traces de signaux (18 dans la figure 2) dans la section sismique initiale (figure 2) par un procédé connu dans l'art sous le nom de filtrage adaptatif. Les traces de la signature du bruit montrées dans la figure 5 sont chacune comparées à la trace à position correspondante (18 dans la figure 2) dans la section sismique initiale (figure 2). L'étape consistant à comparer est utilisée pour générer, pour chaque comparaison, un filtre linéaire qui est appliqué à la trace de la signature du bruit particulière. L'étape consistant à comparer est répétée et le filtre linéaire est ajusté afin de réduire une mesure de la différence entre la trace de signal particulière et la trace de la signature du bruit particulière. Les étapes consistant à comparer et à ajuster le filtre linéaire sont répétées jusqu'à ce que la mesure de la différence entre la trace de signal et la trace de la signature du bruit atteigne un minimum. La détermination de la valeur minimale de la mesure de la différence peut être réalisée par un procédé connu dans l'art sous le nom de "minimisation par les moindres carrés". Le filtre linéaire qui génére la différence
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minimale est ensuite appliqué à la trace de la signature du bruit particulière. La trace filtrée de la signature du bruit est ensuite soustraite de la trace de signal. Le reste de la soustraction est une trace de signal ajustée en bruit. La génération de traces de signaux ajustées en bruit peut être répétée pour les autres traces de signaux dans la section sismique pour générer une section sismique corrigée en bruit. Comme le comprendront les hommes de l'art, la longueur du filtre devrait être suffisamment courte de sorte que les composantes des signaux de réflexion sismique dans les traces de signaux
n'affectent pas substantiellement le filtre linéaire.
Comme le comprendront également les hommes de l'art, si les composantedes signaux sismiques des traces de signaux ont la propriété d'être substantiellement non corrélées aux composantes du bruit dans les traces de signaux, il n'y a, typiquement, aucun filtre linéaire qui, lorsqu'il est appliqué à la trace de la signature du bruit, générera une trace filtrée de la signature du bruit capable d'annuler toutes les composantes de signaux
de réflexion sismique par l'étape de soustraction.
Toutefois, la majeure partie du bruit sera annulée dans
l'étape de soustraction.
Alternativement, le procédé de filtrage adaptatif peut être réalisé en comparant les traces de la signature du bruit à position correspondante et les traces de signaux, et en générant un filtre d'égalisation croisée pour chaque paire de traces que l'on compare. Chaque filtre d'égalisation croisée peut être appliqué à la trace de la signature du bruit correspondante, ce qui génère des traces filtrées de la signature du bruit. Les traces filtrées de la signature du bruit peuvent ensuite être soustraites des traces de signaux correspondantes, exactement comme dans le procédé de génération de filtres linéaires décrit précédemment. Si les filtres d'égalisation croisée sont forcés de manière adéquate, pour ne fournir, par exemple, qu'une modification d'amplitude indépendante de la fréquence ou des décalages temporels linéaires, les traces filtrées de la signature -15- du bruit n'affecteront pas, normalement, substantiellement les composantes de signaux de réflexion
sismique dans l'étape de soustraction.
Un avantage particulier offert par la présente invention en générant de manière adaptative des filtres à partir de la comparaison des traces de la signature du bruit aux traces de signaux est que l'étape de comparaison des traces de signaux 18 aux traces de la signature du bruit utilise une référence du bruit ayant des composantes du bruit substantiellement accentuées et des composantes de signaux de réflexion sismique (et autres composantes non corrélées) substantiellement réduites. Les filtres déterminés de manière adaptative sont donc moins susceptibles de séparer par filtrage des composantes quelconques de signaux de réflexion sismique lorsque les filtres sont appliqués aux traces de signaux 18. Les procédés de filtrage adaptatif décrits ici sont destinés à servir d'exemples uniquement. D'autres formes de filtrage adaptatif sont connues dans l'art et peuvent également être appliquées à la méthode de la présente invention. Les procédés de filtrage adaptatif décrits ici ne doivent donc pas être interprétés comme
limitant l'invention.
Les traces résultant du filtrage adaptatif des traces de signaux 18 peuvent être observées dans la figure 6. La figure 6 inclut des traces corrigées en bruit desquelles les effets du roulement de sol (14 dans la figure 1) en particulier ont été éliminés. La section sismique dans la figure 6 peut être appelée section sismique corrigée en bruit. Un traitement supplémentaire de la section sismique corrigée en bruit par des méthodes connues dans l'art, telles que la correction d'obliquité,
la sommation en couverture multiple et le filtrage passe-
bande peuvent être réalisés sur les traces dans la figure 6 pour produire des images (non montrées) des caractéristiques en profondeur dans la terre (8 dans la
figure 1).
Il faut comprendre que la méthode de la présente
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invention, telle qu'illustrée dans l'exemple précédent, ne se limite pas à la réduction des effets de roulement de sol sur les signaux sismiques. Le bruit provenant de diverses autres sources qui ne sont pas corrélées aux signaux sismiques, et qui peuvent être alignées temporellement, peut être réduit en utilisant la méthode de la présente invention. En conséquence, le domaine de l'invention devrait être limité uniquement par les
revendications ci-jointes.
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Claims (27)
1. Méthode de réduction du bruit dans des signaux sismiques générés par une pluralité de capteurs sismiques positionnés à des emplacements espacés d'une source d'énergie sismique, lesdits signaux étant représentés par des traces de signaux dans une section sismique, ladite méthode comprenant les étapes consistant à: isoler ledit bruit dans lesdites traces de signaux pour générer des traces isolées en bruit; aligner temporellement des portions correspondantes dudit bruit dans lesdites traces isolées en bruit; sommer lesdites traces isolées en bruit alignées temporellement pour générer une trace du bruit sommée; reproduire ladite trace du bruit sommée à des positions de trace correspondantes dans ladite section sismique; replacer lesdites traces reproduites dans l'alignement temporel initial en inversant ladite étape d'alignement temporel, en générant ainsi des traces de la signature du bruit; comparer lesdites traces de la signature du bruit aux traces correspondantes desdites traces de signaux; générer un filtre pour chaque dite trace de la signature du bruit qui est comparée à ladite trace de signal correspondante, ledit filtre minimisant substantiellement une mesure de la différence entre ladite trace de la signature du bruit et ladite trace de signal correspondante; filtrer lesdites traces de la signature du bruit par lesdits filtres pour générer des traces filtrées de la signature du bruit; et soustraire lesdites traces filtrées de la signature du bruit des traces correspondantes desdites traces de signaux pour générer des traces de signaux
corrigées en bruit.
2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle chacune desdites traces de signaux comprend des enregistrements de signaux générés par un capteur
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correspondant desdits capteurs sismiques.
3. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle lesdites traces de signaux comprennent des sommes à point-milieu commun desdits signaux sismiques générés par lesdits capteurs.
4. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle lesdites traces de signaux comprennent des sommes à point-source commun desdits signaux sismiques générés par
lesdits capteurs.
5. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend un
filtrage passe-bande.
6. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend un
filtrage médian.
7. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend un
filtrage par transformée en (f-k).
8. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend une
transformation de Radon.
9. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite étape consistant à aligner temporellement comprend
une corrélation.
10. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle
ledit bruit comprend un roulement de sol.
11. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle
ledit bruit comprend un roulement de vase.
12. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle
lesdits capteurs comprennent des géophones.
13. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle
lesdits capteurs comprennent des hydrophones.
14. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle lesdites étapes consistant à comparer, générer un filtre, filtrer et soustraire comprennent un filtrage adaptatif linéaire.
15. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle lesdites étapes consistant à comparer, générer un filtre, filtrer et soustraire comprennent un filtrage forcé
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d'égalisation croisée.
16. Méthode de traitement de données sismiques consistant à: générer une section sismique desdites données sismiques, ladite section sismique comportant des traces de signaux correspondant à des signaux générés par des capteurs sismiques positionnés à des emplacements prédéterminés par rapport à une source d'énergie sismique; isoler des composantes du bruit dans lesdites traces de signaux; aligner temporellement des portions correspondantes desdites composantes du bruit dans lesdites traces, en générant ainsi des traces du bruit alignées temporellement; sommer lesdites traces du bruit alignées temporellement, en générant ainsi une trace du bruit sommée; reproduire ladite trace du bruit sommée à chaque position de trace correspondante dans ladite section sismique; replacer lesdites traces reproduites dans des positions temporelles initiales en inversant ladite étape d'alignement temporel, en générant ainsi des traces de la signature du bruit; comparer lesdites traces de la signature du bruit aux traces correspondantes desdites traces de signaux; générer un filtre pour chaque dite trace de la signature du bruit comparée à ladite trace de signal correspondante, ledit filtre minimisant substantiellement une mesure de la différence entre ladite trace de la signature du bruit et ladite trace de signal correspondante; filtrer lesdites traces de la signature du bruit par lesdits filtres pour générer des traces filtrées de la signature du bruit; et soustraire lesdites traces filtrées de la signature du bruit des traces correspondantes desdites traces de signaux pour générer des traces de signaux
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corrigées en bruit.
17. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend un
filtrage passe-bande.
18. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend un
filtrage médian.
19. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend un
filtrage par transformée en (f-k).
20. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle ladite étape consistant à isoler ledit bruit comprend une
transformation de Radon.
21. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle ladite étape consistant à aligner temporellement comprend
une corrélation.
22. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle
ledit bruit comprend un roulement de sol.
23. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle
ledit bruit comprend un roulement de vase.
24. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle
lesdits capteurs comprennent des géophones.
25. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle
lesdits capteurs comprennent des hydrophones.
26. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle lesdites étapes consistant à comparer, générer un filtre, filtrer et soustraire comprennent un filtrage adaptatif linéaire.
27. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle lesdites étapes consistant à comparer, générer un filtre, filtrer et soustraire comprennent un filtrage forcé
d'égalisation croisée.
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