FR2779532A1 - Procede d'attenuation des reverberations de colonne d'eau dans un signal sismique de capteurs doubles - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé pour atténuer les réverbérations de la colonne d'eau dans un signal sismique d'un capteur double.Un signal de pression et un signal de vitesse provenant de récepteurs (114) pouvant comporter des hydrophones et des géophones sont transformés du domaine temporel au domaine séquentiel de façon que des signaux transformés de pression et de vitesse soient produits. Des facteurs de pondération sont sélectionnés et multipliés par les signaux transformés de pression et de vitesse de façon à générer des signaux pondérés de pression et de vitesse. Ceux-ci font l'objet d'une sommation et des valeurs du coefficient de réflexion du fond de l'océan et de l'opérateur de retard dans le domaine des fréquences pour un temps d'aller-retour dans la couche d'eau sont déterminées. Un filtre inverse de Backus pondéré est calculé et multiplé par le signal de sommation de façon à générer un signal filtré qui est retransformé du domaine fréquentiel au domaine temporel.Domaine d'application : prospection sismique.

Description

L'invention concerne de façon générale la prospection sismique marine, et

plus particulièrement un procédé destiné à combiner des données sismiques de capteurs doubles pour atténuer des réverbérations en colonne d'eau dans le cas o l'un des signaux contient notablement plus de

bruit aléatoire que l'autre signal.

La prospection sismique marine est un procédé destiné à établir des profils sismiques de formations de terrain sous-marines. Dans la prospection sismique marine, un navire de prospection ou de songage sismique est équipé d'au moins une source d'énergie et d'au moins un récepteur. Une source d'énergie est conçue pour produire des ondes de compression qui se propagent à travers l'eau et pénètrent dans les formations souterraines. Pendant que les ondes de

compression se propagent à travers les formations souter-

raines, elles rencontrent des interfaces entre des for-

mations, communément appelées strates, et reviennent par

réflexion à travers la terre et l'eau jusqu'à un récepteur.

Le récepteur est conçu pour détecter les ondes de compression réfléchies. Le récepteur convertit habituellement les ondes réfléchies en signaux électriques qui sont ensuite traités pour former une image procurant une information concernant la

structure des formations souterraines.

Différentes sources d'énergie peuvent être utilisées pour générer des ondes acoustiques dans des applications marines. Actuellement, l'une des sources d'énergie marines les plus courantes est un canon à air qui décharge de l'air sous très haute pression dans l'eau. L'air déchargé forme une pulsation d'énergie qui se propage- à travers l'eau et les formations souterraines sous-jacentes. Une autre source d'énergie marine souvent utilisée est un

vibrateur marin. Les vibrateurs marins comprennent habituel- lement un actionneur pneumatique ou hydraulique qui fait vibrer un piston acoustique dans une gamme de fréquences35 choisies.

Similairement, on peut utiliser différents

récepteurs pour détecter des ondes acoustiques réfléchies.

Les récepteurs les plus communément utilisés en prospection sismique marine sont des hydrophones. Les hydrophones détectent et convertissent des ondes de pression en signaux électriques qui sont utilisés pour un traitement analogique ou numérique. Le type d'hydrophone le plus courant comprend un élément piézoélectrique qui convertit une pression en signaux électriques. Un autre récepteur utiLisé parfois dans une installation marine est un géophone. Les géophones détectent des vitesses de particules. Les géophones sont habituellement utilisés dans des opérations à terre o les

géophones sont ancrés au sol pour maintenir une correspon-

dance entre le mouvement des géophones et le mouvement du sol. Cependant, dans des applications marines, l'ancrage des géophones est difficile. Par conséquent, un mécanisme de suspension à la cardan est habituellement utilisé pour

orienter le géophone verticalement afin d'assurer un fonc-

tionnement convenable. En variante, on peut utiliser des

accéléromètres ou des détecteurs de déplacement.

Des hydrophones sont habituellement montés sur une longue flûte qui est remorquée derrière le navire de sondage, à une profondeur de quelques mètres à quelques dizaines de mètres. En variante, la prospection sismique marine peut combiner différents types de récepteurs. Par exemple, dans un enregistrement sismique par câble de fond de l'océan à capteurs doubles, une combinaison d'hydrophones et de géophones est déployée sur le fond marin. Habituellement, des kilomètres de câbles de fond sont déployés suivant une configuration ordonnée telle qu'une file simple ou plusieurs

files sensiblement parallèles.

L'utilisation de câbles de fond océanique est particulièrement efficace dans l'obtention d'une couverture complète dans trois dimensions dans des zones trop peu profondes ou trop encombrées d'obstacles pour permettre la

collecte de données sismiques à l'aide d'une flûte remorquée.

Alors que la technique à câble de fond océanique permet d'accéder à des zones interdites au procédé par flûte remorquée, une réflexion "fantôme" indésirée, supplémentaire, provenant de l'interface entre l'air et l'eau, suivie de réverbérations, apparaît pour chaque onde de réflexion primaire. Le retard entre le signal de réflexion primaire et le signal de réflexion fantôme est plus grand avec le procédé par câble de fond océanique qu'avec le procédé par flûte

remorquée car les détecteurs sont plus éloignés de l'inter-

face air-eau dans le procédé par câbles de fond océanique,

sauf en eau peu profonde.

Deux approches fondamentales ont été proposées pour éliminer la réflexion fantôme. La première approche utilise des signaux d'enregistrement provenant de détecteurs à des profondeurs différentes, une séparation par champs d'ondes étant ensuite effectuée. La seconde approche utilise des paires de détecteurs de pression et de vitesse dans un même emplacement comme décrit, par exemple, dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique N 2 757 356. Cette seconde approche utilise avantageusement le fait que les détecteurs de pression et de vitesse génèrent des signaux qui ont la même polarité pour des ondes se déplaçant vers le haut, mais des polarités opposées pour des ondes se déplaçant vers le bas, c'est-à-dire les réflexions fantômes. Ceci indique que les deux signaux peuvent faire l'objet d'une sommation appropriée pour éliminer les réverbérations indésirées associées à chaque réflexion. Dans le domaine des fréquences, cette relation s'exprime dans les spectres d'amplitudes complémentaires des deux capteurs. Une sommation appropriée

des deux signaux donne un spectre d'amplitude régulier.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 979 150 décrit un procédé à câble de fond océanique à capteurs doubles destiné à atténuer les réverbérations indésirées de35 la colonne d'eau associées à chaque signal de réflexion dans les données sismiques, en combinant les signaux de pression et de vitesse enregistrés à chaque poste de récepteur. Les signaux de pression et de vitesse font l'objet d'une mise à l'échelle et d'une sommation, avec un facteur d'échelle dépendant de l'impédance acoustique de l'eau et de la matière du terrain du fond océanique. Une combinaison appropriée des

signaux de pression et de vitesse, pour éliminer la com-

posante du signal représentant l'énergie qui est emprisonnée dans la couche d'eau, ne peut être réalisée qu'après mise à l'échelle du signal de vitesse par un facteur d'échelle S donné par

(1 + R)

S =

(1 - R)

o R est le coefficient de réflexion du fond océanique.

Ainsi, le facteur d'échelle nécessite une détermination du coefficient de réflexion du fond océanique, lequel dépend de

l'impédance acoustique de la matière du fond.

Dans l'art antérieur, on utilisait un sondage ou une prospection de calibrage pour estimer le coefficient de

réflexion R du fond de l'océan. Dans le procédé de pondéra-

tion et sommation du brevet N 4 979 150 précité, on réalise une estimation du coefficient de réflexion du fond de l'océan en collectant des informations de référence séparées,

générées par des tirs d'une petite source sismique direc-

tement au-dessus des récepteurs. La collecte de ces données de sondage demande du temps et un coût supplémentaires s'ajoutant à ceux de la phase de saisie de données de la prospection. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 5 365 492 décrit un procédé à câble de fond océanique à capteurs doubles destiné à supprimer directement les réverbérations de la colonne d'eau des données sismiques de production des

capteurs doubles plutôt que des données de calibrage supplé-

mentaires. De plus, ce procédé de pondération et sommation travaille en présence d'un bruit aléatoire dans le signal de vitesse. Le bruit est estimé de façon adaptative et est soustrait du signal de vitesse. Les signaux de vitesse et de pression font l'objet d'une sommation avec des facteurs d'échelle empiriques et les sommes sont soumises à une autocorrélation. Une fonction "Varimax" est calculée pour chaque autocorrélation et utilisée pour sélectionner le

meilleur facteur d'échellle.

Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 5 396 472 et N 5 524 100 décrivent un procédé par câble de fond océanique à capteurs doubles pour estimer directement le coefficient de réflexion du fond de l'océan à partir des données de production plutôt qu'à partir de données de calibrage, utilisant des filtres inverses de Backus. Dans ce procédé, des traces d'hydrophone et de géophone d'un poste de récepteur commun à fenêtre de temps sont additionnées l'une à l'autre après correction de toutes différences portant sur les constantes de transduction. Des filtres inverses de Backus sont ensuite appliqués à ces traces additionnées, avec une gamme de valeurs de réflexion du fond de l'océan. La valeur estimée du coefficient de réflexion est celle qui minimise l'énergie dans les traces filtrées résultantes, car cette valeur a effectué le meilleur travail d'élimination des réverbérations indésirées de la colonne d'eau. Un processus

d'optimisation détermine quelle valeur empirique du coef-

ficient de réflexion du fond de l'océan minimise la puissance spectrale. Il en résulte une atténuation des réverbérations de la colonne d'eau améliorée par rapport aux procédés

précédents.

La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique

N 08/871 505, déposée le 9 juin 1997 par le présent inven-

teur, Barr, ainsi que Paffenholz et Chambers, cédée à la Cessionnaire de la présente invention et intitulée "Method for Deriving Surface Consistent Reflectivity Map from Dual Sensor Seismic Data", décrit un procédé qui permet la détermination de coefficients de réflexion du fond de l'océan à tous les emplacements des sources et des récepteurs. Etant donné que l'impédance acoustique de la matière du fond et donc le coefficient de réflexion du fond de l'océan peuvent varier entre différents emplacements de sources et de récepteurs, le facteur d'échelle peut varier également en des emplacements différents. Une carte "conforme à la surface" des coefficients de réflexion du fond de l'océan donne les

différentes valeurs dans différents emplacements.

Depuis l'introduction du procédé à capteurs doubles en 1989, des données ont- été enregistrés dans de nombreuses zones dans lesquelles les traces de géophones verticaux contiennent un bruit aléatoire fort. Ce bruit

compromet la qualité des données combinées avant sommation.

Dans certains cas, le bruit était si important qu'il compro-

mettait la qualité des données sismiques formant l'image finale. Dans au moins une zone de prospection sismique du monde, les données des hydrophones étaient plus bruyantes que les données des géophones, mais ceci n'est apparu que rarement. Lorsque les données d'hydrophones et de géophones

verticaux sont combinées au moyen de la méthode de pondéra-

tion et sommation, utilisant soit un tir de calibrage, soit des valeurs scalaires obtenues par fonction Varimax, le problème du bruit est habituellement aggravé. Dans des zones o le coefficient de réflexion du fond de l'océan est positif, ce qui est le cas dans la grande majorité des zones de prospection, la valeur scalaire qui est multipliée par la trace du géophone avant la sommation avec la trace de l'hydrophone est notablement supérieure à un. Par conséquent, une plus grande partie de la trace bruyante du géophone est

utilisée dans la trace combinée.

Avec le procédé de combinaison de traces de capteurs doubles à filtre de Backus, le rapport signal/bruit de la trace combinée est amélioré par rapport à la méthode de pondération et sommation car, quel que soit le coefficient de réflexion du fond de l'océan, des portions égales des traces du géophone et de l'hydrophone sont utilisées. Cependant, dans certains cas, le rapport signal/bruit de la trace du géophone est si faible que la qualité de la trace combinée en

est encore gravement affectée.

L'invention concerne un procédé pour atténuer des réverbérations de colonne d'eau dans un signal sismique de capteurs doubles. Un signal de pression et un signal de vitesse sont transformés du domaine du temps au domaine des fréquences, générant un signal de pression transformé et un signal de vitesse transformé, respectivement- Des valeurs pour des facteurs de pondération Kp et Kv sont sélectionnées et multipliées par le signal de pression transformé et le signal de vitesse transformé, respectivement, générant un signal de pression pondéré et un signal de vitesse pondéré, respectivement. Le signal de pression pondéré et le signal de vitesse pondéré sont additionnés, générant un signal de sommation. Des valeurs pour les coefficients de réflexion R et Z du fond de l'océan, l'opérateur de retard du domaine fréquentiel pour un temps de parcours aller-retour dans la couche d'eau, sont déterminées. Un filtre inverse pondéré de Backus est calculé et multiplié par le signal de sommation, générant un signal filtré. Le signal filtré est transformé du

domaine fréquentiel au domaine temporel.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une illustration schématique d'un appareil utilisé dans une opération mettant en oeuvre un câble de fond; la figure 2 est un organigramme d'une exécution

avantageuse de l'invention pour combiner des données sismi-

ques de capteurs doubles afin d'atténuer des réverbérations de la colonne d'eau; la figure 3 est un organigramme d'une variante de mise en oeuvre de l'invention pour combiner des données

sismiques de capteurs doubles afin d'atténuer des réver-

bérations de la colonne d'eau; et la figure 4 est un organigramme d'un procédé

avantageux pour déterminer des facteurs de pondération.

La figure 1 illustre un système de prospection sismique marine avantageux, désigné de façon générale par la référence numérique 100. Le système 100 comprend un navire 102 de prospection sismique qui est conçu pour remorquer une source 104 d'énergie sismique ou plusieurs de ces sources d'énergie à travers une masse d'eau 106. La source 104 d'énergie sismique est une source d'énergie acoustique ou un dispositif de ces sources acoustiques. Une source 104 d'énergie acoustique dont l'utilisation est appréciée avec le système 100 est un canon à air comprimé, construit et mis en oeuvre d'une manière connue dans la technique. Le système 100 comprend aussi un navire récepteur 108 navigant sur la masse d'eau 106. Le navire récepteur 108 déploie un ou plusieurs câbles 110 sur le fond marin 112, et reçoit des signaux provenant des câbles 110. Les câbles 110 portent chacun au

moins un récepteur 114, mais comprennent normalement plu-

sieurs récepteurs 114.

Les récepteurs 114 comprennent, aux mêmes emplacements, des hydrophones destinés à détecter la pression de l'eau et des géophones destinés à détecter la vitesse de particules de fond de l'eau. Plus particulièrement, les hydrophones et géophones se trouvant sur les câbles 110 sont agencés de manière que chaque hydrophone ait au moins un géophone monté sur une suspension à la cardan placé tout à côté de lui, lorsque les câbles 110 sont déployés sur le fond marin 112. Des signaux électriques sont envoyés par les hydrophones et les géophones à un système d'enregistrement à bord du navire récepteur 108. Le navire de prospection 102 déclenche la source 104 en des emplacements prédéterminés tandis que les signaux provenant des hydrophones et des géophones sont enregistrés. Les signaux sont enregistrés par un système d'enregistrement sismique à plusieurs canaux (non représenté) qui sélectivement amplififie, conditionne et enregistre des signaux électriques variant par rapport au temps sur une bande magnétique ou tout autre support de stockage. Le système d'enregistrement sismique numérise aussi, de façon avantageuse, les signaux reçus pour faciliter l'analyse des signaux. Les spécialistes de la technique reconnaîtront qu'on peut utiliser l'un quelconque de divers

systèmes d'enregistrement sismique.

Conformément à une -pratique avantageuse, les câbles 110 et leurs récepteurs associés 114 portant des hydrophones et des géophones sont positionnés sur le fond marin 112. Un tir de production a lieu avec le navire 102 de prospection se déplaçant à une vitesse constante suivant un trajet défini, tel qu'un ensemble de lignes parallèles, ou des couloirs d'exploration, habituellement perpendiculaires aux câbles 110. Après que le navire de prospection 102 a achevé de parcourir les couloirs d'exploration, le navire de réception 108 ou autre navire convenable récupère les câbles et les redéploie suivant une autre configuration, telle que des lignes espacées des emplacements précédents des câbles, mais parallèles à ceux-ci. Une fois que les câbles sont redéployés, le navire de prospection 102 tire

suivant une autre configuration.

Pendant la collecte de données, des ondes sismiques générées par la source 104 descendent, comme

indiqué par les rayons 120. Ces ondes primaires sont réflé-

chies aux interfaces entre les strates, telles que l'inter-

face 122 entre les strates 124 et 126, dans la formation souterraine 128. Les ondes réfléchies montent, comme illustré par les rayons 130. Les hydrophones et les géophones qui comprennent les récepteurs 114 détectent les ondes réfléchies 130. Les récepteurs 114 génèrent des signaux électriques représentatifs de variations de pression et de vitesse de particules dans le champ d'ondes sismiques, et renvoient ces signaux électriques générés au navire 108 de prospection par l'intermédiaire du câble 110 ou de certains autres moyens de transmission, tels qu'une transmission radio. Le système d'enregistrement sismique à bord du navire de prospection 108 enregistre ces signaux électriques afin qu'ils puissent ensuite être traités pour dresser la carte de la formation

souterraine 128.

Les récepteurs 114 détectent à la fois les ondes réfléchies-auxquelles on s'intéresse et des ondes indésirées de réverbération qui constituent un bruit. Les ondes de réverbération sont des ondes sismiques qui sont envoyées par réflexion à l'interface eau-air située à la surface 116 de l'eau, une ou plusieurs fois, avant de descendre dans l'eau 106 pour atteindre les récepteurs 114. Les rayons 132 de la figure 1 illustrent un exemple d'ondes de réverbération. Le procédé à câble de fond océanique à capteurs doubles atténue les réverbérations indésirées 132 de la colonne d'eau associées à chaque signal de réflexion en combinant les signaux de pression et de vitesse enregistrés à chaque poste de récepteur 114. Les deux types de récepteurs utilisés, avantageusement des hydrophones et des géophones, sont différents en ce qui concerne leur réponse mécanique et leur couplage avec le milieu ambiant. Ainsi, les récepteurs peuvent enregistrer des rapports signal/bruit notablement différents. Si le rapport signal/bruit de l'un des récepteurs

du capteur double est mauvais, les procédés de l'art anté-

rieur combinant les deux signaux compromettaient alors la

qualité des données sismiques formant l'image finale.

Le but de l'invention est de permettre qu'une proportion beaucoup plus faible de la plus bruyante des deux

traces soit utilisée pour former la trace combinée. Le filtre35 de Backus est alors modifié pour tenir compte de la pondéra-

l1 tion inégale des traces des géophones et des hydrophones pour réaliser l'atténuation des réverbérations de la colonne d'eau. Les expressions pour les traces des hydrophones et des géophones dans le domaine de la transformée en Z sont les suivantes: 1-z

P(Z) = (+ R Z)' (1)

(1 +RZ

(2) l+Z V(Z) = (1+ Rz) (Z) (1 + o P(Z) = transformée en Z de la trace d'hydrophone, V(Z) = transformée en Z de la trace de géophone, Z = opérateur de retard du domaine fréquentiel pour un temps de parcours vertical aller-retour dans la couche d'eau, R = coefficient de réflexion du fond de l'océan, et

Z(Z) = transformée en Z de la série de coef-

ficients de réflexion en profondeur.

Le parcours aller-retour dans la couche d'eau va du fond de l'océan jusqu'à l'interface air/eau et revient à l'emplacement du capteur double. Il convient de noter que Z(Z) est la donnée souhaitée. Z représente l'opérateur qui introduit un temps de retard dans le domaine fréquentiel. Son expression dans le domaine fréquentiel est: (5) Z = e-i = cos(WT) - i sin( (), o i = 1) w = fréquence radiale, radians/s, et

r = temps de retard, s.

On peut déterminer une valeur pour le coefficient de réflexion R du fond de l'eau en minimisant l'énergie dans les sommes, soumises à un filtrage inverse de Backus, des traces des hydrophones et des géophones des postes de récepteurs communs à fenêtres temporelles dans une plage de valeurs empiriques de réflexion au fond de l'océan, comme

décrit dans les brevets N 5 396 472 et N 5 524 100 préci-

tés. La variable dans l'opérateur de retard Z qui doit être établie pour toute paire hydrophone-géophone est le temps de retard T une fonction de la profondeur de l'eau et de la vitesse de l'eau o est placé le capteur double. Il convient

également de noter que T correspond à la période des réver-

bérations dans la colonne d'eau. On peut déterminer une valeur pour T en maximisant l'intercorrélation de signaux montants et descendants, retardés dans le temps de façon itérative, qui ont été calculés d'après les signaux de

pression et de vitesse par addition et soustraction de ceux-

ci, respectivement. La fonction Z peut être déterminée par l'introduction de la valeur appropriée pour T, le temps de retard du parcours aller-retour dans l'équation (5). Le temps de retard T peut également être obtenu à partir du rapport du double de la profondeur de l'emplacement du capteur double, donnée par les valeurs relevées par une sonde du type fathomètre, à la vitesse acoustique dans l'eau, soit mesurée,

soit estimée.

Le procédé à filtre de Backus utilisé dans l'art antérieur consiste à appliquer le filtre inverse de Backus (1 + RZ)2, à la somme des traces transformées des hydrophones et des géophones, [P(Z) + V(Z)]. Dans la présente invention, un filtre inverse de Backus pondéré est établi et appliqué à une somme pondérée des traces transformées. Ainsi, pour la présente invention, deux fonctions de pondération, Kp et Kv sont introduites. Ces fonctions de pondération sont des nombres réels supérieurs à zéro et sont appliquées aux traces transformées de l'hydrophone et du géophone, respectivement, avant la sommation. Ceci donne, d'après les équations (1) et (2): Kp P(Z) + K V( - Z) = K(1 + Z)_ _Z_ () + RZ)2 fl(Z) + (1 + RZ)2 (Z) Kp - Kp Z + K.+ K,,Z(1Z

(1 + RZ)(

= (Kp + Kv) + (Kv - Kp)Z

(1 + RZ)2 1(Z) (3)

Une résolution de l'égalité (3) 'pour la série de coefficients de réflexion souhaitée en profondeur, g(Z), donne:

(1 + RZ)2

/'(Z) = [K, P(Z) + K V(Z)] (1+ R -)

(Kp + K0) + (Kv - Kp)Z (4) Le premier facteur sur le côté de droite de l'équation (4) est la somme pondérée des traces transformées

[KpP(Z) + KvV(Z)].

Le second facteur sur le côté de droite de l'équation (4) est le filtre inverse de Backus pondéré

(1 + RZ)2

(Kp + K) + (K, - Kp)Z En variante, le filtre inverse de Backus pondéré pourrait être transformé du domaine fréquentiel au domaine temporel et mis en convolution avec la somme pondérée des traces calculées dans le domaine temporel. Dans cette exécution, les traces n'ont pas à être transformées du

domaine temporel au domaine fréquentiel.

En même temps qu'une moins grande partie de l'une

des traces d'hydrophone et de géophone est soumise à une som-

mation avec la trace constituant sa contrepartie, l'effica-

cité avec laquelle le filtre inverse de Backus pondéré atténue les réverbérations de la colonne d'eau devient plus sensible à des erreurs portant sur la valeur de T sur la totalité des réflexions du fond océanique sauf la plus négative. Comme indiqué précédemment, une valeur positive pour le coefficient de réflexion du fond, de l'océan est

habituelle.

Il existe des procédés pour déterminer avec précision la valeur de T, et une valeur unique se comporte très bien pour des traces ayant des décalages relativement faibles par rapport à leurs points de tir. Cependant, pour des traces associées à des décalages source-récepteur plus importants, la période entre les réverbérations de la colonne d'eau augmente en fonction du temps d'enregistrement du fait de la trajectoire non verticale de la colonne d'eau pour les ondelettes de réflexion précoce et leurs ondelettes de réverbération associées. On dispose de deux approches, bien connues des spécialistes de la technique, pour faire face à ce phénomène. Une approche consiste à appliquer à chaque trace résultant d'une sommation un filtre inverse de Backus pondéré variant avec le temps. L'autre approche consiste à décomposer dans le domaine tau-p chaque collecte commune de traces additionnées d'un récepteur commun. Dans ce domaine, un filtre de Backus inverse pondéré fixe est appliqué à

chaque trace p en utilisant sa valeur T appropriée.

Si les traces des géophones enregistrées dans le

champ sont notablement plus bruyantes que les traces corres-

pondantes des hydrophones, il faudrait choisir Kp égal à 1,0 et Kv égal à un nombre réel positif très petit, tel que 0,1, pour améliorer notablement le rapport signal/bruit des traces combinées. Cependant, comme expliqué précédemment, ceci exige de connaître T avec une grande précision. La précision avec laquelle on peut connaître T varie d'un cas à un autre suivant la précision des fathomètres utilisés dans le champ et la qualité des particularités des données enregistrées telles que la bande passante et le rapport signal/bruit. On se trouve donc face à un compromis, exigeant un équilibre entre un rapport signal/bruit amélioré et une atténuation diminuée des réverbérations, du fait d'erreurs dans Tr. Un procédé de détermination de la valeur optimale de Kv consiste à démarrer avec les deux valeurs Kp et Kv égales à 1,0. On combine les traces d'hydrophone et de géophone en un signal de filtre inverse de Backus pondéré et on affiche les spectres d'amplitude et les fonctions d'autocorrélation résultant de ce signal filtré. Puis, avec des valeurs décroissantes Kv, on répète ce processus pour déterminer le point auquel les spectres d'amplitude et les fonctions d'autocorrélation indiquent que les amplitudes restantes des réverbérations sont devenues trop grandes, par exemple un huitième de l'amplitude de leurs ondelettes de réflexion correspoondantes. Un processus similaire, avec les rôles de Kp et Kv inversés, couvrirait le cas contraire dans lequel les traces des hydrophones enregistrées dans le champ sont notablement plus bruyantes que leurs contreparties des géophones.

La figure 2 illustre un organigramme qui repré-

sente le procédé apprécié pour atténuer des réverbérations de colonned'eau dans des données sismiques de capteurs doubles, dans lequel l'un des signaux des capteurs contient davantage

de bruits aléatoires que l'autre signal. Le procédé avanta-

geux illustré est désigné de façon générale en 200. Première-

ment, dans des blocs 202 et 204, le signal de pression, avantageusement sous la forme d'une trace d'hydrophone, et le signal de vitesse, avantageusement sous la forme d'une trace de géophone, sont lus sur des récepteurs de même emplacement,

avantageusement un hydrophone et un géophone, respectivement.

Ensuite, dans des blocs 206 et 208, le signal de pression provenant du bloc 202 et le signal de vitesse provenant du bloc 204 sont transformés du domaine temporel au domaine fréquentiel, en générant un signal de pression transformé et

un signal de vitesse transformé, respectivement. La transfor-

mation est avantageusement réalisée par l'application d'une transformation de Fourier au signal de sommation. Ensuite, dans un bloc 210, des facteurs de pondération Kp et Kv sont sélectionnés. Un procédé avantageux pour déterminer les facteurs -de pondération optimaux est décrit ci-dessous en regard de la figure 4. Puis dans des blocs 212 et 214, le signal de pression transformé provenant du bloc 206 et le signal de vitesse transformé provenant du bloc 208 sont multipliés par les facteurs de pondération Kp et Kv provenant du bloc 210, respectivement, générant un signal de pression pondéré et un signal de vitesse pondéré, respectivement. Ensuite, dans un bloc 216, le signal de pression pondéré provenant du bloc 212 et le signal de vitesse pondéré provenant du bloc 214 sont additionnés pour générer un signal pondéré de sommation

[KpP(Z) + KvV(Z)].

Ensuite, dans un bloc 218, une valeur R pour le

coefficient de réflexion du fond de l'océan est déterminée.

La valeur pour le coefficient de réflexion R du fond de l'océan est avantageusement déterminée par minimisation de l'énergie dans des sommes, soumises à un filtrage inverse de Backus, de traces d'hydrophone et de géophone d'un poste de récepteur commun, à fenêtre temporelle, avec une plage de valeurs empiriques de réflexion du fond de l'océan. La détermination de R est réalisée sans utilisation d'une somme pondérée ou d'un filtre inverse de Backus pondéré. Ceci équivaut au cas o Kp = Kv = 1,0. Similairement, dans un bloc 220, une valeur pour Z, l'opérateur de retard dans le domaine fréquentiel pour un temps de parcours aller- retour dans la

couche d'eau, est déterminée. Une valeur pour Z est avanta-

geusement déterminée par maximisation de l'intercorrélation de signaux montants et descendants retardés dans le temps de façon itérative, qui ont été calculés à partir des signaux de pression et de vitesse par addition et soustraction de ceux- ci, respectivement. La détermination de Z est également réalisée sans utilisation d'une somme pondérée ou d'un filtre inverse de Backus pondéré. Comme précédemment, ceci équivaut au cas o Kp = Kv = 1,0. Dans un bloc 222, Le filtre inverse de Bachus pondéré

(1 + RZ)2

(Kp+ K) + (K - Kp)Z est calculé pour les facteurs de pondération Kp et Kv

provenant du bloc 210, la valeur R du coefficient de ré-

flexion du fond de l'océan provenant du bloc 218, et l'opéra-

teur de retard Z provenant du bloc 220. Dans un bloc 224, le signal de somme pondéré provenant du bloc 216 est multiplié par le filtre inverse de Backus pondéré provenant du bloc 222, générant un signal filtré. Enfin, dans un bloc 226, le signal filtré est retransformé du domaine fréquentiel au

domaine temporel, générant un signal dans lequel les réver- bérations de la colonne d'eau sont atténuées. La transfor-

mation est avantageusement réalisée par l'application d'une transformation inverse de Fourier au signal filtré. La figure 3 illustre un organigramme qui repré-

sente un autre procédé pour atténuer des réverbérations d'une colonne d'eau en utilisant des données sismiques de capteurs doubles, dans lequel l'un des signaux des capteurs contient davantage de bruit aléatoire que l'autre signal. La variante

de procédé illustrée est désignée de façon générale par 300.

Premièrement, dans des blocs 302 et 304, le signal de pression, avantageusement sous la forme d'une trace d'hydro-

phone, et le signal de vitesse, avantageusement sous la forme d'une trace de géophone, sont lus à partir de récepteurs de même emplacement, avantageusement un hydrophone et un géophone, respectivement. Ensuite, dans un bloc 306, les facteurs de pondération Kp et Kv sont sélectionnés. Un procédé avantageux pour déterminer des facteurs optimaux de

pondération est décrit ci-dessous en regard de la figure 4.

Puis, dans des blocs 308 et 310, le signal de pression provenant du bloc 302 et le signal de vitesse provenant du bloc 304 sont multipliés par les facteurs de pondération Kp et Kv provenant du bloc 306, respectivement, générant un signal de pression pondéré et un signal de vitesse pondéré, respectivement. Puis, dans un bloc 312, le signal de pression pondéré provenant du bloc 308 et le signal de vitesse pondéré provenant du bloc 310 sont additionnés pour générer un signal de sommation pondéré [KpP(t) + KvV(t)]

dans le domaine temporel.

Ensuite, dans un bloc 314, une valeur R pour le

coefficient de réflexion du fond de l'océan est déterminée.

La valeur pour le coefficient de réflexion R du fond de l'eau est avantageusement déterminée par minimisation de l'énergie dans les sommes, soumises à un filtrage inverse de Backus, de traces d'hydrophone et de géophone d'un poste de récepteur commun, à fenêtre temporelle, avec une plage de valeurs empiriques de réflexion du fond de l'océan. La détermination de R est réalisée sans utilisation d'une somme pondérée ou d'un filtre inverse de Backus pondéré. Ceci équivaut au cas o Kp = Kv = 1,0. Similairement, dans un bloc 316, une valeur pour Z, l'opérateur de retard dans le domaine fréquentiel pour le temps de parcours aller- retour dans la couche d'eau, est déterminée. Une valeur pour Z est avantageusement déterminée par maximisation de l'intercorrélation de signaux montants et descendants retardés dans le temps de façon itérative, qui ont été calculés à partir des signaux de

pression et de vitesse par addition et soustraction de ceux-

ci, respectivement. La détermination de Z est également réalisée sans utilisation d'une somme pondérée ou d'un filtre inverse de Backus pondéré. Comme précédemment, ceci équivaut au cas o Kp = Kv = 1,0. Dans un bloc 318, le filtre inverse de Backus pondéré

(1 + RZ)2

(Kp + K) + (K, - Kp)Z est calculé pour les facteurs de pondération Kp et Kv

provenant du bloc 306, la valeur R du coefficient de ré-

flexion du fond de l'océan provenant du bloc 314, et l'opéra-

teur Z de retard provenant du bloc 316. Dans le bloc 320, le filtre inverse de Backus pondéré provenant du bloc 318 est retransformé du domaine fréquentiel au domaine temporel, générant un filtre inverse de Backus pondéré transformé. La

transformation est avantageusement effectuée par l'applica-

tion d'une transformation inverse de Fourier au filtre inverse de Backus pondéré. Enfin, dans un bloc 322, le signal de sommation pondéré provenant du bloc 312 est mis en

convolution avec le filtre inverse de Backus pondéré trans-

formé provenant du bloc 320, générant un signal dans lequel

les réverbérations de la colonne d'eau sont atténuées.

La figure 4 est un organigramme qui représente la méthode préférée pour déterminer des valeurs optimales pour

les facteurs de pondération Kp et Kv, destinés à une sélec-

tion dans le bloc 210 de la figure 2 ou dans le bloc 306 de la figure 3, ci-dessus. La méthode préférée illustrée est désignée de façon générale en 400. Premièrement, dans un bloc 402, des facteurs empiriques de pondération Kp et Kv sont tous deux établis de façon à être égaux à 1,0. Ensuite, dans un bloc 404, un rapport d'amplitude est sélectionné. Ce rapport d'amplitude représente le rapport maximal admis des amplitudes de réverbération à des amplitudes d'ondelettes dans les signaux empiriques de filtre inverse de Backus pondéré. Le rapport d'amplitude est avantageusement de un

huitième. Ensuite, dans un bloc 406, un décrément de pondéra-

tion est sélectionné. Ce décrément de pondération est la valeur de laquelle le facteur empirique de pondération Kv est diminué pour chaque essai. Le décrément de pondération est

avantageusement de 0,1.

Dans un bloc 408, un signal inverse de filtre de Backus pondéré [j. P(Z) + Kv V(Z)] (1 + K R)(K)Z) Kî!7, + kJ + (fv - kp)(+ est calculé comme décrit pour le procédé désigné de façon générale en 200 sur la figure 2, ci-dessus, en utilisant les facteurs empiriques de pondération Kp et Kv provenant du bloc 402. Ensuite, dans un bloc 410, la fonction d'autocorrélation du signal empirique de filtre inverse de Backus pondéré provenant du bloc 408 est calculée. Puis, dans un bloc 412, les spectres d'amplitude du signal empirique de filtre inverse de Backus pondéré provenant du bloc 408 et les fonctions d'auto-corrélation du signal empirique de filtre

inverse de Backus pondéré provenant du bloc 410 sont affi-

chés. Dans un bloc 414, il est déterminé si les amplitudes des réverbérations affichées dans le bloc 412 dépassent le rapport d'amplitude provenant du bloc 404 des ondelettes de réflexion correspondantes affichées dans le bloc 412. Si la réponse à la détermination est "non", alors, dans un bloc 416, la valeur pour le facteur empirique Kv de

pondération est diminuée du décrément de pondération sélec-

tionné provenant du bloc 406. La boucle logique du programme revient au bloc 408 et le programme continue de calculer les signaux pondérés résultant du filtre inverse de Backus, de calculer les autocorrélations et d'afficher les spectres d'amplitude et les autocorrélations, comme dans les blocs 408, 410 et 412. Si la réponse à la détermination dans le bloc 414 est "oui", alors, dans un bloc, 418, la valeur empirique précédente pour Kv est sélectionnée. Cette valeur pour Kv et la valeur de Kp établie de façon à être égale à 1,0 constituent les valeurs optimales sélectionnées pour les facteurs de pondération Kp et Kv, respectivement, pour une sélection dans le bloc 210 de la figure 2 ou dans le bloc 306

de la figure 3.

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

sortir du cadre de l'invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour atténuer des réverbérations de colonne d'eau dans un signal sismique de capteur double, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes dans lesquelles on transforme un signal de pression et un signal de vitesse

du domaine temporel au domaine fréquentiel, générant respec-

tivement un signal de pression transformé et un signal de vitesse transformé, on sélectionne des valeurs pour des facteurs de pondération Kp et Kv, on multiplie le signal de pression transformé et le signal de vitesse transformé par les facteurs de pondération K et Kv, respectivement, p générant respectivement un signal de pression pondéré et un signal de vitesse pondéré, on effectue une sommation du signal de pression pondéré et du signal de vitesse pondéré, générant un signal de sommation pondéré, on détermine une valeur pour R, qui est le coefficient de réflexion du fond de l'océan, on détermine une valeur pour Z, qui est l'opérateur de retard dans le domaine fréquentiel pour un temps de parcours aller-retour dans la couche d'eau, on calcule un filtre inverse de Backus pondéré (1 + RZ)2 / [(Kp + Kv) + (Kv - Kp)Z] on multiplie le signal de sommation pondéré par le filtre inverse de Backus pondéré, générant un signal pondéré filtré par un filtre inverse de Backus, et on transforme du domaine fréquentiel au domaine temporel le

signal pondéré filtré par-un filtre inverse de Backus.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sélection des facteurs de pondération comprend les étapes dans lesquelles: (a) on sélectionne un rapport d'amplitude; (b) on sélectionne un décrément de pondération; (c) on établit tous deux à 1,0 des facteurs empiriques de pondération Kp et Kv; (d) on calcule un signal pondéré empirique filtré par un filtre inverse de Backus

(1 + RZ)2

[?P(Z) + kv V(Z)]( + + RZ)2 (k. + kv) + ( - f.)Z en utilisant les facteurs empiriques de pondération Kp et Kv; (e) on calcule l'autocorrélation du signal pondéré empirique filtré par un filtre inverse de Backus;

(f) on affiche le spectre d'amplitude et l'auto-

corrélation du signal pondéré empirique filtré par un filtre inverse de Backus; (g) on diminue du décrément de pondération le facteur empirique de pondération Kv; (h) on répète les étapes (d) à (f) jusqu'à ce que les amplitudes de réverbération dans le signal pondéré empirique affiché filtré par un filtre inverse de Backus dépassent la valeur du rapport d'amplitude multipliée par l'amplitude des ondeletetes dans le signal pondéré empirique affiché filtré par le filtre inverse de Backus; et (i) on sélectionne la valeur empirique précédente de Kven tant que facteur de pondération Kv et 1,0 en tant

que facteur de pondération Kp.

3. Procédé pour atténuer des réverbérations de colonne d'eau dans un signal sismique de capteur double, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes dans lesquelles on lit un signal de pression et un signal de vitesse, on sélectionne des valeurs pour des facteurs de pondération Kp et Kv, on multiplie le signal de pression et le signal de

vitesse par les facteurs de pondération Kp et Kv, respec-

tivement, générant un signal de pression pondéré et un signal de vitesse pondéré, respectivement, on réalise la sommation du signal de pression pondéré et du signal de vitesse

pondéré, générant un signal de sommation pondéré, on déter-

mine une valeur pour R, qui est le coefficient de réflexion du fond de l'océan, on détermine une valeur pour Z, qui est l'opérateur de retard dans le domaine fréquentiel pour un temps de parcours aller-retour dans la couche d'eau, on calcule un filtre inverse de Backus pondéré' dans le domaine fréquentiel (1 + RZ)2 / [(Kp + Kv) + (Kv - Kp)Z] on transforme du domaine fréquentiel au domaine temporel le filtre inverse de Backus pondéré, générant un filtre inverse de Backus pondéré transformé, et on met en convolution le signal de sommation pondéré avec le filtre

inverse de Backus pondéré et transformé.