FR2805897A1

FR2805897A1 - Procede d'analyse et de synthese par balayage de vibreur

Info

Publication number: FR2805897A1
Application number: FR0102655A
Authority: FR
Inventors: Gary A Sitton
Original assignee: Westerngeco LLC
Current assignee: Westerngeco LLC
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: GB0104849D0; AU2474901A; US20020010545A1; FR2805897B1; CA2338388A1; AU777215B2; GB2365529B; GB2365529A; US6522974B2

Abstract

Un procédé destiné, à partir de données sismiques, à analyser, décomposer, synthétiser et extraire des composantes de signal sismique, comme la fondamentale d'un balayage pilote ou ses harmoniques, utilise un ensemble de fonctions de base. Les fonctions de base peuvent être l'un quelconque des harmoniques ou autres composantes obtenus à partir du balayage pilote. Les fonctions de base sont modulées (66) à l'aide des données qui sont analysées. Les données résultantes sorties de la modulation sont alors filtrées passe-bas (68) de façon à pouvoir calculer (70) l'amplitude instantanée et la phase différentielle de la composante particulière de signal à synthétiser. Chaque composante ciblée est alors synthétisée (72) et le résultat est soustrait (74) des données restantes.

Description

La présente invention se rapporte, d'une manière générale,à l'analyse de signaux et au traitement de données sismiques pour des relevés géophysiques et, particulièrement,à un procédé de séparation et de synthèse signaux sismiques en composantes harmoniques autres. L'industrie de l'exploration sismique utilise des impulsions acoustiques pour induire des vibrations sonores dans la terre pour dessiner la structure souterraine pour exploration et le développement miniers. Ces impulsions acoustiques peuvent provenir d'une source explosive, implosive ouà balayage (ou fluctuation) de frequence. on utilise, pour produire un enregistrement de -champ sismique, enregistrement des fronts d'onde de réflexion et de refraction acoustiques qui se propagent depuis source jusqu'à un récepteur. Les variations des temps parcours d événements de réflexion et de réfraction dans ces enregistrements de champ indiquent la position surfaces réflexionà l'intérieur de la terre. L'analyse et la corrélation des événements dans unou plusieurs enregistrements de champ dans un traitement données sismique produisent une image acoustique qui montre la structure souterraine. Les images acoustiques s utilisent pour trouver des gisements miniers de valeur.

La source sismique du typeà balayage ou fluctuation fréquence peut utiliser un signal pilote relativement long, comme de 2à 15 secondes, pour garantir que l'on induise une énergie suffisante dans la terre. procédéà source du typeà balayage ou fluctuation de fréquence se à la compression de signal pour comprimer signal et garantir une définition verticale suffisante pour trouver position de réflecteurs souterrains. La compression de signal est appelée, généralement, déconvolution, dans de nombreuses techniques bien connues dans l'art traitement données sismiques. La déconvolution de signauxà balayage ouà fluctuation de fréquence comprime le signal source en un signal beaucoup plus court représentatif d'une frontière réfléchissante souterraine. La précision et l'efficacité de toute technique de déconvolution est directement liée au degré de connaissanceou de compréhension l'on a du signal de source. La plupart des opérateurs de déconvolution proviennent d'estimations statistiques forme d'onde réelle de source.

En pratique la forme d'onde de sourceà balayage ou fluctuation fréquence qui est réellement engendrée et induite dans la terre ne ressemble pas souvent au signal de source idéalisé le praticien tente d'induire dans la terre. Des effets non linéaires dans la terre et dans le système de production d'énergie de la source, par exemple un vibreur sismique, peuvent créer des harmoniques puissants et d'autres phénomènes dynamiques qui introduisent des distorsions imprévisibles dans le signal réel engendré induit dans la terre. Ces effets non linéaires ne sont pas prévisibles et dépendent de l'emplacement de la source. L'intensité et les caractéristiques des distorsions non linéaires varient d'une position balayage de sourceà la suivante. Ces effets non linéaires interfèrent souvent avec la déconvolution, suffisamment pour dégrader sensiblement les images acoustiques. Il serait très souhaitable de trouver un procédé qui décompose de manière précise le signalà balayage de fréquence réellement engendré en ses diverses composantes, en permettant une déconvolution plus efficace et un autre filtrage.

Ily aurait bien des avantagesà décomposer de manière précise les signaux sismiques en leurs éléments harmoniques composants. La déconvolution, une technique qui est fonction l'analyse précise des signaux, serait beaucoup plus précise. Divers harmoniques séparables, ou diverses composantes de bruit, de signaux sismiques peuvent être renforcés, isolés ou atténués en utilisant des filtres appropriés. exemple, le bruit instrumental, le bruit extrinsèque et d'autres bruits insensibles au filtrage classique peuvent, dans bien des circonstances, être ciblés de manière précise, comme résultat de ce procédé de décomposition.

La présente invention propose un procédé, destinéà décomposer età synthétiser un signal sismique en composantes harmoniques et autres composantes extrinsèques, qui est précisà des instants discrets ou en des points discrets de données d'échantillon. On forme un ensemble de bases de fonctions de composantes de signal en utilisant l'amplitude et la phase instantanées de la source pilote et des composantes associées signal observées dans des données réelles, par exemple, un ensemble de bases comprenant des harmoniques balayage pilote. Ces bases s'utilisent pour former des fonctions complexes de modulation pour chaque composante ou harmonique de signalà analyser età synthétiser par la présente invention. Le signal sismique qui fait1 et de l'étude est utilisé pour moduler la fonction de modulation complexe obtenue et la sortie est filtrée passe-. Cette sortie filtrée passe-bas sutilise pour calculer l'amplitude instantanée et la phase différentielle composante de signal en cours d'analyse.À partir de ces calculs, on synthétise les composantes particulières signal qui sont ciblées. Ces données de composante de signal synthétisées sont alors isolées, par soustraction, données cibles d'origine, en laissant les séries temporelles résultantes contenant les composantes restantes de signal. Chaque composante de signal est ensuite synthétisée de la même manière, extraite et ainsi isoléeà son tour des données restantes. Le résultat est une décomposition et une synthèse précises du signal sismique d'origine en ses diverses composantes de signal.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre,à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: figure1A représente un système d'enregistrement sismique typique pour acquisition de données; figure 1B représente un organigramme pour un mode de réalisation préféré de l'invention; figure 2 représente une forme d'onde typique, avec transition, de sourceà balayage ou fluctuation de fréquence sans distorsion, associée au balayage pilote; figure3 représente une forme d'onde typiqueà balayage ou fluctuation de fréquence avec distorsion, associee à une énergie réelle induite dans la terre; figure 4 représente des composantes réelles de bases, typiques, du balayage pilote de la figure 2 figure5 représente la sortie de la modulation,à l'aide de la fonction de modulation complexe obtenue du balayage déformé de la figure3, pour le premier harmonique provenant de la figure 4; la figure6 représente les séries temporelles la figure5 après filtrage passe-bas; et figure7 représente la composante de premier harmonique, synthétisée, du signal sismique cible de la figure qui a été calculée en utilisant la sortie la figure La présente invention décrit un nouveau traitement destiné,à partir de données sismiques,à analyser, décomposer, synthétiser et extraire des composantes de signaux sismiques, comme la fondamentale d'un balayage pilote ou ses harmoniques. Cette synthèse se fait en modulant,à l'aide des données qui sont analysées des fonctions de bases obtenues d'un balayage pilote. Les données résultantes sont filtrées passe-bas de façonà pouvoir calculer l'amplitude et la phase différentielle instantanées de la composante particulière de signalà synthétiser. Chaque composante ciblée est alors synthetisée et le résultat est soustrait des données restantes.

La présente invention est basée sur le concept que n'importe quelle fonction réelle R(t) peut être représentée

par <SEP> un <SEP> signal <SEP> analytique <SEP> complexe <SEP> Z <SEP> (t) <SEP> constitué <SEP> de <SEP> la
<tb> fonction <SEP> d'origine <SEP> en <SEP> quadrature <SEP> avec <SEP> sa <SEP> transformée
<tb> Hilbert <SEP> H <SEP> [R(t)] <SEP> <B≥ <SEP> I(t) <SEP> de <SEP> sorte <SEP> que
<tb> Z(t) <SEP> <B≥ <SEP> R(t) <SEP> + <SEP> jI(t),
<tb> où <SEP> et <SEP> R(t) <SEP> et <SEP> I(t) <SEP> sont <SEP> déphasés <SEP> de <SEP> n/2 <SEP> radians
<tb> à <SEP> toutes <SEP> les <SEP> fréquences, <SEP> et <SEP> sont <SEP> donc <SEP> orthogonaux.
<tb> description <SEP> de <SEP> la <SEP> transformée <SEP> de <SEP> Hilbert <SEP> peut <SEP> se <SEP> trouver
<tb> dans <SEP> Oppenheim. <SEP> A., <SEP> et <SEP> Schafer <SEP> R., <SEP> "Discrete-Time <SEP> Signal
<tb> Processing'l, <SEP> Prentice-Hall, <SEP> Englewood <SEP> Cliffs, <SEP> New <SEP> Jersey,
<tb> 1975, <SEP> chapitre <SEP> 10.
<tb>

,amplitude <SEP> A(t), <SEP> la <SEP> phase <SEP> (D(t) <SEP> et <SEP> la <SEP> fréquence
<tb> 0(t), <SEP> instantanées, <SEP> sont <SEP> décrites <SEP> dans <SEP> Taner, <SEP> M., <SEP> Koehler,
<tb> F., <SEP> Shériff, <SEP> R., <SEP> I'Complex <SEP> seismic <SEP> trace <SEP> analysisl'
<tb> Geophysics, <SEP> volume <SEP> 44, <SEP> numéro <SEP> 6, <SEP> juin <SEP> 1979, <SEP> pages <SEP> 1041 <SEP> a
<tb> 1063, <SEP> sont <SEP> définies <SEP> comme <SEP> :
<tb> A(t) <SEP> [R2(t) <SEP> + <SEP> 12(t)]1/2# <SEP> (2)
<tb> (D(t) <SEP> tan-1 <SEP> [I(t)/R(t)], <SEP> et <SEP> (3)
<tb> E) <SEP> (t) <SEP> (D <SEP> 1 <SEP> (t) <SEP> <B≥ <SEP> d <SEP> [(D <SEP> (t) <SEP> 1 <SEP> /dt <SEP> (4)
<tb> - <SEP> partir <SEP> des <SEP> définitions <SEP> ci-dessus, <SEP> on <SEP> peut
<tb> facilement <SEP> démontrer <SEP> que <SEP> :
<tb> (t) <SEP> <B≥ <SEP> A <SEP> (t) <SEP> cos <SEP> [(D <SEP> (t) <SEP> (5).
<tb>

Pour <SEP> la <SEP> présente <SEP> invention, <SEP> on <SEP> modélise <SEP> un <SEP> signal
<tb> (sinusoïdal) <SEP> à <SEP> bande <SEP> étroite <SEP> avec <SEP> une <SEP> amplitude <SEP> et
<tb> fréquence <SEP> variant <SEP> "lentement". <SEP> On <SEP> suppose <SEP> que <SEP> l'on <SEP> définit
<tb> l'amplitude <SEP> instantanée <SEP> ou <SEP> moyenne <SEP> comme <SEP> étant
<tb> constante <SEP> plus <SEP> une <SEP> certaine <SEP> perturbation, <SEP> en <SEP> tant <SEP> que
<tb> fonction <SEP> du <SEP> temps, <SEP> ainsi
<tb> A(t) <SEP> <B≥ <SEP> ao <SEP> + <SEP> a(t) <SEP> (6)
<tb> et <SEP> de <SEP> f <SEP> açon <SEP> similaire <SEP> pour <SEP> la <SEP> phase <SEP> instantanée <SEP> ou <SEP> moyenne
<tb> (D <SEP> (t) <SEP> <B≥ <SEP> #O <SEP> + <SEP> # <SEP> (t) <SEP> (7).
<tb>

En <SEP> particulier, <SEP> dans <SEP> un <SEP> mode <SEP> de <SEP> réalisation <SEP> de
<tb> l'invention, <SEP> la <SEP> phase <SEP> représente <SEP> un <SEP> signal <SEP> à <SEP> fluctuation <SEP> ou
<tb> balayage <SEP> linéaire <SEP> défini <SEP> par <SEP> :

C01 <SEP> = <SEP> (Ù)T <SEP> - <SEP> (00) <SEP> /T, <SEP> (9)
<tb> et <SEP> 0 <SEP> - <SEP> t <SEP> :9 <SEP> T. <SEP> CI <SEP> est <SEP> un <SEP> balayage <SEP> commençant <SEP> à <SEP> wo <SEP> à <SEP> t <SEP> <B≥ <SEP> 0, <SEP> et
<tb> se <SEP> terminant <SEP> à <SEP> COT <SEP> à <SEP> t <SEP> <B≥ <SEP> T. <SEP> À <SEP> partir <SEP> des <SEP> équations <SEP> (4) <SEP> et
<tb> (8), <SEP> fréquence <SEP> instantanée <SEP> est <SEP> une <SEP> fonction <SEP> linéaire <SEP> et
<tb> elle <SEP> est <SEP> donnée <SEP> par <SEP> :
<tb> (t) <SEP> <B≥ <SEP> (0() <SEP> + <SEP> colt
<tb> En <SEP> outre, <SEP> cette <SEP> analyse <SEP> sera <SEP> limitée <SEP> au <SEP> cas <SEP> où <SEP> 0 <SEP> (t) <SEP> varie
<tb> lentement <SEP> avec <SEP> chaque <SEP> échantillon, <SEP> c'est-à-dire <SEP> : <SEP> 91 <SEP> (t) <SEP> At <SEP> <SEP> 1 <SEP> où
<tb> At <SEP> est <SEP> l'intervalle <SEP> d'échantillon. <SEP> À <SEP> partir <SEP> de <SEP> l'équation
<tb> (10), <SEP> on <SEP> voit <SEP> facilement <SEP> que <SEP> la <SEP> dérivée <SEP> de <SEP> 0(t) <SEP> par <SEP> rapport
<tb> au <SEP> temps <SEP> est <SEP> 01(t) <SEP> <B≥ <SEP> (ol. <SEP> Pour <SEP> un <SEP> signal <SEP> de <SEP> balayage <SEP> sismique
<tb> typique <SEP> échantillonné <SEP> à <SEP> 500 <SEP> échantillons/sec- <SEP> en <SEP> commençant
<tb> à <SEP> 10 <SEP> Hz <SEP> et <SEP> en <SEP> terminant <SEP> à <SEP> 90 <SEP> Hz <SEP> et <SEP> en <SEP> retardant <SEP> de <SEP> 8 <SEP> sec.,
<tb> on <SEP> a <SEP> col <SEP> At <SEP> <B≥ <SEP> 27c(90 <SEP> - <SEP> 10)/(8 <SEP> . <SEP> 500) <SEP> 7z/25 <SEP> radians <SEP> par
<tb> échantillon.
<tb>

À <SEP> partir <SEP> des <SEP> équations <SEP> (5) <SEP> et <SEP> (8), <SEP> nous <SEP> pouvons
<tb> maintenant <SEP> définir <SEP> un <SEP> balayage <SEP> linéaire <SEP> modulé <SEP> à <SEP> amplitude
<tb> idéale <SEP> comme <SEP> :
<tb> P <SEP> (t) <SEP> <B≥ <SEP> A <SEP> (t) <SEP> cos <SEP> [(D <SEP> (t) <SEP> (11),
<tb> et <SEP> avec <SEP> une <SEP> certaine <SEP> distorsion <SEP> ajoutée <SEP> modélisée <SEP> par <SEP> le
<tb> kéme <SEP> harmonique <SEP> à <SEP> balayage <SEP> sans <SEP> transition <SEP> :
<tb> Pk <SEP> (t) <SEP> <B≥ <SEP> cos <SEP> [k <SEP> (V <SEP> (t) <SEP> 1 <SEP> (12),
<tb> où <SEP> A <SEP> (t) <SEP> est <SEP> la <SEP> fonction <SEP> d'amplitude <SEP> instantanée <SEP> de
<tb> modulation <SEP> ou <SEP> ce <SEP> que <SEP> l'on <SEP> appelle <SEP> une <SEP> fonction <SEP> avec
<tb> transition. <SEP> Cette <SEP> fonction <SEP> avec <SEP> transition <SEP> habituelle ment <SEP> de <SEP> la <SEP> forme <SEP> :
<tb> (t) <SEP> <B≥ <SEP> #O <SEP> # <SEP> 1 <SEP> + <SEP> cos <SEP> [n <SEP> (l <SEP> - <SEP> t <SEP> /T) <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> :#9 <SEP> T,
<tb> (13)
<tb> (t) <SEP> <B≥ <SEP> < <SEP> t <SEP> < <SEP> T <SEP> T, <SEP> et <SEP> (14)
<tb> A <SEP> (t) <SEP> <B≥ <SEP> () <SEP> (l <SEP> cos <SEP> [ir <SEP> (l <SEP> t/T) <SEP> /2, <SEP> T <SEP> - <SEP> c <SEP> :## <SEP> t <SEP> :9 <SEP> T,
<tb> (15)
<tb> où <SEP> T <SEP> est <SEP> la <SEP> largeur <SEP> de <SEP> la <SEP> région <SEP> de <SEP> transition <SEP> de <SEP> début <SEP> et
<tb> de <SEP> fin. <SEP> Une <SEP> telle <SEP> transition <SEP> est <SEP> appelée <SEP> transition
<tb> cosinus. <SEP> on <SEP> pourrait <SEP> utiliser <SEP> d'autres <SEP> transitions <SEP> qui
<tb> comprennent <SEP> une <SEP> transition <SEP> linéaire <SEP> et <SEP> une <SEP> transition <SEP> de
<tb> Blackman <SEP> : <SEP> de <SEP> telles <SEP> transitions <SEP> devraient <SEP> être <SEP> connues <SEP> de ceux qui sont versés dans1 art et ne seront pas décrites davantage. De plus, il n'est nécessaire pour la mise en pratique de la présente invention que la transition au début du signal pilote soit même que la transitionà la fin du signal pilote.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on analyse un signal S(t) de balayage déformé de vibreur en utilisant, comme référence, signal P(t) d'entrée sans transition ou de balayage pilote. Le balayage déformé S(t) peut être approché par Sn( constitué d'une somme de n harmoniques modulés individuellement en amplitude du balayage pilote sans transition, et pour le'kème harmonique ayant chacun une petite fonction 80t) d'erreur de phase ajoutéeà la phase instantanee (Dk(t) d'origine. Ceci peut s'exprimer comme:

Ceci peut aussi être Où Sn (t)S (t) (Dk (t)<B≥ représenté en utilisant la forme quadratique

Pour le kème harmonique resteà calculer (Xk(t) : son amplitude instantanée, 8k(t) : sa phase différen tielle instantanée. Pour le cas ordinaire d'analyse du signal pilote P(t) non déformé, on aurait seulement des valeurs pour la fondamentale, c'est-à-dire, n<B≥ 1. Dans ce cas, on analyserait facilement (t) en ce qui concerne son amplitude A(t) et sa phase (D(t), instantanées. Par conséquent,à partir de llequation (16), on aurait #J (t)<B≥ A (t) et81 (t)0 puisque P (t)<B≥ A (t) cos (D (t) Cependant, afin d'analyser un balayage S(t) déformé ayant de nombreux harmoniques, l'analyse directe instantanée d'amplitude et de phase ne fonctionnera pas en raison de l'effet d'interférenceà large bande des harmoniques mêmes.

présente invention isole chaque harmonique, autre composante, choisi de signal pour produire une amplitude instantanée et une phase différentielle pour cet harmonique, ou autre composante, de signal. On utilise un filtre hétérodyne en quadrature pour décaler chaque harmonique, ou chaque autre composante, de signal vers le bas façon que le kème harmonique instantané d'origine ou la phase de composante de signal (Dk(t) <B≥ 0. Ceci s'obtient pour harmoniques d'ordre plus élevé en modulant le balayage déformé S(t) à l'aide d'une sinusoïde complexe telle définie par: Hk(t) <B≥ S(t)#c0s[(Dk(t)] + j sinl(Dk(t)]) (18). L'effet de cette modulation peut se voir substituant Sn(t) à S(t) de l'équation(16) dans léquation (18) en donnant:

Celle-ci peut être développée pour donner:

regardant maintenant seulement le cas où i cela donne: . -k(t)= #k(t)#(cOsl3k(t)] + cos[2(Dk(t) + Ôk(t)ll + j(sin[2(Dk(t) + 80t)] - sin[8k(t)11/2) (21). Puisque 8k(t) est petit par rapportà (Dk (t) on limite bande du signal complexe Hk(t) en utilisant un filtre passe-bas. Ceci maintient les termes de Fourier près d'une frequence nulle (courant continu) et rejette les

termes <SEP> plus <SEP> grands <SEP> de <SEP> [2(Dk <SEP> (t) <SEP> 1 <SEP> . <SEP> Cette <SEP> version <SEP> filtrée
<tb> passe-bas <SEP> de <SEP> Hk(t) <SEP> peut <SEP> se <SEP> définir <SEP> comme <SEP> :
<tb> fik(t)= <SEP> :Pk(t) <SEP> + <SEP> jik(t) <SEP> <B≥ <SEP> & k(t)#c0s[8k(t)]
<tb> j <SEP> sinlbk(t)])/2, <SEP> (22).
<tb>

où <SEP> composantes <SEP> réelle <SEP> et <SEP> imaginaire <SEP> sont <SEP> montrées <SEP> de
<tb> manière <SEP> explicite. <SEP> on <SEP> a <SEP> aussi <SEP> supposé <SEP> que, <SEP> puisque
<tb> l'amplitude <SEP> instantanée <SEP> varie <SEP> légèrement, <SEP> ix-k(t) <SEP> (Xk(t)
<tb> On <SEP> obtient <SEP> maintenant <SEP> les <SEP> fonctions <SEP> voulues <SEP> uk(t) <SEP> et
<tb> Ôk(t). <SEP> Comme <SEP> pour <SEP> l'amplitude <SEP> instantanée <SEP> et <SEP> la <SEP> phase
<tb> différentielle <SEP> à <SEP> partir <SEP> de <SEP> l'équation <SEP> (22) <SEP> :
<tb> #k <SEP> (t) <SEP> #_# <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> Hk <SEP> (t) <SEP> 2 <SEP> [:Ê <SEP> k <SEP> 2(t) <SEP> + <SEP> Îk <SEP> 2(t)]1/2 <SEP> et
<tb> Ôk(t) <SEP> z-t <SEP> tan-' <SEP> lik(t)/ <SEP> f#k(t)] <SEP> (23).
<tb>

En <SEP> ce <SEP> qui <SEP> concerne <SEP> notre <SEP> représentation <SEP> en <SEP> quadrature <SEP> de
<tb> l'équation <SEP> (17) <SEP> nous <SEP> avons
<tb> Pk <SEP> (t) <SEP> 2:#, <SEP> k <SEP> (t) <SEP> , <SEP> et
<tb> _Yk <SEP> (t) <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> k <SEP> (t) <SEP> (24).
<tb>

Ces <SEP> approximations <SEP> sont <SEP> valables <SEP> seulement <SEP> si <SEP> fonctions
<tb> de <SEP> distorsion <SEP> varient <SEP> légèrement <SEP> et <SEP> si <SEP> coo, <SEP> la <SEP> fréquence <SEP> de
<tb> balayage <SEP> de <SEP> départ, <SEP> n'est <SEP> pas <SEP> trop <SEP> petite. <SEP> Cette <SEP> dernière
<tb> restriction <SEP> est <SEP> nécessaire <SEP> pour <SEP> éviter <SEP> 1 <SEP> interférence
<tb> précoce <SEP> d'harmoniques <SEP> dans <SEP> un <SEP> signal <SEP> de <SEP> balayage <SEP> ascendant.
<tb>

Dans <SEP> un <SEP> mode <SEP> de <SEP> réalisation <SEP> préféré <SEP> de <SEP> l'invention,
<tb> la <SEP> coupure <SEP> de <SEP> filtre <SEP> passe-bas <SEP> est <SEP> entre <SEP> 1 <SEP> % <SEP> et <SEP> 10 <SEP> % <SEP> de <SEP> la
<tb> fréquence <SEP> des <SEP> Nyquist. <SEP> Le <SEP> filtrage <SEP> passe-bas <SEP> se <SEP> fait <SEP> en
<tb> utilisant <SEP> des <SEP> TFR <SEP> (transformées <SEP> de <SEP> Fourier <SEP> rapides) <SEP> dans <SEP> le
<tb> domaine <SEP> fréquenciel. <SEP> La <SEP> largeur <SEP> d'une <SEP> zone <SEP> de <SEP> transition
<tb> d'environ <SEP> 25 <SEP> % <SEP> de <SEP> la <SEP> valeur <SEP> de <SEP> coupure <SEP> du <SEP> filtre <SEP> passe-bas
<tb> est <SEP> efficace <SEP> pour <SEP> réduire <SEP> les <SEP> effets <SEP> de <SEP> suroscillation <SEP> du
<tb> filtrage. <SEP> L'interférence <SEP> d'harmoniques <SEP> est <SEP> réduite <SEP> en
<tb> démarrant <SEP> l'analyse <SEP> à <SEP> k <SEP> = <SEP> 1 <SEP> et <SEP> en <SEP> allant <SEP> jusqu'à <SEP> k <SEP> = <SEP> n.
<tb> Chaque <SEP> harmonique <SEP> peut <SEP> être <SEP> synthétisé <SEP> à <SEP> partir <SEP> soit <SEP> de
<tb> Sk(t) <SEP> <B≥ <SEP> cck(t) <SEP> cOs[(Dk(t) <SEP> + <SEP> 80t)], <SEP> soit <SEP> de
<tb> Sk(t) <SEP> <B≥ <SEP> Pk(t) <SEP> cOsl(Dk(t)] <SEP> + <SEP> Yk(t) <SEP> sin <SEP> [(Dk(t)]
<tb> (25)
<tb> et <SEP> du <SEP> résultat <SEP> soustrait <SEP> du <SEP> signal <SEP> de <SEP> balayage <SEP> déformé
<tb> restant. <SEP> D'autres <SEP> fonctions <SEP> de <SEP> base <SEP> à <SEP> côté <SEP> des <SEP> harmoniques multiples entiers peuvent également être isolées et soustraites avec ce procédé, par exemple des sous- harmoniques fractionnaires rationnels, des ultra-sous- harmoniques ou d'autres oscillations dynamiques du signal de source de référence pilote.

On prend soin de garantir que tous les retards temporels entre le balayage pilote d'entrée P(t) et le balayage de sortie déformé S(t) soient éliminés ou compensés d'une autre manière. Ceci peut se faire en utilisant une corrélation croisée entre balayage et le pilote, et en recherchant alors la valeur de pic. L'emplacement du pic doit êtreà retard ou sinon les signaux doivent être déphasés de façon appropriée pour garantir cette condition. La précision l'analyse de distorsion peut se mesurer en calculant le résidu de synthèse pour la somme des n premiers harmoniques en utilisant l'équation(16) et elle est définie par: En (t)<B≥ S (t)- Sn (t)(26) en évaluant alors la norme vectorielle relative en<B≥ IlEn (t)Il/ IIS (t)Il Ainsi, en est une mesure de l'erreur de la synthèse du balayage déformé en utilisant les n premiers harmoniques autres composantes de signal provenant de l'analyse.

Les données sont acquises au moyen la production, une source, d'un signal sismique approprié, comme le montre la figure1A. Une source appropriee peut être un vibreur sismique qui engendre des ondes acoustiques sismiques qui se propagent dans la terre. Les vibrations sont enregistrées au niveau d'un récepteur,ou de récepteurs, appropriés comme un géophone ou des géophones, enterrés dans le sol ou en surface, et l'on peut alors les analyser en ce qui concerne les composantes de signal auxquelles on s'intéresse.

L'exemple de source de la figure1A un vibreur30 monté sur camion pour des relevés de terrain mais d'autres combinaisons sont bien connues dans l'art, exemple un vibreur marin pour l'acquisition de données dans des zones recouvertes d'eau. Les vibrations acoustiques du signal sortant de la source peuvent être enregistrées pour analyse sur la source elle-même comme c'est habituel dans la pratique de l'art, ou très près de la source avec un géophone 32 enterré, dans certains programmes d'acquisition sur le terrain, avec un hydrophone proche de la source dans relevés marins ou n'importe quel autre capteur approprié proche de la zone, ou avec des combinaisons de capteurs.

Les vibrations acoustiques se propagent, dans la terre, depuis la source30 le long de trajets sismiques rayonnants 34 jusqu'à un récepteur ou des récepteurs par exemple un géophone 36. Des données enregistrées un certain récepteur approprié, sur la source elle-même dans zone immédiate de la source ou après avoir parcouru une certaine distance dans la terre, peuvent être analysées a 'aide de la présente invention.

La figure 1B présente un organigramme montrant un mode de réalisation préféré de l'invention. Pour la présente invention, un mode de réalisation propose un vibreur sismique propreà engendrer un signal acoustique arbitraire sur une durée de temps et une plage de fréquences prédéterminées. Ce signal acoustique engendré est alors appelé le balayage pilote et il contient des caractéristiques de balayage prédéterminées choisies le praticien. La figure 2 montre un exemple d'un balayage pilote. En pratique, l'énergie acoustique engendrée un vibreur sismique contient de nombreuses autres composantes signalà côté des caractéristiques de balayage pilote predéterminées. La figure3 montre un exemple d'un balayage reel ou déformé mesuré par un récepteur comme celui montré à figure1A, contenant ces autres caractéristiques de signal. C'est sur l'analyse et la synthèse ces composantes de signal que porte la présente invention.

La première étape consisteà déterminer phase instantanée (D (t) du signal P(t) de balayage pilote d'entrée montré en62 la figure 1B et, dans le cas habituel, on posek = 1. La fonction de modulation complexe de la composante de signalà synthétiser s'obtiendra du balayage pilote P(t). La figure 2 montre un balayage pilote typique. Pour la représentation sur la figure, et non pasà titre de limitation, on a représenté seulement une plage limitée de fréquences. Les balayages pilotes des données réelles sont, généralement, entre5 et 200 Hertz, et peuvent aller plus haut. Dans le cas habituel, la fondamentale (ou premier harmonique) ser a la première composante de signalà être synthétisée, bien que n'importe quelle composante de signal pourrait être synthétisée en premier.

L'étape suivante consisteà former la fonction de modulation complexe pour le filtre hétérodyne pour la composante de signalà analyser, comme montré en 64 de la figure 1B, par exemple dans le cas du kI#me harmonique: (COS l(Dk (t)+ j sin I(Dk (t)1 . La figure 4 montre des exemples de bases typiques d'un balayage pilote. la figure 4, on a montré seulement la composante réelle des bases, et ici encoreà des fins de représentation de la figure, on a montré seulement des plages limitées de fréquences. Ceux qui pratiquent l'art comprendront que les plages de fréquences de balayage réelles et leurs bases peuvent couvrir plusieurs octaves.

Les données dans les données réelles déformées sorties du vibreur, le signal sortant ou de champ proche du champ d'ondes acoustique52, peuvent être acquisesà partir de n'importe lequel des signaux habituels mesurés dans, ou autour du vibreur, ou acquises par n'importe quel capteur, récepteur ou géophone approprié. Les signaux typiques de sortie de vibreur sont des accélérations de masses ou des forces de plaque d'appui et de réaction, des signaux d'autres capteurs de champ proche ou d'une combinaison quelconque. Les signaux de champ proche peuvent se mesurer en utilisant des accéléromètres, des géophones ou d'autres capteurs et combinaisons, comme il convient.

Les données ciblées sont alors filtrées comme montré en66, par exemple le balayage déformé de52 pour le premier cas lorsque 54 s'applique, par la fonction modulation complexe dérivée, de 64. Dans le cas habituel la première synthèse entraînerait la multiplication de fonction de base sans transition du balayage pilote fondamental par les données de balayage déformées. première série temporelleà la figure 4 (dont la partie imaginaire n'est pas représentéeà la figure 4) serait multipliée par la série temporelle de la figure3.

Les séries temporelles complexes résultantes contiennent l'amplitude instantanée uk(t) et la phase instantanée différentielle Ôk(t) auxquelles on s'intéresse. La figure5 montre un exemple de la sortie de cette opération. Les composantes d'amplitude et de phase de composanted harmonique ou de signal que l'on synthétise sont calculéesà partir de cette série temporelle apres application un filtrage passe-bas approprié comme montré en68. La figure6 montre une représentation de série temporelle la sortie de filtre passe-bas.

Lorsque les composantes de phase et d'amplitude été déterminees comme en70, on synthétise alors comme en 72 les données ciblées de composantes d'harmonique d'autre signal. Cette synthèse, dans le cas du kème harmonique, peut s'obtenir comme dans l'équation(25) dessus. La figure7 montre la composante synthétisée de la fondamentale (ou premier harmonique) qui a été extraite balayage déformé d'origine.

Après synthèse, on soustrait ces données du balayage déformé en. Dans le premier cas habituel, on soustrait du balayage déformé, la composante synthétisée du balayage pilote associéà la fondamentale.

Après les premières synthèse et soustraction, on choisit,76 avec78, la prochaine composante de signalà analyser. Dans le cas habituel, on synthétisera, avec ce procédé, le deuxième harmonique du balayage pilote. On peut synthétiser des composantes de signal ultérieures,qui peuvent être des harmoniques d'ordre plus élevé, des sous- harmoniques ou un autre comportement oscillatoire dynamique.

Après avoir soustrait, de la série temporelle restante, chaque composante du signal déformé origine, on peut analyser le résultat par le procédé présenté ci-dessus dans les équations(26) et(27) jusqu'à ce1 on ait atteint un niveau arbitrairement petit ou acceptable.

L'invention a été décrite ci-dessus en ilisant un exemple dans lequel la fréquence du signal est fonction linéaire temps. Le procédé de la présente invention peut aussi s'utiliser lorsque la fréquence est fonction continue temps et il est bien entendu qu'une telle variante tombeà l'intérieur de la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de prospection sismique utilisant une source vibratoire(30), le procédé étant caractérise en ce qui comprend, en combinaison: (a) l'activation de la source vibratoire en utilisant un signal pilote (P(t)) de référence, ledit signal pilote (P(t de référence ayant une frequence initialeà un instant initial et une fréquence finaleà un instant final; (b) la représentation d'une phase instantanée du signal pilote (P(t de référence en fonction desdites fréquences initiale et finale et desdits instants initial et final; (c) la mesure du signal sortant ou de champ proche de ladite source vibratoire(30) ; (d) la définition d'une pluralité de signaux de base chacun desdits signaux de base étant une sinusoïde ayant une fréquence linéaire et une phase différentielle, ladite fréquence linéaire étant un multiple d'une frequence instantanée du signal pilote (P(t de référence; et (e) la représentation dudit signal sortant ou de champ proche, mesuré, en tant que somme des signaux de base pondérée par une fonction associée de pondération. 2 Procédé selon la revendication1, caractérisé en ce que la fonction associée de pondération s'obtient par un processus qui comprend en outre la définition d'un filtre hétérodyne en quadrature pour au moins l'un de la pluralité de signaux de base. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: (i) l'application d'au moins l'un desdits filtres hétérodynes en quadrature au signal sortant ou champ proche mesuré pour donner un signal sortant modulé - (ii) le filtrage passe-bas du signal sortant modulé et (iii) la détermination de la fonction pondération de la phase différentielle pour au moins l'une de la pluralité de fonctions de base provenant du signal sortant de champ proche, modulé, filtré passe-bas. 4. Procédé selon la revendication caractérisé ce qu'au moins l'un de la pluralité de signaux de base comprend en outre une pluralité ordonnée d'harmoniques du signal pilote (P(t de référence, le procédé comprenant en outre le fait de soustraire de manière itérative, du signal sortant ou de champ proche mesuré, la fonction de base pondérée comprenant la phase différentielle correspondante. 5. Procédé selon la revendication-1 caractérisé en ce que ledit multiple de phase linéaire la fonction de base est choisi entre (i) un multiple entier et (ii) un multiple fractionnaire rationnel. 6. Procédé selon la revendication caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'utilisation d'une transition de l'amplitude du signal pilote (P(t)) de référence. 7. Procédé selon la revendication caractérisé ce que la transition est choisie dans le groupe constitué (i) d'une transition cosinus, (ii) d'une transition de Blackman et (iii) d'une transition linéaire. 8. Procédé selon la revendication caractérisé ce que la transition au début du signal pilote (P(t de reférence est différente de la transitionà la fin du signal pilote (P(t de référence. 9. Procédé de prospection sismique utilisant une source vibratoire(30), le procédé étant caractérisé en ce 'il comprend, en combinaison: (a) l'activation d'une source vibratoire(30) en utilisant un signal pilote (P(t de référence, ledit signal pilote (P(t de référence ayant une fréquence initialeà un instant initial et une fréquence finaleà un instant final; (b) représentation d'une phase instantanée du signal pilote (P(t)) de référence en fonction desdites fréquences initiale et finale et desdits instants initial et final; (c) mesure d'un signal sortant ou de champ proche de ladite source vibratoire(30) ; (d) définition d'une pluralité de signaux de base, chacun desdits signaux de base étant une sinusoïde ayant une frequence variant en continu avec le temps et une phase différentielle, ladite fréquence étant un multiple d'une fréquence instantanée du signal pilote (P(t de référence; et (e) représentation dudit signal sortant ou de champ proche mesuré, en tant que somme des signaux de base, pondéree par une fonction associée de pondération. 10 Procédé selon la revendication9, caractérisé en ce que la fonction associée de pondération s'obtient par un processus qui comprend en outre la définition d'un filtre hétérodyne en quadrature pour au moins l'un de pluralité de signaux de base. il. Procédé selon la revendication10, caractérise en ce qu'il comprend en outre: (i) application d'au moins l'un desdits filtres hétérodynes en quadrature au signal sortant ou de champ proche mesuré pour donner un signal sortant modulé; (ii) le filtrage passe-bas du signal sortant modulé et (iii) la détermination de la fonction de pondération et de la phase différentielle pour au moins l'une de pluralité de fonctions de base provenant du signal sortant modulé, filtré passe-bas. 12. Procédé selon la revendicationil, caractérise en ce qu'au moins l'un de la pluralité de signaux de base comprend en outre une pluralité ordonnée d'harmoniques signal pilote (P(t)) de référence, le procédé comprenant en outre le fait de soustraire de manière itérative, du signal sortant mesuré, la fonction de base pondérée comprenant la phase différentielle correspondante. 13. Procédé selon la revendication9, caractérisé en ce que ledit multiple est choisi entre (i) un multiple entier et ii) un multiple fractionnaire rationnel. 14. Procédé selon la revendication9, caractérisé en ce il comprend en outre l'utilisation d'une transition de l'amplitude du signal pilote (P(t) de référence. 15. Procédé selon la revendication 14, caracterisé en ce la transition est choisie dans le groupe constitué (i) d'une transition cosinus-, (ii) lune transition de Blackman et (iii) d'une transition linéaire. 16. Procédé selon la revendication 14, caracterisé en ce que la transition au début du signal pilote (P(t de référence est différente de la transitionà la fin du signal pilote (P(t de référence.