FR2960304A1 - Procede de surveillance passive d'evenements sismiques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de surveillance passive pour détecter la présence et caractériser un évènement micro-sismique (3) se produisant dans le sous-sol par traitement de données sismiques enregistrées par une pluralité de récepteurs sismiques (R1, Rn) disposés à la surface terrestre (4), lesdites données sismiques comprenant du bruit d'acquisition et un champ d'ondes (6) généré par l'évènement micro-sismique ledit champ d'onde étant noyé dans le bruit., le procédé comprenant la réalisation d'une inversion de forme d'onde directement sur les données sismiques enregistrées par les récepteurs sismiques sans détection préalable du champ d'onde généré par l'évènement microsismique .

Description

PROCEDE DE SURVEILLANCE PASSIVE D'EVENEMENTS SISMIQUES DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine technique des procédés de surveillance passive d'évènements sismiques. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de traitement de données sismiques passives pour détecter et caractériser un ou plusieurs évènements sismiques se produisant dans le sous-sol.

On entend, dans le cadre de la présente invention, par « données sismiques passives », des données sismiques enregistrées par des récepteurs sismiques, ces données correspondant à l'enregistrement de signaux acoustiques générés par le sous sol.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les procédés conventionnels de surveillance sismiques sont basés sur l'utilisation d'une source sismique commandée (par exemple canon à air en sismique marine, ou vibrateur en sismique terrestre) et de récepteurs sismiques (par exemple hydrophones ou géophones). Les récepteurs sismiques sont disposés de façon telle et en nombre suffisant pour que les signaux enregistrés, appelés traces, constituent des données sismiques et permettent de reconstituer la configuration des couches géologiques.

Dans la surveillance sismique passive, il n'y a pas de source sismique commandée. L'onde acoustique est générée par des évènements sismiques et est enregistrée par des récepteurs sismiques conventionnels (géophones ou hydrophones). Les évènements sismiques peuvent être causés par des déplacements ou des changements souterrains qui induisent la génération d'une onde acoustique créant un champ d'ondes. L'objet de la surveillance sismique passive et de détecter ces évènements sismiques et d'en déterminer la position, le temps d'occurrence, et le mécanisme de source.

L'un des problèmes associé au procédé de surveillance passive d'évènements sismiques concerne l'interprétation des traces sismiques issues des différents récepteurs sismiques. En effet, aucune information sur la source sismique - notamment sa position, sa signature, ou encore l'instant d'activation de celle-ci - n'est disponible pour interpréter ces traces. Une application particulière de la surveillance sismique passive est la surveillance de la fracturation hydraulique. La fracturation hydraulique fait partie des méthodes permettant l'amélioration de la production des gisements pétroliers. Le but de celle-ci est de faciliter l'extraction du pétrole emprisonné dans une roche souterraine peu perméable à partir d'un puits foré dans le sous-sol. Le procédé de fracturation hydraulique consiste à injecter un fluide visqueux dans le puits producteur. La forte pression engendrée par le pompage du fluide induit des fissures dans le sous-sol , lesdites fissures formant des passages favorisant l'écoulement de pétrole jusqu'au puits producteur. Il est avantageux de disposer d'une cartographie des fractures produites dans la roche souterraine, pour, entre autres, les raisons suivantes : - Eviter d'endommager les roches constituant le toit et la base du réservoir. - Optimiser la disposition des puits en fonction des zones effectivement drainées par chaque fracturation hydraulique. - Optimiser la disposition des différentes « étages » de fracturation pour les puits qu'on stimule par fracturation hydraulique en plusieurs endroits. - Evaluer l'efficacité d'une opération de stimulation par fracturation hydraulique afin d'en optimiser les paramètres (pression, durée, nature et concentration des adjuvants par exemple).

Il a déjà été proposé des procédés de surveillance sismiques passive permettant de cartographier les fractures dans le sous-sol . Un premier procédé de surveillance sismique passive est illustré à la figure 1. Ce procédé consiste à disposer plusieurs récepteurs sismiques R1, R4 dans le puits producteur 2. Lorsqu'un évènement sismique 3 (par exemple une fracturation) se produit, une onde sismique se propage dans toutes les directions. Chaque récepteur sismique R1, R4 enregistre l'onde sismique à sa position dans le puits. Les enregistrements des différents récepteurs sismiques sont ensuite convertis en temps d'arrivée, et un opérateur pointe sur l'enregistrement associé à chaque récepteur sismique R1, R4 la position 7 de l'évènement sismique. Des traitements sont ensuite appliqués aux enregistrements pour déterminer la position de l'évènement sismique. Un inconvénient de ce procédé de surveillance sismique passive est qu'il induit une baisse de la productivité du puits. En effet, il est nécessaire d'arrêter les opérations d'extraction lors de l'introduction des récepteurs sismiques dans le puits producteur, ce qui est coûteux en temps et en argent. Un autre inconvénient est qu'il nécessite le pointage de l'évènement sismique par un opérateur. Un deuxième procédé de surveillance passive consiste à déployer un très grand nombre de capteurs sismiques en surface. L'onde sismique générée par un évènement sismique se propage jusqu'au récepteur sismiques qui l'enregistre à leur positions respectives. Dans ce cas, la distance (par exemple 1000 mètres) entre les récepteurs sismiques et l'évènement est beaucoup plus importante que dans le cas où les récepteurs sismiques sont disposés dans le puits producteur (par exemple 300 mètres). Les bruits en surface sont également beaucoup plus importants. Ces bruits sont par exemple générés par les machines de pompage, le passage de véhicules, etc. La distance plus grande et le bruit plus fort ont pour conséquence que le signal enregistré par les récepteurs sismique est « noyé » dans le bruit, et ne peut être détecté directement pour chaque enregistrement par un opérateur. On utilise des algorithmes destinés à faciliter la détection de l'évènement sismique. Ce sont des algorithmes de sommation constructive des traces sismiques reposant sur un critère de meilleure sommation, appelé critère de semblance. La sommation constructive est basée sur l'hypothèse que le même signal est enregistré par les différents récepteurs sismiques à différents temps. Toutefois, cette hypothèse n'est pas exacte. En effet, l'onde sismique générée par le glissement de deux plans de faille l'un contre l'autre présente des lobes ayant des valeurs et des signes différents en fonction de la direction de propagation de l'onde, comme illustré à la figure 2. Ceci induit que les récepteurs sismiques n'enregistrent pas tous la même onde sismique, contrairement à l'hypothèse de départ de la sommation constructive par semblance. Ainsi, dans certains cas, la sommation devient destructive, ce qui induit une perte de la sensibilité et/ou des artefacts de localisation. Un but de la présente invention est de proposer un procédé de surveillance passive permettant de pallier les inconvénients précités. RESUME DE L'INVENTION

A cet effet on propose un procédé de surveillance passive pour détecter et caractériser un évènement micro-sismique se produisant dans le sous-sol par 10 traitement de données sismiques enregistrées par une pluralité de récepteurs sismiques disposés à la surface terrestre, lesdites données sismiques comprenant du bruit d'acquisition et un champ d'ondes généré par l'évènement micro-sismique ledit champ d'onde étant noyé dans le bruit, le procédé comprenant la réalisation d'une inversion de forme d'onde directement sur les 15 données sismiques enregistrées par les récepteurs sismiques sans détection préalable par un opérateur du champ d'onde généré par l'évènement micro-sismique.. La solution proposée présente de nombreux avantages. Notamment, elle permet : 20 - une automatisation du processus de détection ; en effet, les données sismiques peuvent être traitées sans intervention d'un opérateur, - une simplification des calculs qui diminue les temps de calcul et rend possible le suivi de la sismicité des zones de petite et 25 moyenne étendue en temps réel (comme dans le suivi de fracture hydraulique). Des aspects préférés mais non limitatifs du procédé de surveillance passive sont les suivants : - l'inversion de forme d'onde comprend : 30 i) l'estimation de sismogrammes synthétiques SX,y,Z,t pour chaque position (x,y,z) et temps d'origine (t) possible de l'évènement micro-sismique,5 ii) pour chaque sismogramme synthétique estimé SX,y,Z,t, le calcul d'un écart E entre les sismogrammes synthétiques estimés SX,y,Z,t et les données sismiques enregistrées, iii) la détection de la présence d'un évènement micro-sismique dans les données enregistrées à partir des écarts calculés, et iv) la détermination du sismogramme synthétique concordant le mieux avec les données sismiques enregistrées pour déterminer la position réelle, le temps d'origine réel de l'évènement sismique et son mécanisme de source. - Le procédé peut comprendre les étapes de : o subdivision de la durée d'enregistrement en fenêtres temporelles élémentaires At contigües, et o sélection, pour chaque fenêtre temporelle élémentaire At, de la position (x,y,z) associée au sismogramme synthétique SX,y,Z,t dont l'écart avec les données sismiques enregistrées est le plus faible sur ladite fenêtre temporelle élémentaire ; - le procédé peut comprendre la partition de la durée de l'enregistrement en périodes de temps contiguës, la durée d'une période de temps étant comprise entre la durée d'une fenêtre temporelle élémentaire et la durée totale de l'enregistrement,le calcul d'une valeur médiane des écarts minimaux sur chaque période de temps, et la détermination d'un critère de contraste C tel que: Où: o Max(h(t)) est l'écart minimal de la période de temps considérée, et o Mean(h(t)) est la valeur médiane. 30 - l'étape iii) de détection peut comprendre la comparaison des écarts calculés à une valeur seuil ; Max(h(t)) Mean(h(t)) C= 10 15 20 25 - le procédé peut comprendre la partition de la durée de l'enregistrement en périodes de temps contigües comprises entre la durée d'une fenêtre temporelle élémentaire et la durée totale de l'enregistrement, on établit un histogramme des écarts E entre les sismogrammes synthétiques SX,y,Z,t estimés sur la période de temps et les données sismiques enregistrées, ainsi que la sélection des écarts extrêmes de l'histogramme par analyse statistique, et l'identification de la position des sismogrammes associés à ces écarts extrêmes comme étant la position réelle de l'évènement sismique ; - le procédé peut comprendre la mise en oeuvre d'une recherche de grille selon différents niveaux de résolution de la fenêtre temporelle élémentaire d'un niveau de résolution grossier à un niveau de résolution fin, la fenêtre temporelle ayant une dimension plus importante dans le niveau de résolution grossier que dans le niveau de résolution fin ; - l'étape i) d'estimation de sismogrammes synthétiques SX,y,Z,t peut comprendre l'estimation desdits sismogrammes pour une unique position de source ; - l'écart calculé mentionné précédemment peut être un résidus normalisé, ce résidus normalisé r correspondant à la norme de la différence entre les données sismiques réelles enregistrées et le sismogramme synthétique, la différence étant divisée par la norme des données sismique enregistrées.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue au regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un procédé de surveillance passive de l'art antérieur ; - la figure 2 illustre l'onde sismique générée par le glissement de deux plans de faille ; - la figure 3 illustre un exemple de configuration opérationnelle pour surveiller une fracturation hydraulique ; - la figure 4 illustre schématiquement différents modes de réalisation du procédé de surveillance passive pour détecter la présence et caractériser un évènement micro-sismique.

DESCRIPTION DETAILLEE DE FORMES DE REALISATION PREFEREES DE L'INVENTION Acquisition des données sismiques

On a illustré à la figure 3 un exemple de configuration opérationnelle destinée à surveiller une fracturation hydraulique avec un puits de traitement 2 et des matrices de géophone R1, Rn situées à la surface du sol.

Pendant l'opération de fracturation, un fluide est pompé depuis la surface 4 dans le puits 2 pour créer des fractures dans une couche de production d'hydrocarbure 5. Des ondes acoustiques 6 générées par la fracture 3 se propagent à travers le sous-sol et sont enregistrées par les géophones R1, Rn. Ces géophones peuvent être des géophones à une ou plusieurs (typiquement trois) composantes, voire des hydrophones. On met ensuite en oeuvre un procédé de surveillance passive d'évènements sismiques sur les signaux - appelés traces - enregistrés par les géophones.

Principe qénéral du procédé de surveillance passive

Le procédé de surveillance passive sera décrit plus en détail en référence à la figure 4.

Ce procédé de surveillance passive permet la détection d'évènements sismiques et/ou micro-sismiques - c'est-à-dire de faible intensité - avec une meilleure sensibilité que les procédés de l'art antérieur. Il permet par ailleurs de caractériser ces évènements par leur mécanisme de source.

Contrairement aux procédés connus, le procédé de surveillance passive peut être appliqué à la forme d'onde telle qu'elle est enregistrée et ne nécessite pas, par exemple de détection de phases sismiques spécifiques (telles que les ondes P ou S) ou d'autres paramètres dérivés des données (par exemple, les angles de polarisation et les temps d'arrivée). Aucune géométrie d'acquisition spécifique n'est nécessaire : les récepteurs sismiques peuvent être disposés en surface ou dans le puits producteur. Les récepteurs sismiques peuvent être des géophones à une composante, 10 à trois composantes ou des hydrophones. Le procédé peut être appliqué à la sismique marine. Avantageusement, le procédé décrit ci-après peut être entièrement automatique, de sorte qu'aucune intervention d'un opérateur n'est nécessaire pour pointer l'évènement sismique sur les traces enregistrées par les récepteurs 15 sismiques. Ce procédé utilise l'inversion de forme d'onde pour : - balayer automatiquement les enregistrements sismiques observés, - détecter des événements sismiques se produisant en profondeur 20 et - caractériser entièrement ces évènements en termes de temps d'origine, de position, et de mécanisme de la source. L'inversion de forme d'onde est une technique utilisée en sismologie, et plus précisément en sismologie volcanique. 25 Dans ce cadre, on cherche à minimiser l'écart des moindres carrés entre une série d'enregistrements observés et des sismogrammes synthétiques. Les sismogrammes synthétiques sont calculés par convolution de fonctions de Green du milieu de propagation avec un modèle du mécanisme de la source. Les fonctions de Green permettent de déterminer un sismogramme 30 synthétique en fonction de la position de la source, des positions des récepteurs sismiques, et d'un modèle de vitesse du sous-sol. Les caractéristiques de la source - notamment sa position et le temps d'origine auquel la source génère une onde acoustique - sont inconnues. Les positions des récepteurs sismiques et le modèle de vitesse du sous-sol sont connus. Le mécanisme de la source est caractérisé par un tenseur de moment qui se compose de six moments inconnus et trois forces dans son expression la plus générale. Le temps de l'origine exacte de l'événement, sa position et son mécanisme de source sont déterminés conjointement par la mise en correspondance d'une série de sismogrammes synthétiques avec les enregistrements sismiques observés.

En d'autres termes, on calcule différents sismogrammes synthétiques pour différentes valeurs des paramètres inconnus (notamment pour différentes positions de la source, différents temps d'origine, etc.). On met ensuite en correspondance ces différents sismogrammes synthétiques avec les enregistrements sismiques observés. Les caractéristiques de l'évènement sismique - i.e. sa position réelle, son temps origine, son mécanisme de source. - sont celles de la source ayant permis d'obtenir le sismogramme synthétique qui ressemble le plus aux enregistrements observés. Si NT traces sont enregistrées, alors il est possible d'écrire la relation suivante : un (t) =Fp (t) * Gnp (t) + Mpq (t) * Gnp,q (t); p, q = x, y, z Equation 1 où: - un(t) est le déplacement enregistré à la trace n pour l'instant t, - Fp est la valeur de la force que la source applique dans la direction p en fonction du temps, - Mpq(t) est le tenseur de moment, - Gnp est la fonction de Green entre la trace n et la source p, 30 - Gnp,q, est la dérivée de cette fonction de Green par rapport à la gieme direction de la position de la source. Une sommation est implicite sur les indices n, p, q lorsqu'ils sont répétés. L'équation 1 peut être réécrite comme: Nm un (t) =Z mi (t) * gni (t) = J mi (ti )gni (t -t )di i=1 i=1 Equation 2 Dans laquelle la relation de convolution a été élargie et où il est fait usage du moment généralisé m; et de fonctions de Green généralisée gni, tels que définis ci-dessous : ml = Mxx, m2 = Myy, m3 = Mzz m4 = Mxy = Myx m5 = Mxz = Mzx m6=Mzy=Myz m7 = Fx m8 = Fy m9 = Fz Equation 3 Et gnl Gnx,x gn2 GnY,Y gni = G gn4 Gnx,y Gny,x gn5 = G z = Gnz,x gn6 Gnz,Y GnY,z gn7 Gnx gn8 Gnv gn9 G Equation 4 L'inversion est mieux effectuée en utilisant la version en temps discrétisé de l'équation 2 : un(pAt)=LLmi(kAt)gni( pAt - kAt)A i=1 k=1 20 Equation 5 Cette équation est compatible avec le fait que des enregistrements numériques discrétisés sont utilisés. Cette dernière équation a la forme familière 25 d'un produit de matrice : 15 d =Gin Equation 6 Où: - d est le vecteur des données de longueur Nt fois le nombre d'échantillons dans chaque trace Ns, et - G est la matrice de fonctions de Green généralisée dont les 10 dimensions sont NtNs fois NmNc, - Nm est le nombre de moments généralisés qui sont pris en compte, par exemple 6 si l'on ne prend en compte que les moments proprement dits et 9 si on tient également compte des forces. 15 - Nc est la durée d'émission de la source, en unités de temps At, et - m est le vecteur inconnu des moments généralisés de dimensions NcNm. La solution des moindres carrés de l'équation 6 est alors : Equation 7 L'équation 7 peut être utilisée pour trouver le tenseur de moment le plus approprié pour une position et un temps d'origine donnés. 25 En résumé, le procédé de surveillance passive permet de détecter la présence et de caractériser un évènement micro-sismique se produisant dans le sous-sol par traitement de données sismiques enregistrées par une pluralité de récepteurs sismiques disposés à la surface terrestre. Les données sismiques comprennent du bruit d'acquisition (notamment lié 30 au pompage du pétrole contenu dans le réservoir, etc.) et un champ d'ondes généré par l'évènement micro-sismique. Le procédé comprend la réalisation d'une inversion de forme d'onde directement sur les données sismiques enregistrées par les récepteurs sismiques 20 sans détection préalable du champ d'onde généré par l'évènement micro-sismique, ledit champ d'onde étant noyé dans le bruit. Dans la suite on décrira différentes variantes de réalisation pour réaliser toutes ces opérations en une seule étape. 1 er mode de détection d'un évènement micro-sismique (étapes 500, 600) :

L'espace de recherche se compose de toutes les positions (x, y, z) possibles pour l'événement sismique ainsi que de tous les temps d'origine tO 10 possible pour cet évènement. Pour chaque position possible de l'évènement et chaque temps origine possible de l'évènement, un sismogramme synthétique est calculé. L'équation 7 est utilisée pour déterminer le mécanisme de source donnant la meilleure correspondance entre le sismogramme synthétique calculé et les 15 enregistrements observés. Ensuite, le défaut de correspondance, appelée « misfit » dans l'équation ci-dessous, entre les données et les sismogrammes synthétiques est calculé par l'équation suivante : = (G`Gr G`d misfit = d - Gm Equation 8

Ce « misfit » ou « inadéquation » est une mesure de l'accord entre l'observation (l'enregistrement observé) et le modèle (sismogramme synthétique). 25 Etant donné qu'il n'existe aucune certitude qu'un événement sismique a réellement eu lieu, l'inadéquation peut être arbitrairement faible si le contenu du signal lui-même est faible, c'est-à-dire en l'absence de tout événement sismique et avec un bruit faible. Par conséquent, la méthode de détection automatique d'événements est 30 basée sur le résidu r normalisé : 20 d - Gm Equation 9 Les variations du résidu r sont contenues dans l'intervalle [0, 1]. Un résidu faible est obtenu uniquement à condition : - que les données ne sont pas nulles, c'est à dire qu'un événement sismique s'est réellement produit, - qu'il y ait une bonne correspondance entre les données et le modèle.

Dans un mode de réalisation, le procédé de surveillance passive utilise un critère de "détection", c, définit comme suit : c=1-r Equation 10 Ce critère de détection est égal à 1 dans le cas d'un événement fort parfaitement modélisé et tend vers 0 lorsque : - soit il n'y a pas d'événement - soit la position et/ou le temps d'origine utilisé dans le modèle sont faux, c'est-à-dire que la position et/ou le temps origine utilisés pour calculer le sismogramme synthétique ne correspondent pas à la position et/ou au temps d'origine de l'évènement sismique qui s'est réellement produit. Avantageusement, le critère de détection c peut être calculé pour toutes 25 les positions (x, y, z) du volume imagé, et pour des fenêtres temporelles successives contiguës. Pour chaque fenêtre de temps, le maximum h(t) du critère de détection c pour tout x, y, z peut être calculé comme suit :

30 h(t) = Maxx,v,=(c(x,Y,z,t)) Equation 11 L'apparition d'un événement sismique est détectée à l'instant t chaque fois que la fonction h dépasse un certain seuil. Ensuite, pour cet instant, la position dans laquelle c est au maximum donne la position réelle de l'événement sismique.

Avec cette méthode, aucune intervention d'un opérateur n'est nécessaire. Tout au plus, une vérification manuelle des événements détectés peut être effectuée comme un contrôle de qualité. Aucune hypothèse selon laquelle le signal est au dessus du bruit ambiant n'est nécessaire. Le calcul de h(t) permet de détecter des événements micro- sismique avec un rapport signal sur bruit supérieur ou égal à 0,2.

2eme mode de détection d'un évènement micro-sismique (étapes 500', 600') :

Une augmentation du bruit de fond sismique ambiant, ou un changement de sa qualité, peut néanmoins entraîner une augmentation à long terme des valeurs de base du critère de détection, provoquant éventuellement une augmentation du nombre de faux positifs détectés. Une manière de contourner le problème consiste à augmenter le seuil de détection quand un tel changement dans le bruit se produit. Mais cela est difficile dans la pratique en temps réel Une autre solution consiste à utiliser un critère de contraste C, calculé sur une période de temps, pour détecter la survenue d'événements sismiques en dépit de l'évolution des conditions de bruit : Equation 12 Sur une fenêtre de temps donnée, il est supposé que le bruit de fond reste stationnaire. 30 Ici encore, le dépassement d'un seuil donné mettra en évidence la survenue d'un événement sismique. L'utilisation de ce seuil garantit que toute manifestation sera toujours au-dessus du niveau de fond de la cohérence du bruit, dans une proportion fixée. Max(h(t)) Mean(h(t)) C=25 L'utilisation du critère de contraste C est donc adaptée à la détection d'événements transitoires qui contrastent brièvement avec le bruit de fond, y compris lorsque le bruit de fond change avec le temps. Cela est le cas, par exemple, au moment de l'arrêt de l'injection lors d'une opération de fracturation hydraulique, alors que des «évènements microsismiques peuvent continuer à se produire.

3ème mode de détection d'un évènement micro-sismique (étapes 500", 600") : Toutefois, si l'on cherche à se concentrer également sur les vibrations durables et soutenues, le critère de contraste C basé sur le contraste dans le temps devient inadapté. Il existe une solution à ce problème. Cette solution est basée sur le fait que les événements micro-sismiques ont une dimension petite par rapport au volume cible. Par conséquent, tout événement, éphémère ou durable, sera indiqué dans le plan x, y et z de domaine comme un maximum local du critère de détection c (voir l'équation 10). En conséquence, une solution comprend : i) le calcul du critère de détection c pour une plage de valeurs de x, y, z et t, avec t appartenant à une période de temps pendant laquelle le bruit est supposé stationnaire (par exemple, une seconde), ii) le calcul d'un histogramme de toutes les valeurs de c, iii) la sélection de la (ou des) valeur(s) aberrante(s) de c basée sur une analyse statistique, comme par exemple une analyse box-plot (Tu key), iv) l'identification de ces valeurs comme étant l'origine spatiale des événements micro-sismiques. De cette façon, aucune limite n'est imposée, ni sur la durée des événements, ni sur leur nombre à l'intérieur du délai qui a été examiné. Ceci est particulièrement utile pour la surveillance de grands réservoirs dans lequels deux évènements microsismiques peuvent avoir lieu au même moment en différents endroits, ou pour surveiller une opération de SAGD qui suscite des vibrations continues dans le temps. En variante aux étapes ii) et iii) décrites précédemment, on peut utiliser des algorithmes typiques de traitement d'image pour détecter les maxima locaux de la fonction c : par exemple segmentation de l'image et étiquetage des maxima. Dans ce cas, les valeurs anormales de c contiguës peuvent être automatiquement regroupées dans des groupes cohérents. Cela peut permettre l'élaboration d'un catalogue d'événements qui pourraient être caractérisés par leur durée et/ou le temps d'origine et/ou leur position et/ou leur mécanisme de source. La façon la plus simple d'échantillonner la fonction c est d'utiliser une grille de recherche sur l'ensemble de ses quatre coordonnées x, y, z et t. Les dimensions de la grille dans l'espace et le temps sont choisis suffisamment petites pour assurer qu'aucun événement sismique n'est perdu.

Une telle recherche peut prendre du temps du fait des calculs à réaliser. Pour diminuer le temps de calcul, une méthode d'échantillonnage de la fonction c plus efficace peut être mise en oeuvre en utilisant des techniques d'optimisation basée sur des algorithmes classiques comme par exemple : - l'algorithme de Metropolis - l'algorithme génétique; - l'algorithme de recuit simulé par tramage; - l'algorithme de simplex; - la recherche multi-échelle de grille. L'utilisation d'une méthode basée sur l'un de ces algorithmes permet de réduire la charge de calcul tout en conservant intactes les informations de base sur la fracture hydraulique. Pour diminuer encore le temps de calcul, une méthode tenant compte de certaines particularités dans certaines géométries d'acquisition peut être mise en oeuvre : lorsque le volume cible est petit par rapport à la distance entre ce volume cible et les récepteurs sismiques. Cette condition est généralement remplie lorsque les récepteurs sismiques sont disposés en surface. L'équation 8 peut être réécrite comme suit : Avec l'équation 9 et l'équation 10, il s'ensuit que le critère de détection c peut être calculé (étape 300) en une seule étape, grâce à l'application d'un opérateur matriciel O pour les données normalisées : c=1-O d O = (Id - G(G`G) G`) Equation 13 L'opérateur O dépend des fonctions de Green et constitue une variable de x, y et z. Or, comme les dimensions du volume cible sont petite par rapport à la distance séparant ce volume cibles des récepteurs sismiques disposés en surface, on peut supposer que l'opérateur O est égal en tout point du volume cible : O(x, Y, z) O(xe, y , ze ) Equation 14 Ici (xc, yc, zc) est le centre de la zone cible. Avec cette méthode, le calcul de l'opérateur O, qui est long, est réalisée une seule fois. Il en résulte une diminution 25 considérable du temps de calcul global. m = (G`G) 'G`d misfit = - Gm misfit = d - G(G`Gr1G`d d - G(GtGrl G`d (Id - G(G`G) ' G`)d

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance passive pour détecter la présence et caractériser un évènement micro-sismique (3) se produisant dans le sous-sol par traitement de données sismiques enregistrées (100) par une pluralité de récepteurs sismiques (R1, Rn) disposés à la surface terrestre (4), lesdites données sismiques comprenant du bruit d'acquisition et un champ d'ondes (6) généré par l'évènement micro-sismique, ledit champ d'onde étant noyé dans le bruit, .le procédé comprenant la réalisation d'une inversion de forme d'onde (200 à 700) directement sur les données sismiques enregistrées par les récepteurs sismiques sans détection préalable du champ d'onde généré par l'évènement micro-sismique,
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'inversion de forme d'onde comprend : i) l'estimation (200) de sismogrammes synthétiques SX,y,Z,t pour chaque position (x,y,z) et temps d'origine (t) possible de l'évènement micro-sismique, ii) pour chaque sismogramme synthétique estimé SX,y,Z,t, le calcul (400) d'un écart E entre le sismogramme synthétique estimé SX,y,Z,t et les données sismiques enregistrées, iii) la détection (600) de la présence d'un évènement micro- sismique dans les données enregistrées à partir des écarts iv) enregistrées pour déterminer la position réelle et le temps d'origine réel de l'évènement sismique.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel : - on subdivise la durée d'enregistrement en fenêtres temporelles élémentaires At contigües, et 18 calculés, et (700) du sismogramme synthétique la détermination concordant le mieux avec les données sismiques- on sélectionne (500), pour chaque fenêtre temporelle élémentaire At, la position (x,y,z) associée au sismogramme synthétique SX,y,Z,t dont l'écart avec les données sismiques enregistrées est le plus faible sur ladite fenêtre temporelle élémentaire.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on partitionne la durée de l'enregistrement en périodes de temps contiguës, la durée d'une période de temps étant comprise entre la durée d'une fenêtre temporelle élémentaire et la durée totale de l'enregistrement, on calcule (500') une valeur médiane des écarts minimaux sur chaque période de temps, et on divise chaque écart minimal de la période de temps considérée par la valeur médiane calculée, de sorte à obtenir un critère de contraste C tel que : Où: - Max(h(t)) est l'écart minimal de la période de temps considérée, et - Mean(h(t)) est la valeur médiane.
5. 5. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape iii) de détection 20 comprend la comparaison (600, 600') des écarts calculés à une valeur seuil.
6. 6. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on partitionne la durée de l'enregistrement en périodes de temps contigües comprises entre la 25 durée d'une fenêtre temporelle élémentaire et la durée totale de l'enregistrement, on établit (500") un histogramme des écarts E entre les sismogrammes synthétiques SX,y,Z,t estimés sur la période de temps et les données sismiques enregistrées, on sélectionne (600") les écarts extrêmes de l'histogramme par analyse statistique, et on identifie la 30 position des sismogrammes associés à ces écarts extrêmes comme étant la position réelle de l'évènement sismique. Max(h(t)) Mean(h(t)) C=
7. 7. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on effectue une recherche de grille selon différents niveaux de résolution de la fenêtre temporelle élémentaire et de la position, d'un niveau de résolution grossier à un niveau de résolution fin, la fenêtre temporelle ayant une dimension plus importante dans le niveau de résolution grossier que dans le niveau de résolution fin.
8. 8. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape i) d'estimation de sismogrammes synthétiques SX,y,Z,t comprend l'estimation (300) desdits sismogrammes pour une unique position de source.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 2 à 8, dans lequel l'écart calculé est un résidu normalisé, le résidu normalisé r correspondant à la norme de la différence entre les données sismiques réelles enregistrées et le sismogramme synthétique, la différence étant divisée par la norme des données sismique enregistrées.