FR2971059A1

FR2971059A1 - Dispositif et procede pour determiner une attenuation d'ondes dans une condition pres de la surface

Info

Publication number: FR2971059A1
Application number: FR1250797A
Authority: FR
Inventors: Meersman Kristof De
Original assignee: CGG Services SAS
Current assignee: Sercel SAS
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2012-08-03
Also published as: GB201201599D0; GB2491221A; US9291733B2; US20120195164A1; GB2491221B; CA2766356A1

Abstract

Un dispositif de calcul et un procédé pour déterminer des composantes principale et fantôme à partir d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface, dans lequel les ondes S sont réfractées ou réfléchies par une structure dans une sous-surface. Le procédé comprend une étape de réception de données sismiques (R, V) en relation avec les ondes S, les données sismiques comprenant des composantes verticale et radiale enregistrées par un récepteur à trois composantes enfoui ; une étape de calcul, par un processeur, d'une composante principale (P) et d'une composante fantôme (G) à partir des composantes verticale et radiale ; et une étape de calcul d'une image d'une sous-surface sur la base des composantes principale et fantôme (P, G). Les ondes S forment une onde plane.

Description

Dispositif et procède pour déterminer une atténuation d'onde s dans une condition prés de la surface

REFERENCE A DES APPLICATIONS ASSOCIEES [0001] Cette demande revendique la priorité et le bénéfice de la demande de brevet provisoire n° 61/437 904, déposée le 31 janvier 2011, intitulée « Determining S-Wave Attenuation in Near Surface », dont le contenu entier est incorporé ici par voie de référence.

CONTEXTE

DOMAINE TECHNIQUE [0002] Les modes de réalisation de l'objet présenté ici concernent généralement des procédés et des systèmes et, plus particulièrement, des mécanismes et des techniques pour déterminer un facteur Q d'ondes S près d'une surface de la terre.

EXAMEN DU CONTEXTE [0003] Ces dernières années, l'intérêt de surveiller les gisements de pétrole et/ou de gaz a augmenté. La surveillance sismique à intervalles de temps (« timelapse » en terminologie anglo-saxonne) (ou 4D) des sites de production de pétrole est un procédé accepté pour l'optimisation du développement de site et la récupération de produit, fournissant des améliorations significatives en vitesses de récupération et des économies en coûts de forage. [0004] La surveillance sismique de gisement à intervalles de temps consiste en la comparaison d'études sismiques 3D à deux instants ou plus. La surveillance sismique de gisement à intervalles de temps a également comme potentiel d'accroître une capacité d'imagerie d'un déplacement de fluide entre les puits. Une configuration classique pour effectuer une surveillance sismique 4D est illustrée sur la figure 1. La figure 1 montre un système 10 pour l'acquisition de données sismiques. Le système 10 comprend plusieurs récepteurs 12 positionnés dans une zone 12a d'une sous-surface à explorer et en contact avec la surface 14 du sol. Un certain nombre de sources vibrosismiques 16 sont également placées sur la surface 14 dans une zone 16a, dans un voisinage de la zone 12a des récepteurs 12. Un dispositif d'enregistrement 18 est connecté à la pluralité de récepteurs 12 et placé, par exemple, dans un camion-station 20. Chaque source 16 peut être composée d'un nombre variable de vibreurs, généralement entre 1 et 5, et peut comprendre un contrôleur local 22. Un contrôleur central 24 peut être présent pour coordonner les instants de tir des sources 16. Un système GPS 26 peut être utilisé pour corréler dans le temps les sources 16 et les récepteurs 12. [0005] Avec cette configuration, les sources 16 sont commandées pour générer des ondes sismiques, et la pluralité de récepteurs 12 enregistrent les ondes réfléchies par les gisements de pétrole et de gaz et d'autres structures. L'étude sismique peut être répétée à divers intervalles de temps, par exemple, des mois ou des années, pour déterminer des changements des gisements. Bien qu'une reproductibilité des emplacements des sources et des récepteurs soit généralement plus facile à obtenir à terre, les variations provoquées par des changements près de la surface peuvent être très supérieures au déplacement de fluide des gisements, compliquant l'acquisition sismique 4D à intervalles de temps et la reproductibilité.

Ainsi, les variations de vitesse sismique près de la surface sont un facteur qui a un impact sur la reproductibilité des études 4D. Un effet secondaire est le facteur Q. Ainsi, la connaissance du facteur Q aide à déterminer ces changements près de la surface. [0006] Alors que les opérateurs se déplacent pour comprendre le comportement du gisement dans le temps, en particulier lorsqu'il s'agit de cartographier les trajets de migration des hydrocarbures et d'améliorer la performance du gisement sous certaine stimulation, la surveillance de gisement 4D devient de plus en plus importante pour le développement global de site. Cependant, afin d'améliorer les calculs indiquant le comportement du gisement sur la base des données 4D, il est souhaitable d'être capable d'estimer avec précision le facteur Q. [0007] Ainsi, il existe un besoin de développer un dispositif et un procédé pour mieux estimer l'effet que la surface proche a sur les ondes sismiques (par exemple, le facteur Q) pour améliorer les calculs 4D.

RESUME [0008] Selon un exemple de mode de réalisation, il existe un procédé pour déterminer des composantes principale et fantôme d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface. Le procédé comprend des étapes consistant à recevoir des données sismiques (R, V) en relation avec les ondes S, les données sismiques comprenant des composantes verticale et radiale enregistrées par un récepteur à trois composantes (106) enfoui ; calculer, par un processeur (1002), une composante principale (P) et une composante fantôme (G) à partir des composantes verticale et radiale ; et calculer une image d'une sous-surface sur la base des composantes principale et fantôme (P, G). Les ondes S forment une onde plane. [0009] Selon un autre exemple de mode de réalisation, il existe un dispositif de calcul pour déterminer des composantes principale et fantôme à partir d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface. Le dispositif de calcul comprend une interface configurée pour recevoir des données sismiques en relation avec les ondes S, les données sismiques comprenant des composantes verticale et radiale enregistrées par un récepteur à trois composantes enfoui ; et un processeur connecté à l'interface. Le processeur est configuré pour calculer une composante principale et une composante fantôme à partir des composantes verticale et radiale ; et pour calculer une image d'une sous-surface sur la base des composantes principale et fantôme. Les ondes S forment une onde plane. [0010] Selon encore un autre exemple de mode de réalisation, il existe un procédé pour déterminer des composantes principale et fantôme à partir d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface. Le procédé comprend des étapes consistant à recevoir des données sismiques en relation avec les ondes S, les données sismiques comprenant des composantes verticale et radiale enregistrées par un récepteur à trois composantes enfoui ; calculer, par un processeur, une composante principale et une composante fantôme à partir des composantes verticale et radiale ; et calculer une image d'une sous-surface sur la base des composantes principale et fantôme. Les ondes S forment une onde plane, et les conditions près de la surface décrivent une partie de la sous-surface entre un récepteur tridimensionnel enfoui et une surface de la terre. [0011] Selon encore un autre exemple de mode de réalisation, il existe un support pouvant être lu par un ordinateur comprenant des instructions exécutables par un ordinateur, dans lequel les instructions, lorsqu'elles sont exécutées par un processeur, mettent en oeuvre un procédé pour déterminer des composantes principale et fantôme à partir d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface comme noté ci-dessus.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0012] Les dessins joints, qui sont incorporés dans la description et qui font partie de celle-ci, illustrent un ou plusieurs modes de réalisation et, avec la description, expliquent ces modes de réalisation. Sur les dessins : [0013] la figure 1 est un schéma d'un système d'acquisition de données sismiques à terre classique ; [0014] la figure 2 est un schéma d'un système d'acquisition de données sismiques à terre selon un exemple de mode de réalisation ; [0015] la figure 3 est un schéma indiquant des ondes générées par une source sismique ; [0016] les figures 4A et 4B illustrent des composantes verticale et radiale de 15 données enregistrées selon un exemple de mode de réalisation ; [0017] la figure 5 est un schéma illustrant des ondes S montantes (principales) et descendantes (fantômes) et leurs polarisations selon un exemple de mode de réalisation ; [0018] la figure 6 est un schéma illustrant des composantes principale et 20 fantôme selon un exemple de mode de réalisation ; [0019] la figure 7 est un schéma illustrant deux ondes S réfractées et leurs relations géométriques selon un exemple de mode de réalisation ; [0020] la figure 8 est un graphe illustrant comment déterminer un gradient selon un exemple de mode de réalisation ; [0021] la figure 9 est un organigramme illustrant un procédé pour déterminer le facteur Q selon un exemple de mode de réalisation ; et [0022] la figure 10 est un schéma d'un dispositif de calcul.

DESCRIPTION DETAILLEE [0023] La description qui suit des exemples de mode de réalisation fait référence aux dessins joints. Les mêmes numéros de référence sur les différents dessins identifient les mêmes éléments ou des éléments similaires. La description détaillée qui suit ne limite pas l'invention. Au lieu de cela, l'étendue de l'invention est définie par les revendications jointes. Les modes de réalisation qui suivent sont examinés, par souci de simplicité, en relation avec la terminologie et la structure d'un système sismique comportant une source dipôle et des récepteurs tridimensionnels enfouis. Cependant, les modes de réalisation qui seront examinés ensuite ne sont pas limités à une source dipôle et peuvent être appliqués à d'autres types de sources. [0024] Une référence dans toute la description à « un mode de réalisation » signifie qu'une caractéristique, une structure ou une fonction particulière décrite en relation avec un mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de l'objet présenté. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers emplacements dans toute la description ne fait pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, les caractéristiques, structures ou fonctions particulières peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation. [0025] Selon un exemple de mode de réalisation, il existe un procédé pour séparer des composantes principale et fantôme. Le procédé comprend une étape de réception de données sismiques enregistrées par des récepteurs tridimensionnels enfouis. Les données sismiques comprennent à la fois des composantes radiale et verticale. Le procédé comprend une étape de transformation des composantes radiale et verticale en des composantes principale et fantôme (ou énergie). En option, sur la base des composantes principale et fantôme, un algorithme log-spectral (« log-spectral algorithm » en terminologie anglo-saxonne) modifié est utilisé pour déterminer un facteur Q près de la surface. La vitesse des ondes S près de la surface est déterminée en mesurant les différences de temps entre les champs d'ondes principales et fantômes et par des considérations géométriques associées aux ondes S, comme examiné ultérieurement. Les ondes réfractées et/ou réfléchies peuvent être utilisées pour cette détermination. [0026] Selon un exemple de mode de réalisation illustré sur la figure 2, un système sismique 100 comprend au moins une source sismique 102 qui pourrait être prévue dans un puits 104. La source peut être n'importe quelle source connue.

Par exemple, la source peut être une source SeisMovie (développée par CGGVeritas, France) qui comprend des éléments de vibreur piézoélectriques qui fournissent une large bande passante et une fiabilité/reproductibilité élevée. Une pluralité de récepteurs 106 sont enfouis à une profondeur prédéterminée 108 par rapport à une surface de la terre 110. La profondeur prédéterminée peut être une distance supérieure à zéro et inférieure à la profondeur du gisement. Dans un exemple de mode de réalisation, la profondeur prédéterminée est égale à 12 m. Les récepteurs peuvent être des géophones à trois composantes (3C) ou 4C, c'est-à-dire, un géophone 3C et un hydrophone. Cependant, d'autres récepteurs à trois composantes peuvent être utilisés. Le gisement ou la sous-surface 112 à surveiller doit être situé à une profondeur supérieure à la profondeur des récepteurs 106. [0027] Dans un exemple de mode de réalisation, le système 100 comprend des centaines (par exemple, 480) de récepteurs 3C enfouis à environ 12 m et des dizaines (par exemple, 11) de sources configurées pour émettre continûment des ondes sismiques. Les sources peuvent être prévues dans le puits (ou les multiples puits) à une profondeur d'environ 80 m. Les données peuvent être enregistrées pendant des dizaines de jours, par exemple, 80 jours. Les données peuvent être moyennées pour produire un ensemble unique. Les données peuvent être utilisées pour montrer que le système d'acquisition 100 et la conception d'étude sont idéalement appropriés pour obtenir des estimations d'atténuation d'onde S pour le sol superficiel avec une résolution spatiale élevée. Le sol superficiel (près de la surface) est considéré comme étant la partie du sol qui est au-dessus des récepteurs 106. Ce sol superficiel est parfois appelé couche de décomposition. [0028] Etant donné que les faibles vitesses d'ondes S (statiques élevées) et les taux d'absorption élevés (Q faible) dans la couche soumise aux intempéries (« weathering layer» en terminologie anglo-saxonne) sont considérés comme étant parmi les causes principales de la réduction de la bande passante et du rapport signal sur bruit des données d'ondes converties (PS) lors d'une comparaison à des données d'ondes P (PP) classiques, un exemple de mode de réalisation qui sera examiné ensuite détermine les composantes principale et fantôme à partir des composantes verticale et radiale mesurées des ondes S. En tant qu'extension de ce mode de réalisation, il est possible de déterminer également le facteur Q pour la couche de décomposition en utilisant un algorithme original qui est basé sur les composantes principale et fantôme. Cet algorithme peut conduire à des approches plus déterministes pour traiter des corrections près de la surface dans un traitement d'ondes converties. [0029] Une des quantités nécessaires pour calculer le facteur Q est la vitesse des ondes S près de la surface. Cette vitesse, comme examiné ultérieurement plus en détail, peut être estimée à partir de l'enregistrement des ondes S réfractées. La figure 2 montre une onde S directe 114, c'est-à-dire, une onde qui se propage de la source 102 directement vers les récepteurs 106. La figure 2 montre également les ondes S réfractées 116a et 116b. Les ondes S réfractées 116a-b résultent d'une onde S descendante 118 qui atteint un angle critique et qui est réfractée par une structure 120. II convient de noter que l'onde S directe 114 est enregistrée avec un petit décalage (c'est-à-dire qu'une distance de la source au récepteur le long d'un axe X est faible), tandis que les ondes S réfractées 116a-b sont enregistrées avec des décalages moyens à grands. [0030] En résumé, l'algorithme original pour mesurer une atténuation près de la surface utilise des récepteurs 3C enfouis qui mesurent le champ d'ondes à deux instances. L'énergie sismique qui est réfléchie, réfractée ou générée à une profondeur au-dessous de l'arrangement des récepteurs enfouis est d'abord enregistrée alors qu'elle traverse la pluralité de récepteurs tout en se propageant vers la surface de la terre. Cette énergie principale montante est ensuite réfléchie vers le bas au niveau de la surface libre (il est supposé que le coefficient de réflexion de la surface libre est -1) et enregistrée une deuxième fois alors qu'elle retourne vers le bas dans la terre. Cette arrivée secondaire ultérieure comprend une énergie descendante ou fantôme. Ainsi, sur la base de ces informations, il est possible d'estimer une mesure efficace du facteur Q pour la couche soumise aux intempéries entre la surface et les récepteurs enfouis, en appliquant le procédé de rapport log-spectral sur les champs d'ondes principales et fantômes. Avant que le facteur Q puisse être estimé, il est, cependant, nécessaire de comprendre la nature et la cinématique des ondes S enregistrées, ainsi que de développer un procédé original pour les séparer en des parties montante et descendante. Ces aspects sont examinés ensuite. [0031] Une source sismique possible à utiliser pour générer les ondes sismiques sur la figure 2 peut être un dipôle avec un axe long orienté le long d'une direction Y verticale. Les sources dipôles sont très directionnelles et émettent à la fois des ondes P et des ondes S comme montré sur la figure 3. Le diagramme de rayonnement présente une symétrie de rotation autour de l'axe vertical. Une énergie d'onde P maximum est émise verticalement, tandis qu'aucune n'est émise horizontalement. Une énergie d'onde S maximum est émise selon un angle de 45° par rapport à la verticale dans les deux directions vers le haut et vers le bas. Aucune énergie d'onde S n'est émise verticalement ou horizontalement. Seules des ondes Sv sont générées et, globalement, il est généré plus d'énergie d'onde S que d'énergie d'onde P. Les énergies émises vers le haut et vers le bas ont des polarités opposées. [0032] Des regroupements de tirs de composantes verticale et radiale représentatifs calculés sur la base des données enregistrées par les récepteurs 106 et illustrés sur les figures 4A et 4B montrent une abondance de réflexions d'ondes P cohérentes ainsi que certaines arrivées d'ondes S de « première rupture » (« First break S-wave arrivais» en terminologie anglo-saxonne) cohérentes 114 et 116 qui sont suivies principalement d'un bruit d'onde S non cohérent ou dispersé. L'absence de réflexions d'ondes S nettes et abondantes est une conséquence de l'absence d'ondes S émises verticalement sur le diagramme de rayonnement de source. L'événement d'onde S de première rupture cohérent consiste en deux arrivées distinctes. La première est l'arrivée directe des ondes S émises vers le haut 114. La deuxième correspond aux ondes S réfractées 116a-b. La deuxième arrivée est due à la structure des sources qui transmettent la majeure partie de l'énergie d'onde S à 45°. Ainsi, il est attendu qu'une grande partie de l'énergie transmise vers le bas atteindra des angles critiques à un décalage et une profondeur relativement limités par rapport à la source. Une structure 120 située au-dessous des sources est le candidat possible pour produire les ondes S de réfraction 116a-b. Les figures 4A et 4B montrent également le fantôme réfracté 122 et le fantôme direct 124. [0033] Les ondes S réfractées (composantes radiale et verticale) ayant été enregistrées par les récepteurs 3C, les composantes radiale et verticale enregistrées peuvent être utilisées pour calculer des composantes principale et fantôme comme examiné ci-après. La figure 5 illustre les ondes S réfractées 130 ayant un front d'onde 132 (ondes planes) et une polarisation 134 le long du front d'onde 132. Après réflexion selon un angle 0 sur la surface 110, les ondes S fantômes 136 ont la polarisation 138. La figure 6 montre une relation entre les polarisations principale (130) et fantôme (136), par rapport aux axes X et Y, qui correspondent aux composantes radiale et verticale, respectivement. [0034] Une propriété utile concernant les réfractions en général est qu'elles atteignent les récepteurs selon un angle de propagation commun (c'est-à-dire, en tant qu'onde plane comme montré sur la figure 2). Cela est vrai pour les récepteurs qui sont à une profondeur commune 108 dans une structure de vitesse ID. Ci-après, il est supposé que la masse de l'énergie réfractée est expliquée en termes de couche de réfraction unique 120 et, ainsi, de simple angle de rayon unique au niveau de l'enregistrement. Dans ces circonstances, l'énergie de réfraction d'onde S enregistrée sur les composantes verticale (V) et radiale (R) des récepteurs enfouis

peut être écrite en termes d'énergie principale (P), d'énergie fantôme (G) et d'angle de rayon 0 (qui est mesuré par rapport à la verticale) par : [V] [-sin(9) sin(9) P ~d=Am. (1) R - cos(9) - cos(«) G [0035] L'équation (1) concerne un système de coordonnées dans lequel l'axe vertical pointe vers le bas et la direction radiale pointe à l'opposé de la source comme montré sur la figure 6. Une séparation haut-bas des ondes S réfractées peut

être réalisée en inversant la matrice A, produisant les expressions d'amplitudes vraies pour les ondes S réfractées montantes et descendantes. Cela est exprimé par [Pl _ 1 - cos(0) - sin(0) V

G sin(20) cos(0) -sin(0) R (2) où le terme 1/sin(20) est un facteur de mise à l'échelle. Les composantes P et G peuvent être séparées en utilisant les axes Al et A2 montrés sur la figure 6. Il convient de noter qu'une projection des composantes P et G sur l'axe Al ne

présente aucune énergie principale, seulement une énergie fantôme, et l'inverse est vrai pour l'axe A2. La projection des composantes P et G sur l'axe Al est donnée par: AI lcomponent = 1 (- V cos(0) - R sin(0)), (3) sin(20) et la projection des composantes P et G sur l'axe A2 est donnée par : A2 contponent = 1 (V cos(0) - R sin(0)) (4). sin(20) Ces projections pointent dans une direction générale qui est opposée à celle de la composante radiale R. Cela entraînera une inversion de polarité entre les 10 estimations de P et de G et les données enregistrées à l'origine sur la composante radiale R. Pour corriger cela, il est possible de multiplier (3) et (4) par -1 et d'obtenir : Al eOmponent - 1 (V cos(0) + R sine , (3' ) sin(20) Alcomponent - 1 (- V cos(0) + R sin(0)) (4'). sin(20) [0036] Une recherche de grille est effectuée sur des angles de rayons 0 pour trouver une direction dans laquelle une séparation optimale en énergies montante et 20 descendante peut être obtenue. Cette étape résulte en l'angle 0 autour de 30°. II convient de noter que cet angle peut changer alors que l'algorithme est appliqué à une autre sous-surface. Ainsi, ce procédé original utilise des mesures obtenues à et 15 14 partir de récepteurs enfouis pour séparer et estimer les composantes principale et fantôme. Les composantes principale et fantôme étant obtenues, il est possible de calculer le facteur Q comme examiné ci-après. Cependant, il convient de noter que, sur la base des composantes principale et fantôme, il est possible de calculer 5 d'autres choses, par exemple, une image de la sous-surface étudiée, un modèle de vitesse de la sous-surface, etc. En outre, il convient de noter qu'un avantage de ce procédé de séparation des composantes principale et fantôme sur la base des données sismiques de sol enregistrées par des récepteurs souterrains est lié aux bénéfices de l'intervalle de temps, c'est-à-dire que le champ d'ondes montantes (principales) n'est pas affecté par des changements d'intervalle de temps près de la surface étant donné que ce signal est enregistré par les récepteurs enfouis, qui peuvent être au-dessous de la couche soumise aux intempéries. Par conséquent, tout changement d'intervalle de temps qui est mesuré à partir des champs d'ondes montantes peut être attribué à des couches plus profondes et non à la surface proche. C'est un avantage par rapport à des acquisitions à intervalles de temps classiques par des récepteurs sur la surface. [0037] Une application des composantes principale et fantôme calculées est maintenant examinée en relation avec le facteur Q. Pour déterminer une valeur du facteur Q, un algorithme de rapport log-spectral peut être utilisé comme examiné ci- après. D'autres procédés connus dans l'art peuvent être utilisés. L'algorithme de rapport log-spectral repose sur les amplitudes d'une onde sismique en deux points le long de son trajet de propagation. Autrement dit, si on considère que le facteur Q est donné par : Q = rift = nr , (5)

Vs 1~A° J VsY A il serait nécessaire de connaître Ao, A, Vs, f et r afin de déterminer le facteur Q. Il

convient de noter qu'une lettre en gras indique une matrice ou un vecteur.

[0038] Ici, Ao correspond à une énergie d'onde S montante, A correspond à une énergie descendante, Vs est une vitesse près de la surface de l'onde S, r est une distance à définir par la suite, et y est un gradient du rapport log-spectral entre les ondes S principale et fantôme.

[0039] La vitesse près de la surface Vs et la distance r sont maintenant calculées pour la configuration illustrée sur la figure 7. Considérons deux rayons 150 et 152 d'une onde S réfractée qui se propage (ondes montantes) vers les récepteurs 106. Les récepteurs sont séparés le long de l'axe X d'une distance 0, par exemple, 14 m. Supposons que l'onde S réfractée 152 est enregistrée par le récepteur 106a,

tandis que l'onde S réfractée 150 ne l'est pas (plus précisément, les numéros de référence 150 et 152 désignent des rayons et non des ondes). Lorsque l'onde S montante 150 arrive au niveau de la surface 110, elle est réfléchie et devient l'onde S descendante 154. L'onde S 154 (fantôme) est enregistrée par le récepteur 106a plus tard que l'onde S 152. Les ondes S 150, 152 et 154 sont illustrées sur la figure

7 associées aux points A, B, C et D. Le point A correspond à « l'intersection » de l'onde S 150 avec une ligne imaginaire passant par les récepteurs 106, le point B correspond à un front d'onde formé par les ondes S 150 et 152 à un instant où l'onde S 152 est enregistrée par le récepteur 106a, C correspond au point de réflexion de l'onde S 150, et D correspond à l'emplacement du récepteur 106a. Il convient de noter que A dans l'équation (5) est une matrice ou un vecteur, tandis que le point A sur la figure 7 est un point géométrique. Ainsi, ces deux symboles ne devraient pas être confondus ici. [0040] De retour à l'équation (5), r est la distance parcourue par les ondes S de A à B à C et D. La distance r peut être calculée comme étant égale à deux fois la profondeur H divisée par cos(8). La profondeur H est connue parce que les récepteurs sont enfouis à cette profondeur. Ainsi, r peut être calculée. [0041] La vitesse près de la surface VS des ondes S peut être estimée en additionnant les distances BC et CD (distance parcourue par l'onde S 150) et en divisant cette somme par la durée de trajet At de l'onde S de B à C à D. Dans ce calcul, il est supposé que les ondes S réfractées 150 et 152 forment une onde plane. Cette supposition est vraie pour des ondes réfractées dans une condition près de la surface. Autrement dit, la vitesse près de la surface devient VS . 2 * depth * cos(B) La At durée de trajet At peut être calculé en effectuant la corrélation croisée des ondes S montante et descendante enregistrées dans un récepteur en D. Ainsi, la vitesse près de la surface VS peut être calculée. Dans un exemple de mode de réalisation, la vitesse près de la surface est d'environ 210 m/s. [0042] Il ne reste qu'à calculer le gradient y avant de pouvoir calculer le facteur Q. Comme illustré sur la figure 8, le gradient y est déterminé sur la base du rapport des spectres d'amplitude Ao et A pour différentes fréquences, ces spectres d'amplitude sont calculés en utilisant les transformations de Fourier de A1component et de A2component, respectivement, de la figure 6. Comme examiné ci-dessus, le gradient du rapport log-spectral entre les ondes S principale et fantôme est donné par y, et la différence de temps d'arrivée entre elles est donnée par At. Les deux propriétés sont mesurées au niveau du même récepteur. Idéalement, on calculerait le gradient y du rapport log-spectral entre l'énergie d'onde S montante en A (sur la figure 7) et l'énergie descendante en D. Ces emplacements représentent le même point sur le front d'onde à différents instants. Cependant, aucun récepteur n'est situé en A, mais la distance entre A et D est faible, par exemple, d'environ 14 m. Par conséquent, l'amplitude montante en D peut être utilisée pour remplacer celle en A. [0043] Un avantage de prendre des rapports de spectres des composantes principale et fantôme au même emplacement de récepteur est que cela produira des valeurs de Q qui ne sont pas biaisées par des variations de couplage entre les différents récepteurs. Cependant, cela pourrait aboutir à un certain flou spatial limité. Les valeurs de y peuvent être obtenues par un ajustement L1 à une droite par l'origine pour le rapport spectral, par conséquent, en supposant un coefficient de réflexion de surface libre de -1 et en négligeant des effets d'étalement d'amplitude dans la surface supérieure. [0044] Ainsi, en disposant des ingrédients nécessaires, c'est-à-dire, Vs, r et y, il serait possible de programmer, par exemple, un processeur pour calculer le facteur Q. Un organigramme illustrant comment calculer le facteur Q est maintenant examiné en relation avec la figure 9. A l'étape 900, les données sismiques sont reçues. Les données sismiques sont enregistrées par des récepteurs 3C enfouis.

Les données sont traitées à l'étape 902 pour les transformer de composantes radiale et verticale en composantes principale et fantôme comme examiné ci-dessus avec référence aux figures 5 et 6. Les composantes principale et fantôme sont ensuite utilisées, par exemple, pour générer, à l'étape 903, une image de la sous-surface étudiée. Une telle étape peut être effectuée dans un dispositif de calcul. En option, les composantes principale et fantôme sont utilisées à l'étape 904 pour déterminer le gradient y du rapport des amplitudes des ondes S montante et descendante en fonction de la fréquence. A l'étape 906, la vitesse près de la surface des ondes S est calculée sur la base des ondes S réfractées et de la géométrie de l'agencement. A l'étape 908, une distance parcourue par l'onde S montante d'une ligne imaginaire passant par les récepteurs jusqu'à la surface de sol et de retour aux récepteurs est calculée. A l'étape 910, le facteur Q est calculé sur la base du gradient y de l'étape 904, de la vitesse près de la surface calculée à l'étape 906 et de la distance parcourue calculée à l'étape 908. [0045] Un avantage d'un ou de plusieurs exemples de mode de réalisation examinés ci-dessus est que le rapport spectral entre des ondes montante et descendante enregistré au même poste rend les corrections de couplage et de réponse de géophone obsolètes et relâche les contraintes imposées par la géométrie d'enregistrement. [0046] A des fins d'illustration et non de limitation, un exemple d'un dispositif de calcul représentatif capable d'exécuter des calculs selon les exemples de mode de réalisation est illustré sur la figure 10. Un matériel, un micrologiciel, un logiciel ou une combinaison de ceux-ci peut être utilisé pour effectuer les diverses étapes et opérations décrites ici. [0047] L'exemple de dispositif de calcul 1000 approprié pour effectuer les activités décrites dans les exemples de mode de réalisation peut comprendre un serveur 1001. Un tel serveur 1001 peut comprendre un processeur central (CPU) 1002 couplé à une mémoire vive (RAM) 1004 et à une mémoire à lecture seule (ROM) 1006. La ROM 1006 peut également consister en d'autres types de supports de mémorisation pour mémoriser des programmes, tels qu'une ROM programmable (PROM), une PROM effaçable (EPROM), etc. Le processeur 1002 peut communiquer avec d'autres composants internes et externes par l'intermédiaire d'éléments de circuit d'entrée-sortie (E/S) 1008 et de bus 1010, pour fournir des signaux de commande et similaire. Le processeur 1002 effectue un grand nombre de fonctions comme cela est connu dans l'art, telles que dictées par des instructions de logiciel et/ou de micrologiciel. [0048] Le serveur 1001 peut également comprendre un ou plusieurs dispositifs de mémorisation de données, comprenant des lecteurs de disque dur et de disquette 1012, des lecteurs de CD-ROM 1014, et un autre matériel capable de lire et/ou de mémoriser des informations, tel qu'un DVD, etc. Dans un mode de réalisation, un logiciel pour exécuter les étapes examinées ci-dessus peut être mémorisé et distribué sur un CD-ROM 1016, un support portable 1018 ou une autre forme de support capable de mémoriser de manière portable des informations. Ces supports de mémorisation peuvent être insérés dans et lus par des dispositifs tels que le lecteur de CD-ROM 1014, le lecteur de disque 1012, etc. Le serveur 1001 peut être couplé à un afficheur 1020, qui peut être n'importe quel type d'afficheur ou écran de présentation connu, tel que des afficheurs LCD, des afficheurs à DEL, des afficheurs à plasma, des tubes à rayons cathodiques (CRT), etc. Une interface d'entrée d'utilisateur 1022 est prévue, comprenant un ou plusieurs mécanismes d'interface utilisateur, tels qu'une souris, un clavier, un microphone, un pavé tactile, un écran tactile, un système de reconnaissance vocale, etc. [0049] Le serveur 1001 peut être couplé à d'autres dispositifs informatiques, tels que des terminaux câblés et/ou sans fil, par l'intermédiaire d'un réseau. Le serveur peut faire partie d'une configuration de réseau plus grande comme dans un réseau mondial (GAN) tel qu'Internet 1028, qui permet une connexion ultime à divers dispositifs de surveillance/client câblés et mobiles. [0050] Les exemples de mode de réalisation présentés fournissent un système et un procédé pour calculer des composantes principale et fantôme sur la base de données sismiques enregistrées par des enregistreurs 3C sismiques enfouis. On devrait comprendre que cette description n'est pas destinée à limiter l'invention. Au contraire, les exemples de mode de réalisation sont destinés à couvrir les variantes, modifications et équivalents qui sont inclus dans l'esprit et l'étendue de l'invention telle que définie par les revendications jointes. En outre, dans la description détaillée des exemples de mode de réalisation, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension détaillée de l'invention revendiquée. Cependant, un homme du métier comprendra que divers modes de réalisation peuvent être mis en pratique sans ces détails spécifiques. [0051] Bien que les caractéristiques et les éléments des présents exemples de mode de réalisation soient décrits dans les modes de réalisation en des combinaisons particulières, chaque caractéristique ou élément peut être utilisé seul sans les autres caractéristiques et éléments des modes de réalisation ou en diverses combinaisons avec ou sans autres caractéristiques et éléments présentés

[0052] Cette description écrite utilise des exemples de l'objet présenté pour permettre à n'importe quel homme du métier de mettre en pratique le susdit, y compris en réalisant et en utilisant n'importe quels dispositifs ou systèmes et en appliquant n'importe quels procédés incorporés. L'étendue brevetable de l'objet est définie par les revendications, et peut comprendre d'autres exemples qui apparaissent aux hommes du métier. Ces autres exemples sont destinés à être dans l'étendue des revendications.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé pour déterminer des composantes principale et fantôme à partir d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface, le 5 procédé comprenant des étapes consistant à : recevoir des données sismiques (R, V) en relation avec les ondes S, les données sismiques comprenant des composantes verticale et radiale enregistrées par un récepteur à trois composantes enfoui ; calculer, par un processeur, une composante principale (P) et une 10 composante fantôme (G) à partir des composantes verticale et radiale ; et calculer une image d'une sous-surface sur la base des composantes principale et fantôme (P, G), dans lequel les ondes S forment une onde plane. 15
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les conditions près de la surface décrivent des propriétés du sol situé au-dessus du récepteur tridimensionnel enfoui.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les ondes S sont 20 réfractées par une structure dans la sous-surface.
4. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre : calculer un facteur Q des ondes S près de la surface en utilisant un algorithme de rapport log-spectral modifié qui repose sur les composantes principale et fantôme.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape de calcul comprend en outre : déterminer un gradient y d'un rapport log-spectral entre les composantes principale et fantôme.
6. Procédé selon la revendication 5, comprenant en outre : tracer un logarithme d'un rapport entre les composantes principale et fantôme en fonction d'une fréquence des composantes pour déterminer le gradient y.
7. Procédé selon la revendication 5, consistant en outre à : calculer une vitesse près de la surface VS des ondes S en : sélectionnant deux ondes S, une première onde S, qui est enregistrée par le récepteur à trois composantes enfoui lorsque la première onde S se propage vers la surface de la terre, et une deuxième onde S, qui est enregistrée par le récepteur à trois composantes enfoui après que la deuxième onde S a été réfléchie par la surface de la terre et se déplace en s'éloignant de celle-ci, calculant une distance géométrique parcourue par la deuxième onde S entre un instant auquel la première onde S est enregistrée et un instant auquel la deuxième onde S est enregistrée, effectuant une corrélation croisée des données relatives aux première et deuxième ondes S pour déterminer un temps de parcours, et divisant la distance géométrique par le temps de parcourt pour déterminer la vitesse près de la surface.
8. Dispositif de calcul pour déterminer des composantes principale 10 et fantôme à partir d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface, le dispositif de calcul comprenant : une interface configurée pour recevoir des données sismiques en relation avec les ondes S, les données sismiques comprenant des composantes verticale et radiale enregistrées par un récepteur à trois 15 composantes enfoui ; et un processeur connecté à l'interface et configuré pour : calculer une composante principale et une composante fantôme à partir des composantes verticale et radiale ; et calculer une image d'une sous-surface sur la base des 20 composantes principale et fantôme, dans lequel les ondes S forment une onde plane.
9. Procédé pour déterminer des composantes principale et fantôme à partir d'ondes S enregistrées dans des conditions près de la surface, le procédé comprenant des étapes consistant à : recevoir des données sismiques en relation avec les ondes S, les 5 données sismiques comprenant des composantes verticale et radiale enregistrées par un récepteur à trois composantes enfoui ; calculer, par un processeur, une composante principale et une composante fantôme à partir des composantes verticale et radiale ; et calculer une image d'une sous-surface sur la base des 10 composantes principale et fantôme, dans lequel les ondes S forment une onde plane, et les conditions près de la surface décrivent une partie de la sous-surface entre le récepteur tridimensionnel enfoui et une surface de la terre. 15
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la composante principale P est donnée par p= 1 (V cos(6)+Rsin(O» et la composante sin(2B) fantôme G est donnée par G= 1 (- V cos(B)+Rsin(O» où V est la sin(2B) composante verticale, R est la composante radiale et 0 est un angle de 20 propagation au niveau du récepteur.