WO1998019180A1 - Methode perfectionnee de migration avant somme - Google Patents

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WO1998019180A1
WO1998019180A1 PCT/FR1997/001944 FR9701944W WO9819180A1 WO 1998019180 A1 WO1998019180 A1 WO 1998019180A1 FR 9701944 W FR9701944 W FR 9701944W WO 9819180 A1 WO9819180 A1 WO 9819180A1
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specular
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    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
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    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/50Corrections or adjustments related to wave propagation
    • G01V2210/51Migration

Definitions

  • An important objective of seismic reflection is to produce a seismic section which corresponds as closely as possible to an image of the elastic reflectivity of the subsoil which is being explored.
  • the elastic reflectivity of a subsoil can be used either to reposition in space the geometry of horizons or seismic reflectors, i.e. events which have spatial continuity and which are characteristic of significant geological events , and then we obtain information on the structure of the explored subsoil, either to quantitatively measure the reflectivity or the reflection coefficient and we then obtain information, on the one hand, on the contrasts of petro-elastic parameters of a given geological event and, on the other hand, on the quality of the rocks that caused the measured reflectivity.
  • GREEN function The weighting specific to each trace is called "GREEN function" which essentially comprises two terms:
  • the object of the present invention is to propose a method of imaging or representing a subsoil to be explored which is efficient enough to be exploited while reducing the processing costs linked to the calculation of the weights of the GREEN function.
  • An object of the present invention is a method of the type consisting in:
  • An advantage of the present invention is to limit the calculation of the weights to a reduced number of traces or more exactly of specular rays, compared to the number of traces which is necessary in all the prior methods.
  • Another advantage of the present invention lies in the fact that it can be applied to very fine analyzes of the AVO type.
  • Another advantage of the present invention is to be able to split the various stages and to carry them out separately in different entities.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a collection of classified tracks with constant offset
  • - Figure 3 is a schematic representation of a depth migration of the traces of the collection shown in Figure 2;
  • FIG. 4 is a schematic representation of a grouping of traces constituting an iso-X M collection ;
  • FIG. 5 is a schematic representation of a path of specular rays in the propagation velocity model.
  • a basement 2 for which an image of the reflectivity is desired there are one or more transmitters S and receivers R, at R n , the distance h ; separating the transmitter S ; an R receptor ; being called offset (offset in English).
  • waves are emitted which propagate in the subsoil 2 and which, after reflection on reflectors or H horizons, horizontal or parallel, reach the receivers R ⁇ to R n in which they are recorded in the form of traces.
  • the traces are, in a first step, classified according to a determined criterion, for example in common firing point, in common midpoint, in common receiver, in common offset, etc.
  • An example of collection of traces is represented very schematically on FIG.
  • a time or depth migration is carried out for each collection of traces such as that of FIG. 2, for example a depth migration using in particular the migration before sum of KIRCHHOFF but in a simplified and rapid version, in order to obtain a series of intermediate migrated images, which corresponds to an image by offset or by firing point or by any other common parameter X.
  • a model of propagation speeds in x, z which is established or, preferably, which has already been established for the said zone concerned.
  • Migrated images can be produced in 2-D (two dimensions) or in 3-D (three dimensions) in the time or depth domain, like that shown very diagrammatically in 2-D in FIG. 3.
  • a grouping of the traces of each of the intermediate migrations corresponding to the same position X on the surface of a point M is called iso-value collection (iso-X M ) or "image gather”.
  • a first specular radius at point M for example by setting a source point S, »a travel time t t along the radius S MR,> R, being the point of measurement at the surface , as well as the parameters relating to the evolution of the amplitudes of the waves along said path ("dynamic ray-tracing").
  • This step is repeated for different couples S, R , which makes it possible to obtain a set of specular rays at point M for a given range of offsets.
  • the GREEN function associated with it is calculated, which makes it possible to determine the weight to be applied to the sample of each specific intermediate migration with the constant parameter, for example h i? to have a good representation of the reflectivity at point M for this parameter h ;.
  • each intermediate migration image we have for the same point M with coordinates X M , Z M , a set of samples from the iso-X or "image-gather" collection, each sample corresponding to a given offset or a point given firing range chosen for the calculation of specular rays.
  • each sample of each trace in the iso-X collection corresponds to a specular radius of the velocity model, it then becomes possible to apply to this sample the weight of the GREEN function associated with the specular radius.
  • the present invention constitutes an important improvement to the techniques usually used since, on the one hand, the calculation of a reflection angle is avoided by triple summation of KIRCHHOFF by substituting for it a direct measurement on a pre-established image and a ray tracing which are easier to perform and much less costly, and on the other hand, the corrective weights to be applied for measuring the reflectivity are calculated only for the specular rays specific to said angle of reflection and no not for all angles of reflection corresponding to all the collections of original traces and constituted by all the recordings of the receivers.
  • the various stages of the method according to the invention can be divided into several parts, each of said parts being able to be carried out in a separate entity.
  • the calculation of simplified intermediate images without calculating the weights of the GREEN functions can be entrusted to a specialized entity, such as a contractor.
  • the weight of the Green's function associated with the specular ray can be a scalar or a complex number.

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Abstract

Elle est du type consistant à enregistrer des traces sismiques réflexion pour constituer une collection de traces, à migrer avant sommation et sans correction de poids les traces classées, suivant un critère donnée et en utilisant un modèle de vitesses, caractérisée en ce qu'elle consiste en outre à déterminer pour chaque point M d'intérêt dans un domaine (x, z) au moins un pendage déterminé à partir d'une carte de pendage, à déterminer les rayons spéculaires associés au point M et pour ledit pendage, à calculer les caractéristiques temps et amplitude de chacun des rayons spéculaires pour en déduire la réflectivité en chaque point M.

Description

METHODE PERFECTIONNEE DE MIGRATION AVANT SOMME
Un objectif important de la sismique réflexion est de réaliser une section sismique qui corresponde le mieux possible à une image de la réflectivité élastique du sous-sol qui est exploré.
La réflectivité élastique d'un sous-sol peut être utilisée soit pour repositionner dans l'espace la géométrie des horizons ou réflecteurs sismiques, c'est-à-dire des événements qui ont une continuité spatiale et qui sont caractéristiques d'événements géologiques marquants, et alors on obtient des informations sur la structure du sous-sol exploré, soit pour mesurer quantitativement la réflectivité ou le coefficient de réflexion et on obtient alors des informations, d'une part, sur les contrastes de paramètres pétro-élastiques d'un événement géologique donné et, d'autre part, sur la qualité des roches ayant provoqué la réflectivité mesurée.
En application de diverses théories, telles que les théories du point diffractant, il est devenu possible de réaliser des images sismiques fournissant une meilleure représentativité de la réflectivité du sous-sol exploré.
Une des méthodes les plus répandues consiste notamment à
- enregistrer des traces sismiques issues du sous-sol ;
- classer ces traces suivant un critère déterminé, par exemple point de tir commun, déport commun, point milieu commun, etc .. pour obtenir une ou plusieurs collections de traces classée(s) suivant le critère choisi ;
- migrer en temps ou profondeur la ou les collections de traces classées préalablement, à l'aide d'un modèle de vitesses préalablement ou non défini mais concernant une zone dudit sous-sol, la migration étant par exemple du type de KIRCHHOFF. Toutes les méthodes de migration sont basées implicitement ou explicitement sur des sommations (intégrales) et sont bien connus des spécialistes. Les méthodes basées implicitement sur des sommations sont par exemple les méthodes dites par équation d' ondes, alors que les méthodes faisant appel explicitement à des sommations sont par exemple les méthodes de migrations dites de KIRCHHOFF, d'inversion de BORN ou d'autres migrations équivalentes à ces dernières. Chaque trace de la collection migrée peut être ou non pondérée suivant le but que l'on désire atteindre.
Lorsque le but est d'obtenir, rapidement et à faible coût de traitement, une image du sous-sol suffisante pour une interprétation dite structurale, on peut soit ne pas utiliser de poids (traces non pondérées) soit utiliser des poids qui sont grossièrement approximés. Toutefois, une telle technique ne peut être utilisée dans une analyse beaucoup plus fine du type amplitude fonction du déport (désignée par l'acronyme AVO : Amplitude Versus Offset).
Lorsqu'on souhaite par exemple effectuer une migration en amplitude préservée, il est alors indispensable de pondérer les traces par des poids appropriés. On peut utilement se référer à l'article de TYGEL, paru dans Geophysics, vol. 59, No 12 de décembre 1993, qui constitue une bonne synthèse des techniques mises en oeuvre et dans lequel est décrite la théorie de la phase stationnaire.
La pondération propre à chaque trace est appelée "fonction de GREEN" qui comprend essentiellement deux termes :
(a) des temps de trajets dont on a besoin quelle que soit la méthode de migration utilisée, et
(b) des poids qui sont calculés avec précision et appliqués à chaque échantillon utilisé dans la sommation de KIRCHHOFF par exemple.
Cela nécessite donc de calculer un très grand nombre de poids, autant qu'il y a d'échantillons intervenant dans la migration, ce qui est relativement très coûteux. Un traitement correct, c'est-à-dire le calcul des poids, immobilise un ordinateur pendant plusieurs jours.
La présente invention a pour but de proposer une méthode d'imagerie ou de représentation d'un sous-sol à explorer qui est suffisamment efficace pour être exploité tout en réduisant les coûts de traitement liés au calcul des poids de la fonction de GREEN.
Un objet de la présente invention est une méthode du type consistant à :
- enregistrer des traces sismiques réflexion à partir de couples émetteurs-récepteurs disposés à la surface d' un sous-sol à explorer et pour chacun desquels l'émetteur est séparé du récepteur d'une distance appelée déport,
- produire à partir des traces enregistrées au moins une collection de traces concernant une zone déterminée dudit sous-sol, lesdites traces ayant été classées suivant un critère donné,
- utiliser un modèle de vitesses de propagation concernant ladite zone dans un domaine (x, z),
- calculer dans une première phase uniquement les temps de trajets correspondant auxdites traces, - migrer avant sommation et sans correction de poids lesdites traces classées en utilisant ledit modèle de vitesses,
- utiliser une carte de pendage préalablement établie pour ladite zone et dans le même domaine (x, z) que le domaine de vitesses, caractérisé en ce qu'elle consiste en outre à : - déterminer pour chaque point M d'intérêt sélectionné dans ledit domaine (x, z) au moins un pendage,
- déterminer les rayons spéculaires associés au point M pour ledit pendage et pour une gamme de déports préalablement définie,
- calculer les caractéristiques temps et amplitudes de chacun des rayons spéculaires, et à
- déterminer la réflectivité en chaque point M d'intérêt à partir desdites caractéristiques.
Un avantage de la présente invention est de limiter le calcul des poids à un nombre réduit de traces ou plus exactement de rayons spéculaires, comparé au nombre de traces qui est nécessaire dans tous les procédés antérieurs.
Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait qu'elle peut être appliquée à des analyses très fines du type AVO.
Un autre avantage de la présente invention est de pouvoir scinder les diverses étapes et de les réaliser séparément dans des entités différentes.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description du procédé selon l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif utilisé en exploration du type sismique réflexion ;
- la figure 2 est une représentation schématique d'une collection de traces classées à déport constant ; - la figure 3 est une représentation schématique d'une migration profondeur des traces de la collection représentée sur la figure 2 ;
- la figure 4 est une représentation schématique d'un regroupement de traces constituant une collection iso-XM ;
- la figure 5 est une représentation schématique d'un tracé de rayons spéculaires dans le modèle de vitesses de propagation.
A la surface 1 d'un sous-sol 2 dont on souhaite réaliser une image de la réflectivité, on dispose un ou plusieurs émetteurs S et des récepteurs R, à Rn, la distance h; séparant l'émetteur S; d' un récepteur R; étant appelée déport (offset en anglais). A partir de l'émetteur ou source S;, on émet des ondes qui se propagent dans le sous-sol 2 et qui, après réflexion sur des réflecteurs ou horizons H, horizontaux ou parallèles, aboutissent aux récepteurs R{ à Rn dans lesquels elles sont enregistrées sous forme de traces. Les traces sont, dans une première étape, classées suivant un critère déterminé, par exemple en point de tir commun, en point milieu commun, en récepteur commun, à déport commun, etc .. Un exemple de collection de traces est représenté très schématiquement sur la figure 2 et concerne une zone déterminée du sous-sol 2, le classement ayant été effectué à déport constant h;. Pour un autre déport constant hj- i , on aurait une autre collection de traces analogue à celle de la figure 2 ; de même, pour un autre déport hi +2, etc ..
Dans une deuxième étape, on effectue une migration temps ou profondeur de chaque collection de traces comme celle de la figure 2, par exemple une migration profondeur en utilisant notamment la migration avant somme de KIRCHHOFF mais dans une version simplifiée et rapide, afin d'obtenir une série d'images migrées intermédiaires, ce qui correspond à une image par déport ou par point de tir ou par tout autre paramètre X commun.. Pour ce faire, on utilise, de manière classique, un modèle de vitesses de propagation en x,z qui est établi ou, de préférence, qui a été déjà établi pour ladite zone concernée. Les images migrées peuvent être produites en 2-D (deux dimensions) ou en 3-D (trois dimensions) dans le domaine temps ou profondeur, comme celle représentée très schématiquement en 2-D sur la figure 3.
Un groupement des traces de chacune des migrations intermédiaires correspondant à une même position X en surface d'un point M est appelé collection iso-valeur (iso-XM) ou "image gather" .
Après migration des collections de traces correspondant à chaque déport constant, comme celles représentées sur la figure 3, on obtient une "image gather" pour les divers déports considérés hj, hj+ i , hj +2, • • • telle que représenté sur la figure 4. A partir d'une quelconque des images migrées intermédiaires obtenues précédemment, de leur somme ou encore à partir de toute autre image préexistante comme l'image migration profondeur post-sommation, on définit, par des moyens connus tels que ceux développés par la demanderesse et connus sous la dénomination SISMAGE, une carte des pendages dans le domaine (x, z) de la zone considérée.
Dans le modèle de vitesses, représenté très schématiquement sur la figure 5, on choisit un point quelconque M de coordonnées xM, zM. A l'aide de la carte de pendages précédente, on détermine la valeur et la direction du pendage audit point M. Sur la figure 5, le pendage en M est représenté symboliquement par un trait 4.
Dans une autre étape, on calcule un premier rayon spéculaire au point M, par exemple en se fixant un point source S,» un temps de trajet tt le long du rayon S MR,> R, étant le point de mesure à la surface, ainsi que les paramètres relatifs à l'évolution des amplitudes des ondes le long dudit trajet ("dynamic ray-tracing"). On répète cette étape pour différents couples S,R,, ce qui permet d'obtenir un ensemble de rayons spéculaires au point M pour une gamme de déports donnée.
D'autres méthodes existent pour trouver le couple S^, qui porte la réflexion spéculaire correspondante au point M ; par exemple si on "tire" de S, vers M, puis de M vers la surface en respectant la loi de réflexion en M, le rayon issu de M n'a aucune raison d'atteindre la surface en un point de mesure R,. On est donc amené à réaliser des interpolations jusqu'à ce qu'on trouve le couple S,R, qui, associé au point M, est spéculaire.
Chaque rayon spéculaire au point M fournit une relation entre le déport h, = S,R, et l'angle de réflexion θ, associés audit rayon spéculaire. Pour chaque rayon spéculaire, on calcule la fonction de GREEN qui lui est associée, ce qui permet de déterminer le poids qu'il faut appliquer à l'échantillon de chaque migration intermédiaire spécifique au paramètre constant, par exemple hi? pour avoir une bonne représentation de la réflectivité au point M pour ce paramètre h;.
Ainsi, pour un déport donné h;, on a un seul rayon spéculaire et un seul poids de correction correspondant à ce rayon spéculaire.
Dans chaque image de migration intermédiaire, on a pour un même point M de coordonnées XM, ZM, un ensemble d'échantillons de la collection iso-X ou "image-gather" , chaque échantillon correspondant à un déport donné ou un point de tir donné de la gamme choisie pour le calcul des rayons spéculaires. Comme à chaque échantillon de chaque trace de la collection iso-X correspond un rayon spéculaire du modèle de vitesses, il devient alors possible d'appliquer audit échantillon le poids de la fonction de GREEN associé au rayon spéculaire.
Le résultat de cette opération est que l'échantillon à la profondeur ZM est proportionnel à la réflectivité du point M pour l'ange θj correspondant.
Ainsi, on peut produire une série d'images migrées finales, de même nature que celles que l'on aurait obtenues avec une migration complète du type de KIRCHHOFF, et qui, avec l'information sur les angles de réflexion θ, seront utilisables dans le processus bien connu de l'analyse AVO puisqu'on peut établir des cartes R = f(θ).
Bien entendu, les diverses étapes et opérations décrites précédemment sont à nouveau effectuées pour tous les points M de la zone d'intérêt du domaine (x, y, z) considéré.
Comme on peut le constater de ce qui précède, la présente invention constitue un perfectionnement important aux techniques habituellement utilisées puisque, d'une part, on évite le calcul d'un angle de réflexion par une triple sommation de KIRCHHOFF en lui substituant une mesure directe sur une image pré-établie et un lancer de rayons plus faciles à effectuer et beaucoup moins coûteux, et d'autre part, on ne calcule les poids correctifs à appliquer pour la mesure de la réflectivité que pour les rayons spéculaires spécifiques audit angle de réflexion et non pas pour tous angles de réflexion correspondant à toutes les collections de traces d'origine et constituées par tous les enregistrements des récepteurs. Un autre avantage, non négligeable, est qu'on peut, si on le souhaite, scinder les diverses étapes du procédé selon l'invention en plusieurs parties, chacune desdites parties pouvant être effectuée dans une entité distincte. Par exemple, le calcul des images simplifiées intermédiaires sans calcul des poids des fonctions de GREEN peut être confié à une entité spécialisée, comme un contracteur.
La description ci-dessus et les figures annexées correspondent à une mise en oeuvre pour des collections iso-offset. Toutefois, il est parfaitement possible, selon l'invention, de sélectionner d'autres paramètres communs tels que le point de tir, la méthode selon l'invention, étant alors appliquée à des collections iso-point de tir.
Un avantage important de la présente invention tel que cela apparaît à la lumière de la description, réside dans le fait qu' au lieu de calculer et d'appliquer tous les poids correspondants à tous les pendages possibles en M, ce qui est coûteux, on ne calcule que le poids lié au pendage mesuré en M. Il est également possible, pour affiner les résultats, d'appliquer la méthode selon l'invention à une petite gamme des valeurs de pendage au point M. De plus, le poids de la fonction de Green associé au rayon spéculaire peut être un scalaire ou un nombre complexe.
Il est également possible de faire varier le pendage au point M autour de la valeur nominale telle qu'elle fut calculée ou déterminée, par exemple, par le procédé SISMAGE. Dans ce cas, on détermine plusieurs valeurs du pendage, on détermine les rayons spéculaires associés au point M pour chacune desdites valeurs du pendage et on effectue une sélection, une moyenne ou toute autre méthode statistique pour déterminer le poids de la fonction de Green et le pendage affectés au point M. Ceci est fait afin de minimiser l' imprécision de la valeur nominale. De même, il est possible de faire varier très légèrement la position du point M, de l'émetteur Sj et/ou du récepteur Rj qui sont associés audit point M, dans la limite imposée par la théorie de Fresnel. Une telle variation est dite réalisée dans la zone de Fresnel et elle est bien connue des spécialistes. Selon qu'on a choisi la première ou la deuxième zone de Fresnel, la variation d'une ou de plusieurs positions doit être telle que le temps de trajet Sj M est inférieur au quart ou à la demi longueur d'onde.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode perfectionnée de migration avant somme du type consistant à :
- enregistrer des traces sismiques réflexion à partir de couples émetteurs-récepteurs disposés à la surface d'un sous-sol à explorer et pour chacun desquels l'émetteur est séparé du récepteur d' une distance appelée déport,
- produire à partir des traces enregistrées au moins une collection de traces concernant une zone déterminée dudit sous-sol, lesdites traces ayant été classées suivant un critère donné,
- utiliser un modèle de vitesses de propagation concernant ladite zone dans un domaine (x, z),
- calculer dans une première phase uniquement les temps de trajets correspondant auxdites traces,
- migrer avant sommation et sans correction de poids lesdites traces classées en utilisant ledit modèle de vitesses, - utiliser une carte de pendage préalablement établie pour ladite zone et dans le même domaine (x, z) que le domaine de vitesses, caractérisée en ce qu'elle consiste en outre à :
- déterminer pour chaque point M d'intérêt sélectionné dans ledit domaine (x, z) au moins un pendage relevé sur ladite carte, - déterminer les rayons spéculaires associés au point M pour ledit pendage et pour une gamme de déports préalablement définie,
- calculer les caractéristiques temps et amplitude de chacun des rayons spéculaires, et à
- déterminer la réflectivité en chaque point M d'intérêt à partir desdites caractéristiques.
2. Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les traces migrées sans correction de poids qui correspondent à une même position en surface du point M sont regroupées en collection iso-valeur.
3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'à chacun des échantillons de la collection de traces iso-valeur qui correspond au point M, on applique le poids de la fonction de Green du rayon spéculaire associé à l'échantillon.
4. Méthode selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la migration avant somme est une migration profondeur.
5. Méthode selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la migration avant somme est une migration temps.
6. Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'on détermine pour chaque rayon spéculaire la relation entre le déport et l'angle de réflexion puis la relation entre la réflectivité et l'angle de réflexion et on utilise lesdites relations dans la technique dite Amplitude Versus Offset (AVO).
7. Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'on détermine plusieurs valeurs du pendage pour chaque point M d'intérêt et on détermine les rayons spéculaires associés au point M pour chacune desdites valeurs du pendage, puis on effectue la moyenne desdits rayons spéculaires.
8. Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle consiste à faire varier au moins une des positions du point M d'intérêt, de l'émetteur Sj et/ou du récepteur R[ qui sont associés audit point M, à déterminer les rayons spéculaires correspondant auxdites variations, puis à effectuer la moyenne des rayons spéculaires.
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