WO2004061481A1 - Procede et dispositif d’acquisition de signaux sismiques au fond de l’eau - Google Patents

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WO2004061481A1 PCT/FR2003/003909 FR0303909W WO2004061481A1 WO 2004061481 A1 WO2004061481 A1 WO 2004061481A1 FR 0303909 W FR0303909 W FR 0303909W WO 2004061481 A1 WO2004061481 A1 WO 2004061481A1
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Jean-Jacques Postel
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Compagnie Generale De Geophysique
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/20—Arrangements of receiving elements, e.g. geophone pattern
    • G01V1/201—Constructional details of seismic cables, e.g. streamers

Definitions

  • the present invention relates to techniques for acquiring seismic signals at the bottom of the water.
  • the signals obtained are processed for the exploration of the subsoil for the search for hydrocarbons or the monitoring of the production of a deposit.
  • reception unit For recording shear waves, the analysis of which provides valuable additional information for exploration, it is conventional to complete the reception unit with geophones forming an orthogonal trihedron with the vertical geophone, one being oriented typically along the cable axis (X axis) and the other perpendicular to the cable (Y axis).
  • Each reception unit thus comprises four sensors.
  • the signals from the hydrophone and the Z axis geophone are combined for recording signals corresponding to the compression waves, and the signals from the X and Y axis geophones correspond to the shear waves SH and SV.
  • a device for acquiring seismic data of this type is marketed by the company Sercel under the name of Syntrak OBC System.
  • the invention aims to allow the acquisition of seismic data at the bottom of the water under advantageous economic conditions.
  • a device for acquiring seismic signals at the bottom of the water comprising a cable carrying a series of seismic reception units spaced along the cable, this series being formed alternately of units receiving units comprising a hydrophone and a vertical geophone, sensitive to compression waves, and receiving units comprising two geophones forming an orthogonal trihedron with the vertical geophone, sensitive to shear waves.
  • Such a device is inexpensive because it allows the recording of compression wave and shear wave signals with only two sensors per reception unit. It also offers the advantage of being able to be easily transformed if one does not wish to record the shear waves. In this case, in fact, it suffices to replace the units comprising the geophones of axis X and Y by units comprising a hydrophone and a vertical geophone.
  • the invention also relates to a method of acquiring seismic signals at the bottom of the water, by means of a cable carrying a series of seismic reception units spaced along the cable, in which the waves of compression by means of a first series of units each comprising a geophone and a hydrophone and shear waves are detected by means of a second series of units placed alternately with respect to the units of the first series.
  • FIG. 1 schematically shows a conventional device for acquiring seismic signals at the bottom of the water
  • FIG. 2 schematically shows a device according to the invention.
  • FIG. 1 represents a device for seismic acquisition at the bottom of the water formed by reception units 10 connected by sections of cable 11. These sections typically have a length of a few tens of meters. During a seismic launch triggered for example from a boat located on the surface, the resulting seismic wave is recorded by means of the reception units 10.
  • FIG. 1 shows three consecutive reception units 10d, 10d + ⁇ and 10j + , and the respective cable sections 11 ;, 1 lj + i and 11 d + 2 , but it is understood that an acquisition device usually comprises a large number of reception units and cable sections.
  • Each reception unit comprises a sealed housing 12 of elongated shape in the direction of an axis AA corresponding to the direction of the cable sections 11.
  • the housing 12 receives two seismic sensors 13, 14 and an electronic unit 15 connected to the sensors and to cable sections 11.
  • Unit 15 digitizes the signals analog signals produced by the sensors on two channels and their transmission to the cable sections, as well as the identification of the sensors and the other functions required for the processing and exploitation of the recorded signals. These functions are classic in themselves and do not have to be detailed here.
  • the sensors 13, 14 represented in FIG. 1 are two sensors of compression waves P.
  • the sensor 13 is a so-called geophone of axis Z or vertical, sensitive to the vertical component of the velocity of particles resulting from the propagation of the seismic wave in the basement located underwater. According to the conventional arrangement, this geophone is mounted with a gimbal, but other arrangements are possible.
  • the sensor 14 is a hydrophone mounted so as to be sensitive to the pressure of the surrounding fluid medium. The combination of a vertical geophone and a hydrophone is conventionally used to filter reflections from the water surface.
  • FIG. 2 represents an acquisition device of the same type as that of FIG. 1, but in which a reception unit on each pair of consecutive reception units 20j, 20j + ⁇ has sensors of shear waves instead compression wave sensors, however, the other unit of each pair comprises two compression wave sensors like the units 10; of FIG. 1.
  • the unit 20j + ⁇ comprises a housing 22 receiving two geophones sensitive to the velocity components of particles located in a horizontal plane, therefore to the shear waves resulting from the seismic shooting: a geophone 26 said to be of axis X, the axis of which is situated along the axis A of the housing 22, and a geophone 27 known as of axis Y, whose axis is perpendicular to the axis AA.
  • the geophones 26 and 27 can be mounted with a gimbal as is conventional, this arrangement not being limiting.
  • the housing receives an electronic unit 25j + ⁇ which performs the same functions as those described for unit 15 of FIG. 1, in particular the digitization of the signals from the sensors 26, 27 on two channels, and can be identical to the unit 15.
  • the other unit 20, of each pair of consecutive units is similar to unit 10 in FIG. 1 and comprises a geophone with vertical axis 23 and a hydrophone 24 connected to an electronic unit 25j similar to unit 15 of the device in FIG. 1.
  • the device of FIG. 2 makes it possible to record both the compression waves and the shear waves - recording of the so-called 4C type - by means of a device formed of reception units each comprising only two sensors (so-called 2C units). It should be noted that the device of FIG. 2 is easy to obtain from that of FIG. 1, only sensitive to compression waves, by replacing one unit out of two by a unit sensitive to shear waves. The construction of the reception units is appropriately designed so that the replacement operations are easy to carry out in an operational base. Of course, this is also true for the reverse transformation operation.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau, comprenant un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble. Selon l'invention, cette série est formée en alternance d'unités de réception comprenant un hydrophone et un géophone vertical, sensibles aux ondes de compression, et d'unités de réception comprenant deux géophones formant un trièdre orthogonal avec le géophone vertical, sensibles aux ondes de cisaillement.

Description

Procédé et dispositif d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau
La présente invention concerne les techniques d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau. Les signaux obtenus sont traités pour l'exploration du sous-sol en vue de la recherche d'hydrocarbures ou la surveillance de la production d'un gisement.
Il est classique de réaliser l'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau au moyen d'un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble et comprenant chacune deux récepteurs d'ondes de compression (ondes P), à savoir un hydrophone et un geophone vertical, dit d'axe Z. Lorsque des ondes sismiques se propagent dans le sous-sol à la suite d'un tir sismique, il se produit des réflexions parasites en provenance de la surface de l'eau. En combinant les signaux produits par le geophone et l'hydrophone de chaque unité de réception, il est possible d'éliminer ces composantes parasites dans une large mesure.
Pour l'enregistrement des ondes de cisaillement, dont l'analyse fournit des informations complémentaires précieuses pour l'exploration, il est classique de compléter l'unité de réception par des geophones formant un trièdre orthogonal avec le geophone vertical, l'un étant orienté typiquement selon l'axe du câble (axe X) et l'autre perpendiculairement au câble (axe Y). Chaque unité de réception comprend ainsi quatre capteurs. Les signaux de l'hydrophone et du geophone d'axe Z sont combinés pour l'enregistrement des signaux correspondant aux ondes de compression, et les signaux des geophones d'axes X et Y correspondent aux ondes de cisaillement SH et SV. Un dispositif d'acquisition de données sismiques de ce type est commercialisé par la société Sercel sous le nom de Syntrak OBC System.
L'invention vise à permettre l'acquisition de données sismiques au fond de l'eau dans des conditions économiques avantageuses.
Selon l'invention, il est prévu un dispositif d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau, comprenant un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble, cette série étant formée en alternance d'unités de réception comprenant un hydrophone et un geophone vertical, sensibles aux ondes de compression, et d'unités de réception comprenant deux geophones formant un trièdre orthogonal avec le geophone vertical, sensibles aux ondes de cisaillement. Un tel dispositif est peu coûteux du fait qu'il permet l'enregistrement de signaux d'ondes de compression et d'ondes de cisaillement avec seulement deux capteurs par unité de réception. Il offre aussi l'avantage de pouvoir être transformé facilement si l'on ne désire pas enregistrer les ondes de cisaillement. Dans ce cas, en effet, il suffit de remplacer les unités comprenant les geophones d'axe X et Y par des unités comprenant un hydrophone et un geophone vertical.
L'invention a également pour objet un procédé d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau, au moyen d'un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble, dans lequel on détecte les ondes de compression au moyen d'une première série d'unités comprenant chacune un geophone et un hydrophone et on détecte les ondes de cisaillement au moyen d'une seconde série d'unités placées en alternance par rapport aux unités de la première série.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés. Dans les dessins :
- la figure 1 montre schématiquement un dispositif classique d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau ;
- la figure 2 montre schématiquement un dispositif conforme à l'invention.
La figure 1 représente un dispositif d'acquisition sismique au fond de l'eau formé d'unités de réception 10 reliées par des sections de câble 11. Ces sections ont typiquement une longueur de quelques dizaines de mètres. Lors d'un tir sismique déclenché par exemple à partir d'un bateau situé en surface, l'onde sismique résultante est enregistrée au moyen des unités de réception 10. On a représenté sur la figure 1 trois unités de réception consécutives 10j, 10j+ι et 10j+ , et les sections de câble respectives 11;, 1 lj+i et 11 j+2, mais il est entendu qu'un dispositif d'acquisition comporte habituellement un grand nombre d'unités de réception et de sections de câble. Chaque unité de réception comporte un boîtier étanche 12 de forme allongée dans la direction d'un axe A-A correspondant à la direction des sections de câble 1 1. Le boîtier 12 reçoit deux capteurs sismiques 13, 14 et une unité électronique 15 reliée aux capteurs et aux sections de câble 11. L'unité 15 assure la numérisation des signaux analogiques produits par les capteurs sur deux canaux et leur transmission aux sections de câble, ainsi que l'identification des capteurs et les autres fonctions requises pour le traitement et l'exploitation des signaux enregistrés. Ces fonctions sont classiques en elles-mêmes et n'ont pas à être détaillées ici. Les capteurs 13, 14 représentés à la figure 1 sont deux capteurs d'ondes de compression P. Le capteur 13 est un geophone dit d'axe Z ou vertical, sensible à la composante verticale de la vitesse de particules résultant de la propagation de l'onde sismique dans le sous-sol situé sous l'eau. Selon l'agencement classique, ce geophone est monté à la cardan, mais d'autres agencements sont envisageables. Le capteur 14 est un hydrophone monté de façon à être sensible à la pression du milieu fluide environnant. La combinaison d'un geophone vertical et d'un hydrophone est utilisée de façon classique pour filtrer les réflexions de la surface de l'eau.
La figure 2 représente un dispositif d'acquisition du même type que celui de la figure 1, mais dans lequel une unité de réception sur chaque paire d'unités de réception consécutives 20j, 20j+ι comporte des capteurs d'ondes de cisaillement au lieu de capteurs d'ondes de compression cependant que l'autre unité de chaque paire comporte deux capteurs d'ondes de compression comme les unités 10; de la figure 1. Ainsi, comme représenté à la figure 2, l'unité 20j+ι comporte un boîtier 22 recevant deux geophones sensibles aux composantes de vitesse de particules situées dans un plan horizontal, donc aux ondes de cisaillement résultant du tir sismique : un geophone 26 dit d'axe X, dont l'axe est situé selon l'axe A du boîtier 22, et un geophone 27 dit d âxe Y, dont l'axe est perpendiculaire à l'axe A-A. Les geophones 26 et 27 peuvent être montés à la cardan comme il est classique, cet agencement n'étant pas limitatif. Le boîtier reçoit une unité électronique 25j+ι qui assure les mêmes fonctions que celles décrites pour l'unité 15 de la figure 1, en particulier la numérisation des signaux des capteurs 26, 27 sur deux canaux, et peut être identique à l'unité 15.
Comme on l'a indiqué, l'autre unité 20, de chaque paire d'unités consécutives est semblable à l'unité 10 de la figure 1 et comporte un geophone d'axe vertical 23 et un hydrophone 24 reliés à une unité électronique 25j semblable à l'unité 15 du dispositif de la figure 1.
Le dispositif de la figure 2 permet d'enregistrer à la fois les ondes de compression et les ondes de cisaillement - enregistrement du type dit 4C - au moyen d'un dispositif formé d'unités de réception ne comportant chacune que deux capteurs (unités dites 2C ). Il est à noter que le dispositif de la figure 2 est facile à obtenir à partir de celui de la figure 1, uniquement sensible aux ondes de compression, en remplaçant une unité sur deux par une unité sensible aux ondes de cisaillement. La réalisation des unités de réception est conçue de façon appropriée pour que les opérations de remplacement soient faciles à réaliser dans une base opérationnelle. Bien entendu, cela est également vrai pour l'opération de transformation inverse.

Claims

Revendications
1. Dispositif d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau, comprenant un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble, caractérisé par le fait que cette série est formée en alternance d'unités de réception (20j) comprenant un hydrophone (24) et un geophone vertical (23), sensibles aux ondes de compression, et d'unités de réception (20j+ι) comprenant deux geophones (26, 27) formant un trièdre orthogonal avec le geophone vertical, sensibles aux ondes de cisaillement.
2. Procédé d'acquisition de données sismiques au fond de l'eau, au moyen d'un câble portant une série d'unités de réception d'ondes sismiques espacées le long du câble, caractérisé par le fait que l'on détecte les ondes de compression dans une première série d'unités (20j) comprenant chacune un geophone (23) et un hydrophone (24) et on détecte les ondes de cisaillement dans une seconde série d'unités (20j+ι) placées en alternance par rapport aux unités de la première série.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4725990A (en) * 1983-05-18 1988-02-16 Shell Offshore Inc. Marine shear cable
US6483776B1 (en) * 1998-11-13 2002-11-19 Arne Rokkan Seismic cable with sensor elements being heavier than the cable

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