17 juillet – SEMI-TWIST Simon Blondel: Introduction to seismic processing
Ce séminaire nous a été présenté par Simon Blondel, docteur en géophysique, diplômé de l’université d’Oslo. Son but est d’introduire le traitement des données sismiques et les premières images obtenues lors du Leg 1.
La méthode d’acquisition en sismique-réflexion multitrace
Une première partie concerne la méthode d’acquisition mais nous vous renvoyons à la vignette « Outils : Les principes de la sismique-réflexion » pour ne pas nous répéter. Voici seulement quelques éléments supplémentaires ici:
– L’imagerie sismique consiste à utiliser des ondes sismiques émises depuis le navire pour mettre en valeur les limites entre différentes roches.
– La sismique-réflexion multitrace consiste à mesurer les signaux réfléchis et réfractés mais aussi la présence d’un écho dans la colonne d’eau ou des variations d’énergie, ceci sur plusieurs récepteurs (hydrophones) disposés dans un long tube tracté (flûte) par le navire.
– Le rapport signal/bruit, l’environnement où est collectée la donnée, la manière dont elle est traitée, l’expérience de l’opérateur et le croisement avec d’autres sources d’informations (forages, …) sont autant de facteurs qui affectent la qualité du traitement
– L’amplitude et la longueur d’onde des ondes réfléchies dépendent de l’impédance acoustique (contrastes de vitesse), de la densité de la roche, du contenu en fluide et du signal émis.
– La sismique multitrace (SMT) utilise plusieurs groupes d’hydrophones (contrairement à la sismique monotrace qui n’en utilise qu’un), i.e. plusieurs traces. Un profil de SMT est le résultat de la sommation de toutes les traces qui ont imagé un même lieu géométrique (point-miroir) au cours des tirs successifs. Cette méthode permet d’imager un même point (point image) plusieurs fois et sous différents angles d’incidence, ce qui renforce le signal réfléchi lors de la sommation.
Durant ce séminaire, Simon nous a présenté les différentes étapes nécessaires pour traiter les données SMT:
Traitement 1 : sortie du profil sismique
Les temps de réponses (temps d’aller-retour de l’onde) sont convertis en une courbe amplitude/temps pour un même point miroir, l’ensemble de ces courbes forme le profil sismique.
Traitement 2 « Tri et Sommation »
La sismique est une méthode qui demande de nombreux traitements. Dans un premier temps, il y a une étape de « tri ». Cette étape consiste pour chaque tir à faire correspondre une réponse à un point miroir (CMP pour Common Mid-Point) et ainsi obtenir toutes les réponses (les images) de chaque CMP.
L’arrivée de l’onde acoustique est soumise à un « offset » (décalage) lié à la géométrie de la source et du récepteur qui sont éloignés. Cet offset crée une hyperbole pour les différentes traces. Pour réduire cette différence, on applique une correction NMO (Normal Move Out), qui vient « recaler » en temps le même point de réflexion par l’application d’une vitesse de correction.
Pour réaliser la sommation, il faut faire cette analyse de vitesse couche après couche, depuis le fond de mer jusqu’aux réflexions les plus profondes. Ce traitement permet d’associer à chaque « bin » un profil de vitesse. Elle est réalisée en pointant les pics d’énergie correspondant à des réflecteurs visibles. La loi de vitesse permet d’avoir une correction NMO optimale, qui redresse les hyperboles. Elle permet également d’atténuer les multiples (répétitions de réflecteurs par trajets multiples) car la vitesse n’est plus la bonne pour sa sommation à cette profondeur-temps. Cette étape produit un fichier de vitesse pour chaque profil.
Une fois la vitesse analysée, on peut faire la sommation de nos traces en faisant le ‘stacking’ à vitesse variable. Il permet également de mettre en valeur certains réflecteurs qui était peu marqués jusque-là, à la fois en profondeur, mais également au niveau de zone plus sourde, avec une faible amplitude.
La migration est une étape-clé de la chaîne de traitement des données de sismique-réflexion. Intervenant après les phases de pré-traitement, et d’estimation du modèle de vitesse, elle peut servir de base à la caractérisation litho-sismique du réservoir.
La migration vise à supprimer les effets de propagation des ondes de manière à obtenir une « vraie » image de la subsurface. Cela consiste à remettre les réflecteurs inclinés à leur bonne position et à supprimer les erreurs due à la diffraction de l’énergie. Dans sa forme la plus simple, la migration sismique est donc le processus qui convertit les informations en fonction du temps d’enregistrement en caractéristiques de la profondeur du sous-sol.
Plutôt que de simplement étirer les axes verticaux des sections sismiques d’une échelle de temps à une échelle de profondeur, la migration vise ainsi à placer les caractéristiques sismiques dans leur position correcte dans l’espace, latéralement et verticalement.
Traitement 4 « Déconvolution et élimination du bruit »
Le traitement de déconvolution a pour effet d’améliorer la résolution du modèle. En comprimant les ondelettes, cette technique atténue les réverbérations et les multiples qui sont des « échos » ou artefacts. Cet effet, aussi appelé effet de « bulle », est lié à la source. Lors de l’émission acoustique de l’air comprimé (cas du canon à air), se forme une bulle qui grossit et dépasse son point d ‘équilibre. Cette bulle va alors imploser, puis osciller et former un écho de l’onde acoustique (Figure ci-contre).
Ces phénomènes secondaires nuisent à l’interprétation s’ils ne sont pas repérés et on cherche donc à les retirer au maximum, sans pour autant supprimer l’information primaire. La déconvolution peut se faire avant le stacking ou après.
Graphique explicatif de la déconvolution (Giroux, 2020): cette figure montre l’enregistrement sismique x(t). e(t) représente la réponse impulsionnelle des milieux géologiques, comprise dans x(t), que l’on veut récupérer avec la déconvolution.
Généralement, les déconvolutions sont faites à partir d’un filtre inverse. Une fois appliqué au sismogramme, il convertit une ondelette en pic. Les filtres inverses se basent sur des formules mathématiques diverses. Les deux figures suivantes montrent l’impact du traitement de déconvolution:
Sections sismiques 2D sans (à gauche) et avec (à droite) un traitement de déconvolution. (Data courtesy Enterprise Oil to wikiSEG)
En interprétation, on préfèrera la netteté et le détail de la section de droite plutôt que l’aspect flou et grossier de la section de gauche qui n’a pas subi de déconvolution.
Common mid point CMP sans (a) et avec (b) un traitement de déconvolution. (Data courtesy Enterprise Oil to wikiSEG)
La déconvolution a permis de mettre en avant les réflecteurs proéminents en les faisant ressortir (b). Il était plus difficile de les distinguer sur les CMP non traités.
Ces traitements sont réalisés sur chaque profils SMT après acquisition et permettent une meilleure interprétation des données.
Pour en apprendre plus, si vous êtes intéressés ou même curieux, Simon vous conseil le livre « Acquisition and Processing of Marine Seismic Data » de Derman Dondurur ou/et la vidéo de Claudio Strobbia « An introduction to migration without a single equation ».
Alex et Maïwen, au nom des étudiant.e.s de l’Université Flottante
Retour à la page des séminaires SEMI-TWIST
Attention, vous utilisez un navigateur peu sûr !