FR2514152A1 - Procede d'exploration sismique par diagraphie acoustique - Google Patents

Abstract

PROCEDE D'EXPLORATION SISMIQUE PAR DIAGRAPHIE ACOUSTIQUE. IL EST CARACTERISE EN CE QUE SUR LES TRACES ENREGISTREES CORRESPONDANT A CHAQUE COUPLE EMETTEUR-RECEPTEUR ON REPERE CHAQUE TYPE D'ONDE D'INTERET A PARTIR D'UNE ANALYSE DE VITESSE PUIS ON DETERMINE LE TEMPS D'APPARITION SUR LA TRACE D'UN EVENEMENT CARACTERISTIQUE DE LA PHASE DE L'ONDE D'INTERET ET L'ON DEDUIT LA VITESSE DE L'ONDE A PARTIR DE CE TEMPS ET DE L'EPAISSEUR DE LA COUCHE DE TERRAIN ETUDIEE. APPLICATION NOTAMMENT A LA PROSPECTION GEOLOGIQUE ET PETROLIERE.

Description

Procédé d'exploration sismique par diagraphie acoustique.

La présente invention concerne un procédé d'explora-

tion sismique par diagraphie acoustique des formations géo-

logiques traversées par un puits de forage.

Les techniques par diagraphie acoustique sont nom-

S breuses et foit connues En particulier, elles permettent

de mesurer les vitesses des ondes acoustiques pour recueil-

lir les informations relatives notamment à la nature et à la porosité des formations géologiques entourant le puits

de forage Pendant longtempson a mesuré seulement la vites-

se de l'onde de compression Toutefois, d'autres caracté-

ristiques des ondes acoustiques telles que les vitesses de l'onde de cisaillement et de l'onde de boue ou directe et/ ou les atténuations de ces mêmes ondes sont utiles pour

parfaire les informations sur lesdites formations.

Une technique de diagraphie acoustique connue con-

siste à utiliser un système électronique qui détermine le moment o l'amplitude du signal reçu sur un ou plusieurs

récepteurs dépasse un certain seuil, lequel moment corres-

pond à l'arrivée sur le récepteur de l'onde émise par

un émetteur situé à une certaine distance dudit récepteur.

Un outil de diagraphie acoustique à seuil compre-

nant un seul émetteur et un seul récepteur présentait le

grave inconvénient de limiter la détection à l'onde de com-

pression qui est généralement la première à atteindre le récepteur Pour cela, on prédéterminait la valeur du seuil suffisamment élevée pour que les autres -ondes acoustiques

parasites ne soient pas détectées.

Les inconvénients liés à un tel procédé s'étant avérés trop importants, on a proposé d'autres procédés et outils de diagraphie qui permettent de mesurer d'autres paramètres de l'onde acoustique, et également d'éliminer les temps de trajet parasites dans la boue de forage jusqu'à

la paroi du puits de forage De tels dispositifs et procé-

dés sont décrits dans le brevet US 3 302 166 et lebrevet

251-4152

2. français N O 1 432 012 Les dispositifs décrits dans ces brevets comportent quatre récepteurs couplés deux à deux, les couples de récepteurs étant disposes de part et d'autre d'un émetteur central En combinant les signaux enregistrés sur les récepteurs on produit un diagramme de la vitesse acoustique dans les formations en fonction de

la profondeur à laquelle se trouve l'outil Comme le ré-

glage de positionnement des couples de récepteurs, à des

profondeurs ou cotes très précises, est difficile à réali-

ser pendant les émissions de -l'émetteur et que la mesure d'autres paramètres, tels que la forme de l'onde reçue, son amplitude, etc ne peut être obtenue par les moyens décrits dans ces brevets, il a été proposé un nouvel outil et un nouveau procédé de diagraphie, décrit par exemple dans le brevet US 4 210 966 Le procédé décrit dans ce

brevet consiste essentiellement à émettre un signal à-par-

tir d'un émetteur disposé au fond du puits de forage et à enregistrer les signaux reçus sur plusieurs récepteurs

disposés d'un même côté de l'émetteur Chacun des récep-

teur est réglé sur une valeur de seuil à partir de laquel-

le les différentes ondes se propageant dans les formations

sont reçues et enregistrées Les différentes traces enregis-

trées dans les récepteurs sont combinées entre elles au moyen d'une corrélation à quatre termes, de façon que les valeurs de corrélation obtenues soient une fonction de

la gamme des valeurs des paramètres de l'onde acoustique.

Puis parmi-ces différentes valeurs, on choisit celles qui produisent la meilleure corrélation, par exemple celles

relatives à un pic d'énergie, ou un pic d'énergie pondéré.

Après quoi, pour chaque série de traces, on déterminera la valeur caractéristique de la série Ce procédé à seuil est appliqué à l'onde de compression, la première reçue

sur les récepteurs, puis éventuellement à l'onde de ci-

saillement en partant de l'hypothèse que le temps de trajet de l'onde de cisaillement dans les formations est compris

entre 1,6 et 2 fois le temps de trajet de l'onde de com-

pression ayant traversé lesdites formations De ce fait, on utilise la vitesse de l'onde de compression calculée comme précédemment et suivant le procédé à seuil, pour déterminer, à l'aide d'une autre corrélation à quatre

termes, la vitesse de l'onde de cisaillement.

L'inconvénient majeur d'un tel procédé est, d'une

part, celui inhérent à la méthode à seuil, rappelé ci-

dessus, et d'autre part, de çjzlctiler la vitesse de l'onde

celle de-

de cisaillement à partir de/l'onde de compression calculée auparavant On conçoit alors les risques d'erreurs qui peuvent entacher une telle mesure de la vitesse de l'onde de cisaillement En outre, les aures types d'ondes comme par exemple les ondes de boue et autres paramètres des

ondes acoustiques ne peuvent être mesurés Enfin, la vi-

tesse relativement importante de déplacement de l'outil

( 20 m/mn) dans le puits de forage ne permet, pas d'obte-

nir des informations sur de très petites épaisseurs des formations En fait, avec un tir ou émission toutes les ms, on obtient des informations sur des couches des

formations de 3,3 cm.

Dans la demande française N O 78 21 226 du 18 juillet 1978 et publiée sous le N O 2 431 710, il est décrit un nouveau procédé de diagraphie acoustique gr 8 ce auquel

toutes les ondes susceptibles de se propager dans les for-

mations géologiques entourant le puits de forage peuvent

être mesurées ainsi que leurs principales caractéristiques.

Ce procédé est caractérisé en ce qu'ilconsiste à chaque émission à enregistrer tous les signaux reçus sur au moins un des récepteurs, à repérer, à l'instant de l'émission et pour chaque enregistrement, les positions respectives -récepteur

du couple émetteuz/qui a donné naissance audit enregis-

trement, à regrouper tous les enregistrements par paires de telle sorte que dans une paire donnée, les deux trajets acoustiques correspondant aux deux enregistrements de ladite paire présentent d'une part une extrémité commune située à une même cote dans le puits de forage et, d'autre part, une partie non commune située en regard de la couche géologique à laquelle on s'intéresse, et à calculer la 4.

fonction d'intercorrélation pour chaque paire d'enregistre-

ments de manière à obtenir des pics maxima correspondant aux différentes ondes reçues sur les récepteurs Cela permettait, tout en éliminant les bruits de propagation, de favoriser les maxima de toutes les ondes reçues et se

propageant dans les formations autour du puits de forage.

Ainsi par rapport au procédé du brevet US 4 210 966, on avait l'avantage de pouvoir mesurer les vitesses de toutes

les ondes reçues sur les récepteurs et de réduire le trai-

tement d'intercorrélation à une corrélation à deux termes tout en obtenant un diagramme de vitesse plus précis et

plus représentatif des couches géologiques explorées.

Toutefois, l'inconvénient du positionnement exact des récepteurs et des émetteurs à une cote précise n'était

pas éliminé De plus, et du fait du traitement par corré-

lation, on ne pouvait avoir une redondance d'informations qui permet notamment l'élimination de telle ou telle onde

reçue sur les récepteurs.

La présente invention a pour objet un nouveau procé-

dé de traitement des signaux reçus sur les récepteurs à partir duquel les ondes principales telles que onde de

compression, onde de cisaillement,onde de boue sont mesu-

rées, le traitement permet également la mesure d'autres paramètres: amplitude, atténuation et ondes secondaires

telles qu'ondes de Raleigh.

Le traitement fait appel à une analyse de vitesse connue en soi en sismique mais généralement très peu

utilisée en diagraphie acoustique.

A cet effet, le traitement selon l'invention est du

type consistant à émettre et à recevoir des ondes acous-

tiques à l'aide de moyens d'émission et de réception dis-

posés dans ledit puits et définissant entre eux au moins

deux trajets acoustiques de longueur différente, à enre-

gistrer lors de chaque émission la totalité des signaux reçus par au moins un des moyens de réception et à repérer, à l'instant de l'émission et pour chaque enregistrement, 5. les positions respectives du couple émetteur-récepteur

qui a donné naissance à la trace enregistrée et à réali-

ser sur au moins une pluralité desdites traces une analyse de vitesse pour déterminer une valeur approximative du temps de trajet de chaque type d'onde se propageant dans

lesdites formations On reporte sur chaque trace les va-

leurs approximatives des temps ainsi obtenus de manière à localiser les différents 'types d'ondes qui apparaissent sur les traces, puis, pour chaque type d'onde d'intérêt, on choisit sur la trace un événement caractéristique de la

phase de l'onde d'intérêt, et on détermine le temps cor-

respondant à l'apparition de cet élément caractéristique sur ladite trace de manière à déduire la vitesse réelle

de propagation de cette onde dans les couches des for-

mations géologiques comprises entre le couple émetteur-

récepteur ayant donné naissance à ladite trace.

On regroupe toutes les traces par paires de telle sorte que,dans une paire donnée, les deux trajets acoustiques correspondant aux deux traces de ladite paire présentent d'une part une extrémité commune située à une même cote dans le puits de forage et, d'autre part, une partie non commune située en regard de chaque couche géologique à laquelle on s'intéresse On mesure sur chaque paire de traces la différence des temps d'arrivée des éléments caractéristiques choisis pour chaque type d'onde d'intérêt et enfin, on calcule au moyen de cette différence de temps et de l'épaisseur de ladite couche géologique la vitesse

de propagation de chaque onde d'intérêt-dans cette couche.

Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait qu'outre l'enregistrement de tous les signaux reçus sur les récepteurs, il est possible de vérifier la compatibilité des ondes enregistrées sur les traces En effet, on peut vérifier si sur des traces consécutives ou voisines les ondes de même rang sont ou non de même

type.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront

à la lecture de la description donnée ci-dessous à ti-

6. tre indicatif mais non limitatif ainsi que du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un puits de forage traversant des formations géologiques et dans lequel est disposé un outil de diagraphie:

les figures 2 a à 2 d représentent des traces théo-

riques des signaux enregistrés sur un réc 9 e Pteur; les figures 3 a à 3 d représentent schématiquement les traces des figures 2 a à 2 d corrigées pour une valeur Vi de'la vitesse; la figure 4 est une représentation schématique de la trace somme des traces corrigées des figures 3 a à 3 d;

la figure 5 est une représentation schématique-

des vitesses V en fonction de la profondeur dans le puits de forage: la figure 6 est une représentation schématique du diagramme de vitesse obtenu à partir des points médians de la figure 5; la figure 7 est ure représentation de -àV en fonction de V pour différentes épaisseurs des couches des formations traversées par le puits de forage-,; la figure 8 est une représentation schématique

d'une mesure effectuée au moyen de paires doubles de tra-

ces disposées symétriquement par rapport au plan médian

d'une couche géologique d'intérêt.

L'outil de diagraphie est introduit dans un puits de forage 1 et comprend des moyens d'émission constitués par un ou plusieurs émetteurs et'des moyens de réception constitués par un ou plusieurs récepteurs alignés avec le ou les émetteurs, le produit du nombre d'émetteurs par le

nombre de récepteurs étant au moins égal à deux et de pré-

férence égal au nombre de trajets acoustiques différents

qu'on souhaite réalisera Sur la figure 1, il a été repré-

senté un outil de diagraphie comportant quatre émetteurs Elà E 4 et douze récepteurs R 1 à R 12 dont cinq seulement -sont référencés L'outil de diagraphie est suspendu à un câble 2 tiré par un treuil 3, les informations et/ou signaux provenant des émetteurs et/ou récepteurs étant

amenés sur une console 4 par l'intermédiaire dudit c 6 ble 2.

La console 4 est reliée à des moyens de traitement iéféren-

cés par le bloc diagramme 5.

Dans une réalisation particulière de l'outil de dia- graphie, les récepteurs R 1 à R 12 sont équidistants entre eux De même, les émetteurs E 1 à E 4 sont équidistants entre eux Les distances-séparant deux émetteurs consécutifs et/

ou deux récepteurs consécutifs peuvent être quelconques.

Dans l'exemple représenté, les émetteurs sont distants entre eux de 25 cm, la distance séparant deux récepteurs étant de 1 m et la vitesse de remontée ou de déplacement de l'outil dans le puits de forage étant de 6 m/mn La

commande des organes de l'outil de diagraphie est effec-

tuée depuis la surface Les ondes acoustiques émises par les émetteurs E 1 à E 4 suivent chacune un trajet acoustique dans les formations géologiques 6 entourant le puits de forage 1 avant d'être reçues sur les récepteurs R à R 12

sous forme de signaux enregistrés sur un support appro-

prié/sous la forme d'une trace.

Ainsi, l'onde acoustique émise par l'émetteur E 1 suit le trajet 71 lorsqu'elle est reçue sur le-récepteur R 1, tandis que les ondes acoustiques émises par les autres émetteurs E 2 à E 4 suivent les trajets 81 à 101 pour une réception sur le récepteur R 1 Il en est de même pour les autres récepteurs R 2 à R 12; de ce fait, on a au moins

48 trajets acoustiques différents.

Suivant une caractéristique de l'invention les émétteurs E à E sont excités l'un après l'autre de 1 4 par exemple façon à produire une onde acoustique toutes les 100 ms,/ La séquence formée par les quatre émissions successives d'ondes acoustiques sera appelée séquence élémentaire d'émission La réception de ces quatre émissions sur un

même récepteur R 1 par exemple, sera appelée iso-récepteur.

Ainsi, pendant une séquence d'émission élémentaire

iso-récepteur, les autres récepteurs sont bloqués, c'est-

à-dire qu'ils ne reçoivent aucun signal pendant que le

récepteur choisi est en fonctionnement.

8. Pour plus de clarté, on supposera que la séquence élémentaire d'émission est 'reçue sur le récepteur Ri, les autres récepteurs R 2 à R 12 étant alors bloqués Sur le

récepteur Ri, on reçoit, grâce à une électronique appro-

priée bien connue et qui ne sera pas décrite dans le détail, quatre signaux distincts qui produisent quatre traces origines distinctes 11 à 14, comme celles représentées sur les figures 2 a à 2 d Chaque trace origine enregistrée peut être définie par le couple émetteur-récepteur E Rj qui lui a donné naissance, son offset c'est-à-dire la distance EB-R émetteur -récepteur dudit couple et par la cote Z J de l'outil dans le puits de forage 1 Sur chaque trace origine apparaissent divers types d'ondes dont il faut déterminer la nature et les caractéristiques propres On peut noter que les traces 11 à 14 sont décalées vers la droite sur les figures pour la raison que les émissions ont été effectuées à offset croissant; de ce fait, les temps de trajet de ces émissions sont différents et augmentent lorsqu'on passe de l'émetteur E 1 à l'émetteur Le traitement selon l'invention consiste tout d'abord à corriger chaque trace origine 11 à 14 pour la ramener à un offset identique pour toutes, par exemple égal à zéro En sismique classique, ceci s'appelle correction statique Comme les vitesses acoustiques des

ondes se propageant dans les formations géologiques va-

rient entre dés limites importantes, on choisit un inter-

valle de vitesses pour les formations explorées Dans des essais-effectués, on a déterminé que les vitesses desdites

ondes étaient entre 10 O Om/s et 6000 m/s Sur les traces -

ainsi corrigées, on effectue une analyse de vitesse Il est bien entendu que l'analyse de vitesse décrite ci-après n'est nullement limitative et que d'autres analyses de vitesse peuvent être utilisées Suivant l'invention, pour chaque trace, on effectue une correction en utilisant un nombre N valeurs de vitesses comprises entre les limites mentionnées et variant par pas linéaire en 1, V étant la v vitesse de correction Dans l'exemple décrit, N = 50 et 9. le pas de correction est TOM 6000 1,667 x 10 '5 ce qui donne les vitesses de correction suivantes: 1/v = o o 6000 dlo V= 6000 m/s l/vl= 1 + 1,667 10-5 d'o V 1 = 5476,45 m/s 600 + 2 x 1, 667 10-5 d'o V 2 = 5010,02 mn/s l/V 2 _ 1 j 00 et ainsi de suite jusqu'à: l/V 4 1 + 49 x 1,667 10-5 d'oV 49 = 1000 m/s Selon un premier procédé, on réalise l'analyse de vitesse en iso-récepteur, c'est-à-dire qu'on la réalise sur les quatre traces obtenues à partir des signaux reçus

sur un récepteur et provenant des émetteurs El à E 4.

Apres correction des quatre traces des figures 2 a à 2 d en on obtient les traces corrigées correspondantes 21 à V 24 représentées sur les figures 3 a à 3 d On additionne les traces ainsi corrigées 21 à 24 pour former, pour chaque Vn, une trace somme 25 représentée sur la figure 4 Sur une

trace somme, au voisinage de l'origine des temps, on ob-

tient un maximum d'énergie par rapport aux traces somme voisines; on en déduit que la vitesse Vn qui a produit ce maximum est la vitesse réelle approximative d'un certain

type d'onde Suivant la valeur de la vitesse réelle appro-

ximative dans les limites de vitesse imposées ( 1000 à 6000 m/s), on en déduit la nature de l'onde correspondant à ladite vitesse réelle approximative, compte tenu des

études préliminaires relatives à la structure des forma-

tions traversées par le puits de forage.

A partir de la vitesse déduite de chaque maximum

d'énergie, on calcule à l'aide des offset des traces ori-

gines et de cette vitesse les temps approximatifs d'arri-

vée de l'onde définie par ledit maximum d'énergie sur chaque trace origine On reporte ces temps approximatifs

sur les quatre traces d'origine Dans l'exemple des figu-

res 2 a à 2 d, les temps approximatifs d'arrivée de l'onde de compression P, de l'onde de cisaillement S et de l'onde directe ou de boue D dont respectivement Tp 1 à 10.

Tp 4 T Sl à T 54 et T Dl à TD 4.

A partir de ces temps approximatifs d'arrivée des ondes, on note pour chaque type d'onde un ou plusieurs événements caractéristiques de la phase de l'ondeà laquelle on s'intéresse (pic,creux, passage à zéro, etc) Par exemple, pour l'onde de compression de la trace ll,on relève le temps correspondant au pic M le plus proche du temps Tp et le temps correspondant au creux C précédant la temps Tp On refait la même chose sur les quatre traces

et pour chaque type d'onde On peut également sans diffi-

culté-mesurer les amplitudes du signal aux temps approxi-

matifs reportés, ainsi que les fréquences à ces temps et bien d'autres paramètres qui pourraient Otre utiles pour

l'analyse des formations explorées.

L'étape suivante du procédé consiste à regrouper les traces par paires de telle sorte que dans une paire

donnée les deux trajets acoustiques présentent une extré-

mité commune située, au déplacement de l'outil près, à-

une même cote dans le puits de forage et une partie non 3 commune située en regard de chaque couche géologique à laquelle on s'intéresse Dans l'exemple représenté,sur les 2 a à 2 d, figures/ le regroupement des deux traces 13 et 14 des figures 2 c et 2 d correspond à des trajets acoustiques différents 91 et 101 ayant une extrémité commune qui est le récepteur R 1 et une partie non commune correspondant à une couche-15 dont l'épaisseur e est égale à la distance séparant les deux émetteurs E 3 et E 4, soit 25 cm On voit donc que les regroupements des traces 11 à 14 permettent d'analyser des couches différentes Pour la structure de l'outil définie précédemment, on analyse des couches de formation d'épaisseur égale à 25 cm, 50 cm, 75 cm Plus

exactement, l'analyse peut être effectuée sur trois in-

tervalles de 25 cm, deux intervalles de 50 cm et un'in-

tervalle de 75 cm En mesurant sur chaque paire de traces regroupées la différence des temps d'arrivée, on calcule la vitesse de propagation des ondes dans la couche de

formation à laquelle on s'intéresse.

11. Bien évidemment, on peut faire d'autres mesures de paramètrestels que les amplitudes pour en déterminer les atténuations, sur chaque type d'onde Comme les trajets des ondes dans les formations sont relativement longs, on peut détecter une variation d'amplitude due au coefficient de l'atténuation des formations traversées qu'il serait difficile d'évaluer par les procédé antérieurs utilisant

des trajets courts imposes par la distance émetteur-

la mesure de récepteur En effet/IL'atténuation est possible par la mesure du rapport des amplitudes des signaux entre deux traces d'offsetdifférents Ce rapport est d'autant plus

significatif que la différence des offset est grande.

La présente invention permet,du fait du grand nom-

bre de traces obtenues, de mesurer pratiquement tous les

événements d'intérêt et dtliminer ceuc qui seraient aber-

rants Un exemple simple permet de mieux préciser ce

point Supposons que sur une première trace on ait enre-

gistré trois arrivées (P, S et D) et seulement deux arri-

vées (P et D) ou encore quatre arrivées sur une deuxième trace Pour éviter de faire des différences de tempsou des rapports d'amplitude entre l'arrivée S de la première trace et l'arrivée D de la deuxième trace qui ne sont pas de même type, on vérifie que la variation de vitesse que l'on trouve entre deux arrivées relatives à un même type d'onde sur deux traces consécutives ou très proches, ne dépasse pas une certaine valeur de x% que l'on fixe en

fonction des conditions géologiques supposées et connues.

Ceci s'appelle vérifier la compatibilité des arrivées et permet un regroupement des arrivées correspondant à un même type d'onde

Le traitement qui vient d'être décrit pour une sé-

quence élémentaire d'émission est généralisé aux autres séquences élémentaires d'émission qui correspondent à une réception sur le récepteur R 2, les autres récepteurs R 1 et R 3 à R 12 étant bloqués Le traitement global est

effectué, toujours pour un outil comprenant quatre émet-

teurs et douze récepteurs, sur 4 x 12: 48 traces -On voit 12. donc que l'on a beaucoup plus de valeurs en utilisant des intervalles de 25 cm que de 50 cm ou de 75 cm De plus, la

redondance des informations ainsi obtenues permet de cal-

culer des valeurs relevées sur des paires de traces dif-

férentes (couple émetteur-récepteur différent) -mais qui

caractérisent les mêmes couches de -formation géologique.

Les résultats bruts dek 5 ointés sur toutes les traces

donnent un grand nombre de temps et donc de vitesses rela-

tifs à chaque couche d'intérêt, l'ensemble de ces résul-

tats formant un nuage de points sur lequel on effectue un calcul statistique pour obtenir une courbe représentative aussi nette que possible correspondant au diagramme des

vitesses en fonction de la profondeur.

Sur la figure 5 sont représentés des points 26 don-

nant la vitesse V en fonction de la profondeur Z On se fixe un nombre Q de points de base pour lequel on calcule

le point médian Dans l'exemple de la figure 5, le nom-

bre de base Q est égal à 5 Le point médian 27 est choisi de m Enière à avoir deux points 26 situés au-dessus et deux points 26 situés au-dessous Ce premier point médian

27 î est la valeur de la médiane des points 26 Le deuxiè-

me point médian 272 est calculé en prenant Q points 26 à partir du deuxième point 26 Le Kième point médian 27 K représente la valeur de la médiane de Q points pris à '

partir du point 26 de rang K, c'est-à-dire dans un inter-

valle de K à Q + K, le point médian 27 étant positionné

à la cote médiane en Z des Q points considérés.

Ensuite, sur un nombre de base Q', différent ou

égal à Q, de points médian 27, on fait une moyenne glis-

sante selon la manière décrite-ci-dessus à propos du cal-

cul de-la-médiane glissante Cela donne sur la figure 6 des points moyens 28 dont l'ensemble définit le diagramme

29 souhaité des vitesses en fonction de la profondeur.

Bien que les hypothèses de base du traitement dé-

crit c-i-dessus induisent des erreurs puisqu'elles ne tien-

nent pas compte du déplacement de l'outil d'une part et

des effets de caves d'autre part, on a constaté expérimen-

talement que le traitement appliqué ci-dessus éliminait 13.

pratiquement les incertitudes induites par ces hypothèses.

Les traces des signaux arrivant sur les récepteurs étant constituées d'informations digitalisées au pas d'échantillonnage de 5 micro-seconde ( 5 ps), il y a lieu d'effectuer une correction liée à ce pas d'échantillonnage. La figure 7 représente A v en fonction de V en m/s pour

différentes épaisseurs e des couches et déduites des cal-

culs suivants AV t t avec à tt= 5 Ps, V t et t = e l V _ t RV V V e

on constate que, si la vitesse V est élevée dans une cou-

che, i LE sera grand pour e petit et faible pour e important.

V Dans ces conditions, on suréchantillonne mathématiquement

en faisant une interpolation entre échantillons, le sur-

échantillonnage mathématique pouvant être réalisé par la

méthode de Lagrange ou la méthode par raccordement para-

bolique, par exemple.

Tout au long de la description, on a considéré un

traitement iso-récepteur, mais on pourrait également faire un traitement iso-émetteur, c'est-à-dire considérer les traces obtenues par l'émission d'une onde acoustique et

reçue sur tous les récepteurs Dans ces conditions, les tra-

jets acoustiques auraient une extrémité commune, l'émet-

teur et des parties non-communes équivalentes aux distan-

ces séparant les récepteurs entre eux Le choix des grou-

pements des traces pour former des paires dépendra essen-

tiellement de l'épaisseur des couches des formations

auxquelles on s'intéressera.

Une autre possibilité offerte par l'invention est un traitement sur toutes les traces obtenues par toutes les émissions-et enregistrées sur tous les récepteurs Les

étapes décrites à propos de la séquence élémentaire res-

teraient valablesà la condition de numéroter les traces de manière à pouvoir repérer la cote de l'outil dans le puits de forage et le couple émetteur-récepteur ayant donné

naissance à chaque trace.

-14 2514152

14. En réalité, les traces origines ne sont pas aussi nettes que cellereprésentées sur les figures 2 a à 2 d mais comportent une succession de pics et de creux qui ne sont pas directement représentatifs de l'énergie Pour tenir compte de ces événements, on calcule l'enveloppe des tra- ces; les maxima de ladite enveloppe correspondent alors aux maxima d'énergie L'enveloppe est calculée par des

procédés connus en soi -et par exemple au moyen du procé-

dé du signal analytique.

L'analyse de vitesse appliquée sur les enveloppes de la même façon que sur les traces origines présente des avantages particuliers liés au fait essentiellement que l'analyse de vitesse peut être appliquée sur des couches de terrain plus épaisses ou bien comportant des variations

* internes de vitesse plus élevées Une épaisseur plus im-

portante de formation prise en compte par l'analyse de

vitesse permet de traiter davantage de traces individuel-

les et d'améliorer très considérablement le rapport signal

sur bruit.

Dans chacun des traitements iso-récepteur, iso-

émetteur ou pluri-récepteur on peut également compléter ledit traitement en regroupant les paires de traces deux par deux, le nouveau groupement comprenant alors quatre

traces etr Dn deux comme cela est décrit précédemment -

La figure 8 montre comment réaliser un tel groupe-

ment Supposons une première paire L de traces et une deuxième paire L 1 de traces dont les trajets acoustiques 1 sont: intéressent la couche 15 et/si-tués au=dessous de ladite couche Parmi les paires de traces relatives à la couche 15 et situées au-dessus de ladite couche, on groupera une troisième paire L' de traces à extrémité commune S' avec la paire L à extrémité commune S si lesdites extrémités S et S' sont symétriques par rapport au plan médian M de la couche 15 De même, la paire L 1 sera groupée avec la paire LI lorsque les extrémités S, et Si sont symétriques par rapport au plan médian M Par une moyenne des mesures à partir des paires associées telles que L' à extrémité commune S, et L à extrémité commune S, on obtient une

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mesure affranchie des effets des trajets dans la boue et des irrégularités de paroi du puits de forage, mesure qui est liée à la distance de l'extrémité commune des trajets

acoustiques au plan médian de la couche d'intérêt.

Enfin, il est très important de noter que, grâce à la présente invention, la mesure des atténuations combinée à la mesure des vitesses pour les différents types d'onde

permet d'obtenir des informations sur les propriétés litho-

logiques (compositions chimiques) des roches, sédimentolo-

giques, fracturation, contenu en fluide et paramètres pétro-physiques (porosité, perméabilité, compressibilité, etc)

-2514152

16.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1 Procédé d'exploration sismique par diagraphie acoustique des formations géologiques traversées par un puits de forage du type consistant à émettre et à recevoir des ondes acoustiques à l'aide de moyens d'émission et de réception disposés dans ledit puits et définissant entre eux au moins deux trajets acoustiques-de longueur différente,

à enregistrer lors de chaque émission la totalité des si-

gnaux reçus par au moins un des moyens de réception et à

repérer, à l'instant de l'émission et pour chaque enregis-

trement, les positions respectives du couple émetteur-

récepteur qui a donné naissance à la trace enregistrée, et à réaliser sur au moins une pluralité desdites traces une analyse de vitesse pour déterminer une valeur approximative du temps de trajet de chaque type d'onde se propageant dans lesdites formations, caractérisé en ce qu'on reporte sur chaque trace les valeurs approximatives des temps ainsi obtenus de manière à localiser les différents types d'ondes qui apparaissent sur les traces,puis-pour chaque type d'onde d'intérêt on choisit sur la trace un évènement caractéristique de la phase de l'onde d'intérêt, et on détermine le temps correspondant à l'apparition de cet élé ment caractéristique sur ladite trace de manière à déduire la vitesse réelle de propagation de cette onde dans les couches de formation géologiques comprises entre le couple émetteur-récepteur ayant donné naissance à ladite tracé, et en ce qu'on regroupe toutes les traces par paires de telle sorte que dans une paire donnée les deux trajets acoustiques correspondant aux deux traces de ladite paire présentent d'une part une extrémité-commune située à une même cote dans le puits de forage et, d'autre part, une

partie non commune située en regard de chaque couche géo-

logique à laquelle on s'intéresse,on mesure sur chaque paire de traces la différence des temps d'arrivée des éléments caractéristiques choisis pour chaque type d'onde d'intérêt et enfin on calcule au moyen de cette différence

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de temps et de l'épaisseur de ladite couche géologique la vitesse de propagation de chaque onde d'intérêt dans

cette couche.

2 Procédé selon la revendication 1, cara Qtéfise en.

ce que l'analyse de vitesse est effectuée sur l'ensemble- des traces enregistrées sur un même récepteur et produites

par les émissions successives des émetteurs.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse de vitesse est effectuée sur l'ensemble des traces produites par les émissions d'un même émetteur

et enregistrées sur tous les récepteurs.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse de vitesse est effectuée sur l'ensemble des traces produites par toutes les émissions enregistrées

sur tous les récepteurs.

Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que l'évènement caractéristique de la phase de l'onde d'intérêt est le maximum d'amplitude du signal enregistré sur la trace ayant un temps voisin du

temps approximatif défini à partir de l'analyse de vitesse.

6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que l'évènement caractéristique de la

phase de l'onde d'intérêt est le creux du signa I enregis-

tré sur la trace ayant un temps voisin du temps approximatif

défini à partir de l'analyse de vitesse.

7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de traces sont groupées deux par deux, de façon que pour chaque double paire ainsi constituée, l' extrémité commune des deux trajets acoustiques d'une paire soit symétrique par rapport au plan médian de la couche

géologique de l'extrémité commune des deux trajets acous-

tiques de l'autre paire.

8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on calcule l'enveloppe des signaux de chaque trace

et que l'analyse de vitesse est appliquée sur les envelop-

pes calculées.

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9 Procédé selon la revendication l, caractérisé

en ce que les émissions des ondes acoustiques sont effec-

tuées à offset croissant de manière que les temps de trajet acoustique desdites ondes dans les formations traversées -5 par les puits de forage soient différents et augmentent

lorsqu'on passe d'un émetteur à un autre émetteur.

Procédé-selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les trajets acoustiques des ondes sont relative-

ment longs pour permettre la mesure de la variation d'ampli-

tude des signaux due au coefficient d'atténuation des forma-

tions traversées par le puits de f orage, ladite atténuation étant mesurée par le rapport des amplitudes desdits signaux

entre deux traces d'offset différent.