FR2961316A1 - Procede de traitement de donnees sismiques marines - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de données sismiques marines acquises au moyen d'au moins une flûte sismique remorquée par un bateau et comportant une pluralité de récepteurs sismiques (R , ..., R ) sensibles à la pression, situés à des profondeurs d'eau respectives (z ...,z ). Le procédé selon l'invention comprend une étape de migration des données, agencée de telle sorte que les événements primaires bénéficient d'une sommation cohérente, une étape de migration miroir des dites données ayant subi une inversion de signe, agencée de telle façon que les événements fantômes bénéficient d'une sommation cohérente, et une étape de déconvolution conjointe dans laquelle on obtient à partir des images d et d fournies respectivement par la migration et la migration miroir une image r qui satisfait simultanément les relations d = g * r d = g *r g étant un opérateur causal et g un opérateur anticausal.

Description

PROCEDE DE TRAITEMENT DE DONNEES SISMIQUES MARINES

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le traitement de données sismiques marines acquises au moyen d'au moins une flûte sismique remorquée par un bateau et comportant une pluralité de récepteurs. Plus particulièrement l'invention concerne un procédé de traitement adapté au cas où certaines au moins des données sont acquises à des profondeurs d'eau différentes, ceci pouvant être réalisé au moyen de flûtes ayant au moins une portion inclinée par rapport à la surface de l'eau, ou de flûtes horizontales situées à des profondeurs différentes.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Une technique répandue de recherche de pétrole ou de gaz consiste à effectuer une prospection sismique du sous-sol. Pour imager la structure du sous-sol, le géophysicien utilise les techniques de « sismique réflexion ».

En sismique marine, la technique consiste à remorquer derrière un navire : - une ou plusieurs source(s) d'énergie pour l'émission d'une onde acoustique, et - des récepteurs sismiques disposés sur des flûtes (ou « streamers » selon la terminologie anglo-saxonne) positionnées horizontalement à une profondeur constante (de l'ordre de Dz = 7.5 mètres) pour enregistrer l'onde acoustique réfléchie par les interfaces entre couches géologiques. La source communique une onde acoustique à l'eau, en créant un champ d'ondes (ondes de compression) qui se propage de façon cohérente vers le bas (propagation descendante). Lorsque le champ d'ondes frappe les interfaces entre les formations terrestres, appelées réflecteurs, il est réfléchi à travers la terre et l'eau jusqu'aux récepteurs sismiques (propagation montante), où il est converti en signaux électriques et enregistré.

Les récepteurs sismiques sont disposés de façon telle et en nombre suffisant pour que les signaux enregistrés, appelés traces, constituent des données sismiques et permettent de reconstituer la configuration des couches géologiques.

Un problème que l'on rencontre est celui de la réverbération et peut être expliqué comme suit. Une onde sismique réfléchie par un réflecteur passe dans l'eau dans une direction généralement ascendante. Cette onde, que l'on appelle la « primaire », se propage dans l'eau et passe par le récepteur sismique qui enregistre sa présence.

Le champ d'ondes continue sa progression vers la surface de l'eau (qui a un coefficient de réflexion égal à -1), où il est réfléchi vers le bas. Ce champ d'ondes réfléchi ou « fantôme » se propage également dans l'eau et passe par les récepteurs où il est à nouveau enregistré avec une polarité inverse et un retard Dt qui vaut, pour des ondes se propageant verticalement : Dt=2Dz/c,

Avec:

- Dt : la différence de temps entre les enregistrements par le récepteur de l'onde primaire et du fantôme, - Dz la distance entre la flûte et la surface de l'eau, - c la vitesse de propagation de l'onde dans l'eau (à savoir 1500m/s)..

Cette réverbération du champ d'ondes sismique dans l'eau obscurcit les

données sismiques, en amplifiant certaines fréquences et en en atténuant

d'autres, ce qui rend difficile l'analyse des formations terrestres sous-jacentes.

Le fantôme correspond, dans le domaine spectral, à un filtre de fonction de transfert :

G(f) = 1 - exp(2jrrfft),

Cette fonction de transfert G(f) est nulle pour les fréquences f multiples de 1 c/2 750 fn, avec fi = - _ _ At Oz Az Ces fréquences pour lesquelles une fonction de transfert est nulle sont appelées « notch ». Les notchs sont particulièrement gênants car il n'est pas possible de les déconvoluer. L'usage est donc en sismique de placer les flûtes à une profondeur telle que le premier notch soit en dehors de la bande utile. 100 Hz étant une borne haute de la bande passante sismique, cela conduit à placer les flûtes à une profondeur d'environ 7,5 m. Mais cette profondeur relativement faible des flûtes a pour effet de pénaliser l'enregistrement des basses fréquences (pour les basses fréquences, la fonction G(f) est proportionelle à la profondeur Dz). Les documents US 4 353 121 et US 4 992 992 décrivent des procédés de traitement permettant de supprimer les fantômes à partir de données sismiques enregistrées en utilisant un dispositif d'acquisition comprenant une flûte sismique présentant un angle (de l'ordre de 2 degrés) avec la surface de l'eau. Dans cette configuration, c'est au cours de l'opération de sommation des données que la suppression des fantômes est effectuée. En effet les données acquises sont redondantes, et le procédé de traitement comporte une étape de sommation (ou « stack» selon la terminologie anglo-saxonne) pour obtenir l'image finale du sous-sol à partir des données redondantes. C'est au cours de l'étape de sommation que se fait la suppression des fantômes, car les enregistrements contribuant à cette somme, ayant été enregistrés par des récepteurs différents, présentent des notchs à des fréquences différentes, de sorte que l'information manquante du fait de la présence d'un notch sur un récepteur sismique est obtenue à partir d'un autre récepteur. Le document US 4 353 121 décrit un procédé de traitement basé sur les étapes suivantes : - mise en collection point miroir (« common depth point» selon la terminologie anglo-saxonne), - extrapolation 1 D (une dimension) sur une surface horizontale (ou « datuming » selon la terminologie anglo-saxonne), - correction de type NMO (pour « Normale MoveOut» selon la terminologie anglo-saxonne), - sommation (ou « stack» selon la terminologie anglo-saxonne), Le « datuming » est un procédé de traitement où, à partir des données de N récepteurs sismiques Rn de positions (xn,zn) avec n=1,..N, on synthétise les données qu'auraient enregistrées les récepteurs sismiques s'ils avaient été placés aux mêmes positions horizontales xn mais à une même profondeur de référence zo constante pour tous les récepteurs sismiques. Le « datuming » est dit 1 D si l'on fait l'hypothèse que les ondes sismiques se propagent verticalement. Dans ce cas, le procédé se résume à appliquer à chaque enregistrement temporel enregistré par un récepteur sismique donné, un retard (ou « static shift » selon la terminologie anglo-saxonne) correspondant au temps de propagation vertical entre la profondeur réelle Zn du récepteur Rn et la profondeur de référence zo. Par ailleurs, le brevet US 4,353,121 décrit le procédé consistant à obtenir une sommation de primaire (« primary-stack ») en utilisant une correction NMO alignant les réflexions, puis une sommation de fantôme (« ghost-stack ») en alignant les réflexions fantôme, puis à les combiner pour obtenir une image après stack au rapport signal-à-bruit renforcé. Tout comme US 4 353 121, le document US 4 992 992 propose de reconstituer les données sismiques qui auraient été enregistrées par un câble horizontal à partir des données sismiques enregistrées par le câble présentant un angle avec la surface de l'eau. Toutefois, le document US 4 992 992 vise à prendre en compte les propagations non verticales, en remplaçant l'étape de « datuming » 1 D de US 15 4 353 121 par un « datuming » 2D. Ce « datuming » 2D prend en compte le fait que la propagation des ondes n'est pas forcément verticale, contrairement à ce qui est supposé dans le cas d'un « datuming» 1 D tel que proposé dans US 4 353 121. Plus spécifiquement, US 4 992 992 décrit un procédé de traitement qui, à 20 partir des données enregistrées par les N récepteurs Rn d'indice n=1,..N se trouvant à une distance horizontale xn de la source et à une profondeur zn,=zo+xntga, (a correspondant à l'angle entre le câble et la surface de l'eau, et tg la fonction trigonométrique tangente), reconstruit les données sismiques qui auraient été enregistrées par des récepteurs sismiques situés aux mêmes 25 positions horizontales xn mais à une même profondeur de référence zo constante pour tous les récepteurs sismiques. Pour ce faire, deux jeux de données sismiques reconstruites comme si elles avaient été enregistrées par une flûte horizontale sont calculés puis sommés après multiplication par un facteur. 30 Le premier jeu de données est synthétisé en supposant que les ondes sismiques se propagent vers le haut comme les ondes primaires, le second en supposant que les ondes sismiques se propagent vers le bas comme les fantômes.

La propagation vers le haut (onde montante) est définie par des angles de propagation par rapport à l'horizontale compris entre 0° et 180°, la propagation vers le bas (onde descendante) par des angles de propagation de 180° a 360°. Les procédés décrits dans US 4 353 121 et US 4 992 992 sont des procédés de traitement sismiques en une dimension (1 D) et en deux dimensions (2D). Or de tels procédés ne sont pas généralisables en trois dimensions. En effet l'échantillonnage des capteurs dans la 3ème dimension est donné par l'écartement latéral entre les flûtes, de l'ordre de 150m, bien plus grand que l'échantillonnage des capteurs le long des flûtes qui est de l'ordre de 12.5 m.

Un but général de la présente invention est de fournir un procédé de traitement sismique 3D permettant d'imager la géologie du sous-sol à partir de données sismiques marines enregistrées au moyen de récepteurs sismiques dont certains au moins sont situés à des profondeurs d'eau différentes sans mettre en jeu une étape de datuming et sans restrictions quant à la direction de propagation des ondes.

PRESENTATION DE L'INVENTION

A cet effet, l'invention propose un procédé de traitement de données sismiques marines acquises au moyen d'au moins une flûte sismique remorquée par un bateau et comportant une pluralité de récepteurs sismiques (R,,, ..., Rn) sensibles à la pression situés à des profondeurs d'eau respectives (z, , ...,zn), caractérisé en ce qu'il comprend une étape de migration des dites données agencée de telle sorte que les événements primaires bénéficient d'une sommation cohérente, une étape de migration miroir des dites données ayant subi une inversion de signe, agencée de telle façon que les événements fantômes bénéficient d'une sommation cohérente, et une étape de déconvolution conjointe dans laquelle on obtient à partir des images d, et d2 fournies respectivement par la migration et la migration miroir une image r qui satisfait simultanément les relations =gmin r d2 =gmax r gmin étant un opérateur causal et gmax un opérateur anticausal.

PRESENTATION DES FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une méthode d'acquisition sismique marine, - la figure 2 est une représentation schématique en vue de dessus de la méthode illustrée à la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique illustrant une étape de migration miroir du procédé de traitement. - la figure 4 représente l'image fournie par la migration de données synthétiques représentative d'une méthode d'acquisition sismique marine avec récepteurs à des profondeurs différentes, les ondes fantômes résiduelles étant les halos blanchâtres en dessous de chaque réflecteur noir, - la figure 5 représente l'image fournie par la migration miroir des mêmes données, les ondes fantômes résiduelles étant dans ce cas les halos blanchâtres au dessus de chaque réflecteur, - la figure 6 représente le résultat de la déconvolution conjointe des images des figures 4 et 5, et représente l'image « déghostée », c'est-à-dire exempte d'ondes fantômes résiduelles, - la figure 7 est une représentation schématique du procédé de déghosting. 625 DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION

On va maintenant décrire le procédé de traitement de données sismiques marines en référence aux figures. Acquisition des données sismiques marines

A l'heure actuelle, les données sismiques marines sont enregistrées grâce à un dispositif d'acquisition dans lequel une même position de source donne lieu à 10 des enregistrements de signaux sismiques au moyen d'un jeu de flûtes de sorte à couvrir une zone géographique. Dans le mode d'acquisition illustré par la figure 1, chaque flûte présente un angle avec la surface de l'eau, comme proposé dans les documents US 4 353 121 et US 4 992 992. 15 Cet angle est identique pour toutes les flûtes du jeu de flûtes de sorte qu'elles s'étendent globalement dans un même plan. La figure 1 représente une masse d'eau s'étendant au dessus d'un fond marin, avec à la surface de l'eau 2 un navire 3 de prospection sismique. Le navire 3 remorque une ou plusieurs source(s) sismiques 6 destinées à 20 émettre une onde acoustique dans l'eau. La source 6 peut être un ensemble de canons à air comprimé, un vibrateur marin ou d'autres types de source connus de l'homme de l'art. Le navire 3 remorque également un ensemble de flûtes 1 présentant un angle avec la surface de l'eau 2. 25 Chaque flûte 1 comprend une pluralité de récepteurs sismiques 4, 5 destinés à enregistrer les signaux acoustiques émis par la source 6 après leurs réflexions successives sur les interfaces entre couches géologiques - appelées réflecteurs. Ces récepteurs sismiques 4, 5 sont de façon appropriée des capteurs sensibles à la pression, constitués dans cet exemple de réalisation par des 30 hydrophones. Le dispositif d'acquisition fonctionne comme suit. La vibration sismique émise par la source sismique 6 descend le long de plusieurs trajectoires 11 et est réfléchie aux interfaces entre des matériaux d'impédances acoustiques différentes telles que l'interface 8 - le fond de la mer est référencé 8a.5 Un champ d'ondes réfléchies 12 remonte vers la surface de l'eau 2 et est enregistré par les récepteurs sismiques 4, 5. Les hydrophones 4, 5 aux première et deuxième profondeurs z1, z2 enregistrent les ondes réfléchies du champ d'ondes montant 17.

Toutefois, et comme indiqué dans la partie « Etat de la technique », les enregistrements sont affectés par des réflexions parasites : un champ d'ondes descendant 13 dû à la réflexion des ondes à la surface de l'eau 2 se superpose avec le champ d'ondes montant 12. Les enregistrements comportent donc des pics correspondant à des réflexions de surface, ou réflexions parasites fantôme. Le procédé de traitement sismique décrit ci-après permet d'utiliser ces réflexions parasites fantôme pour imager le sous sol.

Traitement des données sismiques marines Le procédé décrit ci-après utilise la migration 3D par point de tir, qui permet d'obtenir une image précise du sous-sol en tenant compte avec exactitude de la propagation des ondes dans des milieux complexes. Une telle migration consiste à synthétiser l'onde incidente à partir des informations sur la source sismique et l'onde réfléchie a partir des données enregistrées. Dans le cas d'une migration classique de type « one-way», le principe est le suivant. L'onde incidente D (i.e. l'onde émise par la source) est supposée descendante. Cette onde incidente D(x,y,z,t) est synthétisée de façon récursive en profondeur z, l'onde descendante étant initialisée à la profondeur de la source sismique zs. L'onde incidente D à toutes les profondeurs nOz est ensuite calculée de manière récursive en calculant l'onde incidente à la profondeur z+Oz à partir de l'onde incidente à la profondeur z.

De façon analogue, l'onde réfléchie U(x,y,z,t) est supposée montante et est initialisée en z=zr avec les ondes enregistrées par les récepteurs sismiques (dans le cas où tous les récepteurs ont la même profondeur). L'onde réfléchie U dans tout le volume est ensuite calculée de manière récursive en calculant l'onde montante U à la profondeur z+Oz à partir de l'onde monte à la profondeur z.

L'image du sous-sol est calculée par la cross-corrélation temporelle des deux volumes D(x,y,z,t) et U(x,y,z,t). L'altimétrie, c'est-à-dire le fait que la source et les récepteurs peuvent avoir des profondeurs non nulles (et différentes), peut être prise en compte en introduisant les sources et les récepteurs au cours des calculs récursifs en z : par exemple un récepteur à une profondeur zr comprise entre nOz et (n+1) Oz est introduit lors du calcul récursif de U((n+1) Az) à partir de U(nOz).

Par ailleurs, l'étape de migration est une migration miroir adaptée, ainsi nommée par analogie avec la migration miroir (ou « mirror migration » selon la terminologie anglo-saxonne) et le filtre adapté utilisé en traitement du signal (consistant à convoluer une mesure s(t) perturbé par une convolution par un filtre h(t) par h(-t) de façon à optimiser le rapport signal-à-bruit). Dans le cas d'une migration miroir, on utilise la surface de la mer comme un miroir : au lieu de « regarder» vers le fond marin, on « regarde » vers la surface de l'eau pour voir les réflecteurs situés en dessous des récepteurs sismiques. En pratique, on considère les données sismiques non pas comme si elles avaient été enregistrées au niveau des récepteurs sismiques de la flûte, mais à une altitude au dessus de la surface de l'eau égale à la profondeur de chaque récepteur comme illustré à la figure 3. Une technique d'imagerie miroir par migration miroir est décrite par exemple dans la publication : "Facilitating technologies for permanently instrumented oil fields", Dan Ebrom, Xiuyuan Li, and Dwight Sukup, The Leading Edge, Vol. 19, No 3, pp. 282-285, March 2000. Dans cette publication, cette technique est utilisée dans le cadre d'une acquisition avec des récepteurs sismiques situés au fond de la mer 8a. Dans cette acquisition, on utilise le principe de réciprocité et on considère donc fictivement des sources au fond de la mer (aux positions récepteurs) et des récepteurs en surface (aux positions sources). L'imagerie miroir consiste à utiliser le fantôme source fictive pour obtenir l'image, ce qui peut s'effectuer en plaçant les sources fictives à leur position miroir par rapport à la surface de l'eau, les positions sources (xs,ys,zs) étant changées en (xs,ys,-zs).

L'imagerie miroir permet de mieux éclairer les réflecteurs peu profonds. Dans le cas de la migration miroir adaptée, appliquée à des données acquises par des flûtes partiellement pentées, (xr,yr,zr) étant les positions des récepteurs sur les flûtes, on initialise l'onde réfléchie (supposée montante) U d'une migration avec altimétrie à une altitude -zmax, zmax étant la profondeur maximale des récepteurs sismiques (le maximum des zr) et l'altitude 0 correspondant à la surface de l'eau. Lors de la descente récursive en z de l'onde U entre les valeurs -zmax et 0, on introduit aux positions miroirs des récepteurs par rapport au fond de l'eau, c'est-à-dire en (xr,yr,-Zr), l'enregistrement du récepteur en question avec un changement de signe. Continuant la descente pour z=0 à zmax, on introduit à leur positions réelles (xr,yr,zr), l'enregistrement du récepteur en question. La suite du calcul récursif de U, la génération de l'onde incidente (supposée descendant) D ainsi que l'étape de cross-corrélation entre onde incidente et réfléchie pour obtenir l'image s'effectue de manière analogue à une migration one-way conventionnelle. On obtient de la sorte directement l'image du sous-sol à partir des acquisitions 3D par flûtes pentés, en prenant en compte les positions exactes des récepteurs et la propagation exacte en 3 dimensions des ondes.

L'étape d'introduction des enregistrements aux positions miroirs des récepteurs, dont le surcoût est négligeable, permet le renforcement du rapport signal-à-bruit par une image basé sur le fantôme récepteur, sans doubler le temps de calcul de la migration, ce qui serait le cas si on calculait deux images pour les sommer ensuite, comme proposé dans "Facilitating technologies for permanently instrumented oil fields". Toutefois une telle solution peut être mise en oeuvre dans une variante d'exécution du procédé. L'invention décrite ci-dessus permet d'obtenir directement une image du sous-sol à partir des données provenant d'une acquisition 3D, effectuée avec plusieurs flûtes pentées.

Contrairement au procédé décrits dans US 4 353 121 et US 4 992 992, le procédé de traitement décrit ci-dessus ne comprend pas d'étape de datuming - consistant à reconstituer les données sismiques qui auraient été enregistrées par une flûte horizontale à partir des données sismiques enregistrées par la flûte pentée - préalablement à leur migration.

Le procédé de traitement décrit ci-dessus tient compte des angles de propagation à la fois en x et en y. Ce procédé permet également d'améliorer le rapport signal-à-bruit en utilisant les données fantômes pour renforcer les données réflexions primaires.

Lorsque la diversité des profondeurs de capteurs ne permet pas d'enlever complètement les ondes fantômes, la perturbation résultante sur les données finales est la convolution par un filtre symétrique (à phase nulle) et déconvoluable (sans notch). Cette étape de déconvolution est simplifiée par le fait que c'est une déconvolution à phase nulle.

Le descriptif de la migration miroir adapté ci-dessus concerne le cas d'une migration 3D pour point de tir « one-way». Il existe d'autres types de migrations que l'on peut adapter en migration miroir adaptée en introduisant, dans le calcul de l'onde réfléchie, outre les enregistrements des récepteurs à leurs positions exactes, l'opposé des enregistrements à leurs positions miroirs.

Il existe en outre une migration 3D par point de tir appelée « Reverse Time Migration », qui ne fait pas l'hypothèse que l'onde incidente est une onde descendante et l'onde réfléchie une onde montante. La migration miroir adaptée peut s'effectuer dans ce cas en introduisant les récepteurs à leur position effective (xr,yr,zr) mais en utilisant à la surface de l'eau des conditions aux limites dites de surface libre, à la place des conditions aux limites de surface absorbantes habituellement utilisées. Une fois la migration effectuée, on obtient une image qui est entachée d'ondes fantômes résiduelles. Dans le cas où l'image est obtenue par migration miroir adaptée, le fantôme résiduel est symétrique. On peut considérer que l'image obtenue d(x,y,z) est égale à la réflectivité r(x,y,z) convoluée en z par la fonction de transfert g(z) du fantôme résiduel : d(x,y,z)=g(z) *r(x,y,z) La fonction de transfert du fantôme résiduel g(z) ne dépend que faiblement de la position (x,y,z) de sorte que cette relation est valide dans un volume donné.

L'opération consistant à estimer la réflectivité r(x,y,z) à partir des données d(x,y,z) s'appelle la déconvolution. Cette opération nécessite l'estimation de la fonction de transfert g(z). Deux procédés connus de l'homme de l'art permettent l'estimation de la fonction de transfert g(z) et le calcul de la réflectivité r(x,y,z) à partir des données d(x,y,z) : - la déconvolution à phase nulle et à réflectivité blanche : on suppose que g(z) est symétrique en z et que la réflectivité a une autocorrélation en z blanche (égale à une impulsion en z=0). La transformée de Fourier G(kz) de g(z) est réelle, et celle de r(x,y,z), R(x,y,kz) est complexe de module 1, on en déduit facilement que G(kz) est le module de D(x,y,kz), transformée de Fourier en z de d(x,y,z). - la déconvolution à phase minimale et à réflectivité blanche : on suppose que g(z) est à phase minimale et que la réflectivité a une autocorrélation en z blanche. Cette déconvolution à phase minimale est décrite par exemple dans les publications : "Wiener spiking deconvolution and minimum-phase wavelets: A tutorial", Jim Leinbach, The Leading Edge, Vol. 14, No 3, pp. 189-192, March 1995 "Seismic Data Processing", Ozdogan Yilmaz, ouvrage publié par Society of Exploration Geophysicists 1987, chapitre 2, pages 83 et suivantes.

La déconvolution à phase nulle permet de déconvoluer la migration miroir adaptée (puisque dans ce cas g(z) est symétrique) et la déconvolution à phase minimale permet de déconvoluer la migration standard, puisque dans ce cas la fonction de transfert du fantôme résiduel est causale et peut être considérée à phase minimale. Cependant ces deux procédés d'obtention de la réflectivité (migration suivie de déconvolution à phase minimale ou migration miroir adaptée suivie de déconvolution à phase nulle) nécessitent l'hypothèse de réflectivité blanche. Cette hypothèse était faite couramment dans le traitement sismique mais l'est de moins en moins car le traitement dit en amplitude préservé devient de plus en plus la norme : dans ce type de traitement, on s'intéresse non seulement à la position des réflecteurs mais aussi à leur amplitude, et dans ce contexte, on ne peut utiliser l'hypothèse de réflectivité blanche. Le mode de traitement décrit ci-après en référence aux figures 4 à 7 ne requiert pas l'hypothèse de réflectivité blanche et préserve l'amplitude. Dans ce mode de traitement, on part de deux images : d,(x,y,z) est l'image obtenue par migration (où l'on introduit les enregistrements de chaque récepteur à leur position réelle (xr,yr,zr)) et d2(x,y,z) est l'image obtenue par migration miroir (où l'on introduit les enregistrements de chaque récepteur avec changement de signe à leur position miroir (xr,yr,-zr))- La migration a pour effet d'aligner les événements primaires qui bénéficient alors d'une sommation cohérente, alors que les événements fantômes correspondent à des positions z plus grandes que les événements primaires correspondants. L'image d,(x,y,z) est donc entachée d'ondes fantômes résiduelles représentées par une fonction de transfert gmin(z), causale, voire à phase minimale, qui contamine de manière convolutionnelle la réflectivité r(x,y,z): di(x,y,z)=gmin(z) *r(x,y,z)- (1) une fonction à phase minimale étant une fonction causale dont l'inverse pour la convolution est également causale. La migration miroir a pour effet d'aligner les événements fantômes en changeant leurs signe pour faire correspondre leur polarité à celle des événements primaires. Ils bénéficient d'une sommation cohérente, alors que les événements primaires correspondent à des positions z plus petites que les événements fantômes correspondants. L'image d2(x,y,z), est donc entachée d'ondes fantômes résiduelles représentées par une fonction de transfert gmax(z), anticausale, voire à phase maximale, qui contamine de manière convolutionnelle la réflectivité r(x,y,z): d2(x,y,z)=gmax(z) *r(x,y,z) (2)

une fonction à phase maximale étant une fonction anticausale dont l'inverse pour la convolution est également anticausale.

Après avoir calculé d,(x,y,z) et d2(x,y,z) par migration et migration miroir, on obtient la réflectivité r(x,y,z) par un procédé de « déconvolution conjointe ». On appelle déconvolution conjointe tout procédé de calcul permettant d'obtenir r(x,y,z), un opérateur causal gmin(z) et un opérateur anticausal gmax(z) à partir de d,(x,y,z) et d2(x,y,z) de manière que les relations (1) et (2) soient vérifiées, de manière exacte ou approchée à l'intérieur d'un certain volume de calcul V. Selon une définition plus spécifique, l'opérateur causal gmin(z) est un opérateur à phase minimale, et l'opérateur anticausal gmax(z) est un opérateur à phase maximale.

Un mode de réalisation préférentiel de la déconvolution conjointe consiste à définir un volume V = [Xmin,Xmax] X [ymin,ymax] X [Zmin,Zmax] ainsi qu'une longueur Dz dépendante de l'écart maximum entre un évènement et son fantôme, puis à calculer gmin(z), gmax(z) et r(x,y,z), r étant défini sur le volume V, gmin(z) sur l'intervalle [O,Dz] avec la normalisation gmin(z=O)=1, gmax(z) sur l'intervalle [-Dz,O] avec la normalisation gmax(z=0)=1, par minimisation de la fonction coût C: C = E(x,y,z)E v [dl(x,y,z)-gmin(z)*r(x,y,z) ]2 + [d2(x,y,z)-gmax(z)*r(x,y,z) ]2 La réflectivité r(x,y,z) étant calculée sur tout le volume d'intérêt en juxtaposant avec une zone de recouvrement les r(x,y,z) calculés sur des volumes V.

On peut aussi imposer le caractère à phase minimale de gmin(z) et le caractère à phase maximale de gmax(z). Un autre mode de réalisation consiste à remplacer les fonctions en z gmin(z), gmax(z) par des fonctions à trois dimensions gmin(x,y,z), gmax(x,y,z) qui sont causale en z et anticausale en z respectivement, la convolution en z notée * étant remplacée par une convolution en 3 dimensions (x,y,z). Ce mode de réalisation permet de prendre en compte la dépendance du fantôme résiduel avec les angles de propagation. Dans un autre mode de réalisation, qui permet lui aussi de prendre en compte la dépendance du fantôme résiduel avec les angles de propagation, on applique sur d,(x,y,z), d2(x,y,z) une transformée dite transformée (i,px,py) qui transforme les données d,(x,y,z) en D,(px,py,i) et les données d2(x,y,z) en D2(px,py,i) (pour une définition de la transformée (i,px,py), également appelée « slant stack », on peut se reporter à l'ouvrage déjà cité plus haut « Seismic Data Processing », Ozdogan Yilmaz, Society of Exploration Geophysicists 1987, chapitre 7, pages 429 et suivantes. On calcule alors, pour toute les valeurs (px,py) des fantômes résiduels Gmin(px,py)(i) et Gmax(px,py)(ti), supposés respectivement causaux et anticausaux en r, ou à phase minimale et maximale en r, et une réflectivité R(px,py,r) tels que: C(px,py) = E [D1(px,py,i) - Gmin(px,py)(ti)* R(px,py,i)12 + [D2(px,py,T) - Gmax(px,py)(i)*R(px,py,T)]2 soit minimale pour tout (px,py), l'opération * étant dans ce cas la convolution en r.. La migration déghostée, c'est-à-dire la réflectivité cherchée r(x,y,z) se déduit par transformée (i,px,py) inverse de R(px,py,i).

Dans la description ci-dessus, les migrations utilisées sont des migrations profondeur, où les images obtenues sont d,(x,y,z) et d2(x,y,z). On peut également utiliser le procédé de déconvolution conjointe avec des images provenant de migrations temps. Dans le cas d'une migration temps, l'image est d(x,y,r), le paramètre de type temporel r remplaçant le paramètre profondeur z, et la focalisation se fait à l'aide d'un modèle de vitesse v,(x,y,i) visant à ce qu'au moment de la sommation, les événement primaires bénéficient d'une sommation cohérente. L'équivalent de la migration miroir en traitement temps est une migration où après changement de polarité des données d'entrées, le modèle de vitesse v2(x,y,i) utilisé pour la focalisation est optimisé pour qu'au moment de la sommation, les événement fantômes bénéficient d'une sommation cohérente. On peut alors appliquer la déconvolution conjointe correspondant au modèle : dl(x,y,ti)=gmin(t)*r(x,y,ti) et d2(x,y,'z)=gmax('L) *r(x,y,ti).

La déconvolution conjointe peut être généralisée pour déconvoluer plus de 2 jeux de données, en particulier dans le cas où les récepteurs sont de type différents : récepteurs sensibles à la pression tels que hydrophone pour certains et récepteurs de type géophone pour d'autres. On peut obtenir séparément la migration d,(x,y,z) et la migration miroir d2(x,y,z) des récepteurs de type hydrophone et la migration d3(x,y,z) et la migration miroir d4(x,y,z) des données géophones. La migration miroir de données de type géophone s'obtient en introduisant les enregistrements de chaque récepteur à leur positions miroirs (xr,yr,-zr) mais sans changement de signe pour un récepteur géophone vertical et avec changement de signe pour un récepteur de type géophone horizontal. La déconvolution conjointe à 4 entrées s'obtient en modélisant les migrations et migrations miroirs par:

di(x,y,z)=g"min(z) *r(x,y,z). d2(x,y,z)=g"max(z) *r(x,y,z). d3(x,y,z)=ggmin(z) *c(z)*r(x,y,z). d4(x,y,z)=ggmax(z) *c(z)*r(x,y,z).

et en estimant à l'aide d'une fonction coût de type moindre carrés les opérateurs causaux ou à phase minimale ghm;n(z) et ggm;n(z), les opérateurs anticausaux ou à phase maximale ghmax(z) et ggmax(z), l'opérateur de calibration c(z) ainsi que la réflectivité r(x,y,z) à partir des migrations et migrations miroirs d,(x,y,z), d2(x,y,z), d3(x,y,z) et d4(x,y,z).

La fonction coût peut être pondérée pour prendre en compte la différence de spectre du bruit des capteurs hydrophone et des capteurs géophone. Par exemple, dans le cas de migrations temps, la fonction coût à minimiser s'écrit alors dans le domaine f, transformée de Fourier de r C = E [di(x,y,f)-ghmin(f)r(x,y,f) ]2 /Bh(f) + [d2(x,y,f)-ghmax(f)r(x,y,f) ]2 /Bh(f) [d3(x,y,f)-ggmin(f)c(f)r(x,y,f) ]2/Bg(f) + [d4(x,y,f)-ggmax(f)c(f)(x,y,f) ]2/Bg(f)

où Bh(f) et Bg(f) sont les estimations du spectre de puissance des bruits hydrophone et géophones respectivement.

Les procédés décrits ci-dessus ne sont pas limités au traitement de données acquises au moyen des flûtes linéaires de pente constante représentées à la figure 1. Ils sont tout aussi applicables à des données acquises au moyen de flûtes comportant chacune plusieurs sections de pentes différentes, ou de flûtes ayant une ou plusieurs sections pentées et une ou plusieurs sections horizontales, ou de flûtes horizontales situées à des profondeurs différentes. 16

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de données sismiques marines acquises au moyen d'au moins une flûte sismique remorquée par un bateau et comportant une pluralité de récepteurs sismiques (R1,, ..., Rn) sensibles à la pression, situés à des profondeurs d'eau respectives (z1,...,zn), caractérisé en ce qu'il comprend une étape de migration des données, agencée de telle sorte que les événements primaires bénéficient d'une sommation cohérente, une étape de migration miroir des dites données ayant subi une inversion de signe, agencée de telle façon que les événements fantômes bénéficient d'une sommation cohérente, et une étape de déconvolution conjointe dans laquelle on obtient à partir des images d1 et d2 fournies respectivement par la migration et la migration miroir une image r qui satisfait simultanément les relations di = gmin r d2 = gmax r groin étant un opérateur causal et gmax un opérateur anticausal.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, dans l'étape de migration, on introduit dans la migration les enregistrements des différents récepteurs sismiques (R1,, ..., Rn) à leurs positions effectives pour obtenir une image d1(x,y,z), et dans l'étape de migration miroir, on introduit dans la migration l'opposé des mêmes enregistrements à leurs positions miroirs pour obtenir une image d2(x,y,z).
3. 3. Procédé selon la revendication 2 adapté au cas où les flûtes comportent en outre des seconds récepteurs sismiques de type géophone produisant des secondes données, dans lequel il est prévu en outre une étape de migration des secondes données, agencée de telle sorte que les événements primaires bénéficient d'une sommation cohérente, une étape de migration miroir des secondes données après inversion de signe pour les composantes horizontales des secondes données, agencée de telle façon que les événements fantômes bénéficient d'une sommation cohérente, et dans l'étape de déconvolution conjointe, on applique en outre des images d3(x,y,z) et d4(x,y,z) fourniesrespectivement par la migration et la migration miroir des secondes données, pour obtenir une image r(x, y, z) qui satisfait simultanément les relations d1(x,y,z) = gmi(z) * r(x,y,z) d2(x,y,z) = gmax(z) * r(x,y,z) d3 (x,y,z) = gmin(z) * c(z) * r(x,y,z) d4(x,y,z) = gmax(z) * c(z) * r(x,y,z) c(z) étant un opérateur de calibration.