TRAITEMENT-PSV

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Traitement desdonnées

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MÉTHODES SISMIQUES

11 - Profilage sismique vertical

Bernard Giroux([email protected])

Institut national de la recherche scientifiqueCentre Eau Terre Environnement

Version 1.0Automne 2010

[email protected]

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Les mesures en forage permettent d’améliorer la résolutionverticale :

permet d’établir la relation temps-profondeur de façonprécise ;permet de caler la sismique de surface ;fournit une sismique de détail au voisinage d’un puits ;

Elles permettent d’identifier les réflexions primaires etmultiples ;Elles permettent de prédire la présence de réflecteurs ou dezones d’anomalies à l’avant du forage, c’est-à-dire sous lepuits pour un forage vertical et à l’avant du front de tailled’un tunnel pour un forage horizontal ;La sismique en forage est utilisée pour une meilleureconnaissance du gisement en phase d’exploration, maispeut être également utilisée en phase d’exploitation ensismique répétitive pour l’étude du gisement au cours dutemps (monitoring).

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Mise en œuvre

La source est située en surface et les géophones dans leforage (moins de bruit) ;Profil déport nul : source proche du trou ;PSV déporté : la source est éloignée du trou, i.e. réflexion àplus de 30° impliquant un traitement des donnéesdifférent.

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Considérations générales

On utilise en général une «antenne» comportant plusieursgéophones ;On utilise généralement des géophones trois composantes ;La distance ∆z entre deux positions de géophones doit êtrefaible :

∆z ≤ vmin2fmax

, (1)

oùvmin est la vitesse minimale dans la formation ;fmax est la fréquence maximale enregistrée.

Le déport d (source-forage) dépend de la profondeur h dela cible. Pour une imagerie par réflexion, les anglesd’incidence ne doivent pas dépasser 30° (traitement plussimple). Une règle pratique donne d < 3h

4 .

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Géophones

Antenne pour les trous miniers

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Géophones

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Vue générale

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Console

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Treuil

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Balade sismique

Une ballade sismique ou walkaway est un ensemble de PSVdéportés ;La source occupe successivement plusieurs positionscorrespondant à des déports croissants par rapport auforage ;L’image obtenue après traitement est une section encouverture multiple de faible degré.

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Tirs de calibration

Les tirs de calibration (check shots) se font en mesurant la 1re

arrivée à plusieurs point le long du trou, pour une source àfaible déport ;Les avantages sont :

Relation temps-profondeur précise ;

Analyse de vitesse améliorée ;

Calibration des diagraphies soniques→ sismigrammes synthétiques plusprécis ;

Meilleure estimation de l’atténuationet du facteur de qualité Q.

BOREHOLE SEISMIC SERVICES

Check-Shot Survey

Halliburton Borehole Seismic Services provides a proven,cost-e!cient way to improve surface seismic interpretation andconfirm reservoir location with the Check-Shot velocity survey.

The Complete PackageHalliburton uses the latest technology in data acquisition coupledwith advanced VSP so"ware to provide quality VSP images of theborehole and its vicinity. From pre-survey plan design, to dataacquisition, processing and interpretation, our fully trainedprofessionals work with you from start to finish, so you get themost value from every project.

Check-ShotVelocity SurveysProviding accurate time/depth correlation from Zero O#set orNormal Incident Check-Shot surveys gives an immediateconfirmation of where you are in both time and depth, regardlessof wellbore geometry, so you can quickly make informed drillingdecisions and position the bit directly in the seismic section.

Additional data including Average, Interval, and RMSVelocitydata provides the essential information for acoustic logcalibration, and improves correlation of log derived syntheticseismogram to seismic. In addition, Check-Shot data providesQ estimation that enhances surface seismic processing.

Depending on wellbore deviation, the check-shot source ispositioned di#erently to minimize cosine corrections. For astraight or slightly deviated well, the source is positioned near thewellhead and data is collected at a course geophone increment ofabout ~500 " or 100 m. If the wellbore is deviated (more than~10 degrees), it is recommended to move the source over thegeophone to remain normal incident. Again, data is collectedat a course geophone increment of about ~500 " or 100 m.

Check-Shot Survey Benefits

• Source matching for a better tie to Surface Seismic: “True”Seismic Velocities

• Accurate time/depth correlation : 1-way, 2-way, vertical times

• Wellbore position verification - Placing the Drill bit on theseismic section

Time/Depth Positioning Puts the Bit in the Seismic Section

• Improved velocity analysis for surface seismic processing:Average, Interval, RMSVelocity Data

• Calibrated acoustic log improves correlation of log derivedsynthetic seismogram to seismic

• Q (Transmission loss) estimation for surface seismicprocessing enhancement

Check-Shot Applications

• “Q” studies of rock attenuation of acoustic energy

• Accurate time/depth correlation

• Acoustic log calibration and accurate synthetic seismograms

• Improved velocity analysis for surface-seismic processing

HAL3

2803

HAL3

2853

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Traitement desdonnéesLes ondes enregistrées

La phase depré-traitement

Déconvolution prédictive

Le pointé des tempsd’arrivée

La séparation des ondes

Obtention de l’imagefinale

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Traitement des données

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Schéma général

Un enregistrement PSV est composé d’ondes ascendanteset descendantes P et S, ainsi que des modes guidésd’interface liés à la présence du puits et du fluide.

Lorsque la source est déportée on observe des phénomènesde conversion au réflecteur ; des ondes S s’ajoutent auxenregistrements.

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Schéma général

Géophone

Tir Profondeur

Tem

ps

Ondes ascendantes

Ondes descendantesG1

G3

G2

G6

G3G2 G6

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Schéma général

Les ondes descendantes sont émises par la source, formantles arrivées directes, et sont l’ensemble des évènementsmultiples descendants créés par les réflecteurs situésau-dessus du géophone ;

Les ondes ascendantes sontles ondes réfléchies primairesou multiples ascendants.

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Ondes de tube (Stoneley)

TW1

TW4

TW3

TW5

TW6

TW2

Note : VP dans l’eau ≈ 1450 m/s

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Séquence de pré-traitement

Le démultiplexage des données ;La corrélation, si la source sismique est une sourcevibratoire située en surface ou si la source est l’outil deforage ;La correction de l’effet de fluctuation de signature et dedérive de la source ;Les corrections de rotation du géophone et de déviation depuits ;L’élimination des enregistrements de mauvaise qualité ;La sommation des enregistrements obtenus à la mêmecote ;Les corrections de type divergence géométrique etabsorption ;Le tri en composantes, si le géophone utilisé est à troiscomposantes.

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Correction de dérive de la source

Plusieurs tirs, temps zéro de la source variable

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Géophone de surface pour déterminer le délai

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Après correction

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Géophones tri-axiaux

Ambibuïté sur la position du réflecteur ;Peut-on déterminer l’orientation et le pendage d’unréflecteur ?

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Géophones tri-axiaux :Trois composantes orthogonales : deux horizontales, uneverticale.

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La direction de l’onde P nous renseigne sur l’orientation etle pendage du réflecteur.

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Rotation des composantes

Condition : la direction initiale des géophones doit êtreconnue (inclinomètre ou magnétomètre) ;On traite ici l’onde P, qu’il faut isoler pour faire l’opération.

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Composante H1 avant et après rotation

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Composante H2 avant et après rotation

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Le pointé des temps d’arrivée

La seconde séquence de traitement consiste à pointer lestemps des premières arrivées qui fournissent la loi temps-profondeur et les différents logs de vitesse.

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L’enregistrement de sismique de puits est composéd’ondes de volume de type P et/ou S descendantes etascendantes, ainsi que des modes guidés d’interface liés àla présence du puits (ondes de tube) ;Or, pour l’interprétation on cherche à ne garder que lespremières réflexions, i.e. les 1re ondes ascendantes ;Sur l’enregistrement, les ondes descendantes sontcaractérisées par des vitesses apparentes (∆z/∆t) positives,les ondes ascendantes par des vitesses apparentesnégatives. Ce fait est à la base de la plupart des méthodesde séparation.

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Les méthodes de séparation d’ondes peuvent être diviséesen deux catégories :

Les méthodes qui nécessitent que la section sismique depuits soit horizontalisée sur le temps de l’arrivée directeavant que l’algorithme de séparation ne soit appliqué :

Le filtre par somme et différence, le filtre médian, le filtre deWiener, le filtre en vitesse apparente si la distance entre cotesn’est pas régulière, le filtre par décomposition en valeurssingulières (SVD) ;

Les méthodes qui ne nécessitent pas d’horizontalisation :Les filtres basés sur la matrice spectrale (SMF), les méthodesparamétriques, le filtre en vitesse apparente si la distance entrecotes est régulière.

Il existe des méthodes de séparation non basées sur lecritère de vitesse apparente, notamment les filtres depolarisation pour l’extraction des ondes P et des ondes S ;Il est souvent nécessaire de combiner plusieurs méthodespour obtenir une séparation d’ondes optimale.

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Le filtre médian

Une méthode simple et courante : le filtre médianLe pointé des 1re arrivées est requis pour horizontaliser lesarrivées ;Les ondes descendantes sont ainsi horizontalisées ;Le filtre médian est appliqué dans la direction horizontale,i.e. la direction de la profondeur ;Le filtre lisse les pics isolés (bruit) et élimine ainsi lesévénements non horizontaux ;Il reste donc les ondes descendantes dans les donnéesfiltrées ;On soustrait alors les données filtrées aux données initialespour ne conserver que les ondes ascendantes.

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Le filtre médian

Filtre médian appliqué sur des données PSV

Profondeur

Temps

Profondeur

Temps

Profondeur

Temps

Profondeur

Temps

Profondeur

Temps

1 2 3

4 5

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Le filtre médian

Exemple de filtre médian à 5 points :Soit une séquence de données

1, 8, 111, 3, 5;

Les données sont classées en ordre croissant

1, 3, 5, 8, 111;

La valeur médiane est 5 ;La sortie du filtre est

5, 5, 5, 5, 5.

Le filtre médian est coulissant, i.e. il est appliquée de façoniterative en progressant le long de la séquence de données.

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PSV déport nul

La déconvolution des ondes ascendantes par les ondesdescendantes ;

Le traitement de déconvolution permet de s’affranchir à lafois du signal de la source et des multiples descendants.

L’horizontalisation des ondes ascendantes déconvoluées ;Cette opération rend l’enregistrement PSV comparable entemps (temps double) à un enregistrement de sismiqueréflexion de surface (réflecteurs horizontaux) ;

L’obtention de la trace sommée PSV ;Les ondes ascendantes déconvoluées et horizontalisées sontsommées dans un couloir suivant immédiatement lapremière arrivée ;Le résultat est une trace somme comparable à la tracesismique obtenue par la sismique de surface aprèssommation en couverture multiple.

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PSV déport nul

Après pré-traitement Filtrage des ondes de tube

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PSV déport nul

Extraction et horizontalisationdes ondes descendantes

Extraction et horizontalisationdes ondes ascendantes

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PSV déport nul

Déconvolution des ondesascendantes par les ondes

descendantes

Traces avant sommation(gauche) et sommées (droite)

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PSV déporté

La déconvolution des ondes ascendantes ;L’opérateur de déconvolution est unique ;Il est extrait des traces de fond de puits et permet des’affranchir du signal source ;

La correction dynamique et la mise en temps double desondes ascendantes déconvoluées ;

Elle compenser l’oblicité induite par le déport de la source ;Elle a pour objet de prendre en compte la géométried’acquisition ;Pour cette correction, le modèle de vitesse est requis ;

La migration : La méthode la plus couramment utilisée enPSV est celle proposée par Wyatt (1981) ;

La section sismique PSV migrée est directement comparableà une section sismique réflexion de surface ;Elle a une investigation latérale de quelques dizaines àquelques centaines de mètres.

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PSV déporté

Forage incliné (déviation maximale de 88.5°) ;Source : vibroseis [10-18 Hz] ;Géophones trois composantes.

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PSV déporté

Filtrage en fréquence etrécupération d’amplitude Ondes descendantes mises à

l’horizontal

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PSV déporté

Section PSV résidu (ondesascendantes)

Ondes descendantes aprèsdéconvolution de Weiner

(transformation phase nulle)

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PSV déporté

Ondes ascendantes aprèsdéconvolution de Wiener

Ondes ascendantes aprèsdéconvolution de Wiener et

corrections dynamiques

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PSV déporté

Calcul des lignes d’égaleabscisse X des points miroir

Section migrée

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Pendagemétrie

Les capteurs tri-axiaux permettent d’établir l’ellipticité dumouvement des particules au passage de l’onde, et ainsi ladirection de propagation de l’onde ;

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Pendagemétrie

La connaissance de la direction de propagation de l’onderéfléchie au récepteur permet de localiser deux points deréflexion sur l’ellipsoïde,

l’un au dessous du récepteur, cas le plus probable,l’autre au dessus du récepteur, rarement réaliste.

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Références

Hardage, B. A. (2000). Vertical Seismic Profiling : Principles,volume 14 of Handbook of Geophysical Exploration.Pergamon, 3 edition.Mari, J.-L. (2010). Sismique de puits. Université de Lausanne- Institut Francais du Pétrole. cours onlinehttp://www-ig.unil.ch/cours/c_sisf.htm.

http://www-ig.unil.ch/cours/c_sisf.htm

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