Geophysical designs at laboratory scale Surface waves, array processing and high spatial density
Dispositifs Géophysiques en Laboratoire Ondes de surface, traitement d'antennes et haute densité spatiale
Résumé
In seismic exploration, surface waves are still an important topic, mainly because they hide the information from the depth recovered using body waves. On the other hand, experiment at laboratory scale are relatively little used for studies implying high spatial density. In this context, this thesis allowed to validate an automated laboratory environment dedicated to surface waves study, especially in presence of a surface and body waves mix comparable to the one who exist on the field. In a second step, surface and body waves have been efficiently seprated using array processing. After separation, it became possible to monitor waves arrival time in presence of medium variation at depth as well as at the surface, as in the case of oil reservoir monitoring (4D). Un full 4D study has been realized, allowing not only arrival-time variations monitoring, but also amplitude and arrival and departure angles. A methode to compensate for the spurious variations from the surface has been proposed. This last study has been completed by another one using field data. Then, the adaptation of High resolution algorithm allowed to consider the case of waves with close departure and arrival angles. Finally, taking advantage of the measurment high spatial density, a comparison of two designs - one theoreticaly ideal but not realistic and the other economically viable but sub-optimal - allowed to consider the issue ot the diffracted waves that disturb current acquisition. A new filtering solution has benne proposed for the second design.
En sismique pétrolière, les ondes de surface représentent encore un sujet d'investigation important, le plus souvent pour s'affranchir du fait qu'elles masquent les informations de la profondeur véhiculées par les ondes de volume. D'autre part, les expérimentations à l'échelle du laboratoire restent relativement peu usitées pour des études impliquant un grand nombre de points de mesure. Dans ce contexte, cette thèse a d'abord permis de valider un environnement de laboratoire automatisé, adapté à l'étude des ondes de surfaces, présentant en particulier un mélange " ondes de surface - ondes de volume " comparable à celui rencontré en sismique pétrolière. Dans un deuxième temps, ondes de surface et ondes de volume ont pu être séparées efficacement par traitement d'antennes. Après séparation, il devenait possible de suivre les variations de temps d'arrivées des ondes en présence de modification du milieu en surface et/ou en profondeur comme dans le cas d'une surveillance de réservoir d'hydrocarbure (4D). Une étude 4D complète a donc été réalisée, permettant de suivre non seulement les variations de temps d'arrivées mais également d'amplitude et de directions de départ et d'arrivées des ondes. Une méthode pour compenser les variations de vitesses parasites de la proche surface à été proposée. Cette étude de données laboratoire a été complétée par une étude utilisant des données terrains. En outre, l'adaptation d'algorithme haute résolution a permis de considérer les cas d'ondes se propageant avec des angles très voisins. Enfin, en tirant partie de la haute densité spatiale de points d'acquisitions permise par l'environnement mis en place, une étude comparée de deux dispositifs - l'un théoriquement idéal mais peu réaliste et l'autre économiquement viable sur le terrain mais moins efficace - a permis de s'attaquer au problème des ondes de surface réfléchies sur des diffractants qui perturbent beaucoup les acquisitions actuelles. Une nouvelle solution de filtrage a été proposée pour le deuxième cas.
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