Acquisition en PSV
Pr.M.k.Djeddi Pr.M.k.Djeddi
Si vous utilisez des données de ce travail vous devez citer la référence en bibliographie de la façon suivante : DJEDDI Mabrouk.
Acquisition des données en Profil Sismique Vertical (PSV)
05pp, 1 figure
.Laboratoire de Physique Physique de la Terre, Université M’Hamed Bougara Bougara Boumerdes Boumer des -Algérie, Déc. 2013 http://djeddimabrouk.fr.gd/
Introduction :
L’acquisition d’un PSV nécessite l’existence d’un puits profond .Celui -ci peut être dévié dévié ou vertical .Le puits peut être cimenté et tubé avec un tubage unique, pas du tout tubé, non cimenté avec un tubage unique ou également non cimenté. Il est préférable d’utiliser un puits puits entièrement cimenté et tubé avec avec un tubage tubage unique sur tout le puits afin d’obtenir un couplage constant de la sonde de réception (géophone) de puits avec les formations géologiques. En PSV l’acquisition consiste à effectuer une série d’opérations du fond de puits vers la surface en vue d’enregistrer des images sismiques à deux dimensions (en temps et en profondeur) Généralement avant d’entamer l’acquisition proprement dite, il est nécess aire de : -Procéder au calage du zéro au sol ou à la table de rotation. -Placer la source sismique à un offset donné en surface. -Descendre la sonde de mesure dans le puits. Lors de cette descente de la sonde sonde de mesure, il est indispensable de faire à quelques côtes et au fond du puits des mesures de test. Ces mesures permettent d’estimer : le rapport signal sur bruit (S/B) en fonction de la profondeur. Les réglages des paramètres d’acquisition et plus particulièrement pour contrôler et tester les instruments de mesure. Le déroulement d’une opération de PSV se fait habituellement de bas ver s le haut et consiste à une côte donnée à : -Vérifier la profondeur à laquelle se trouve la sonde de mesure. Faire tendre le câble pour éviter les bruits provoqués par le vent. -Ancrer la sonde. -effectuer les mesures sismiques et les vérifier sur l’écran d’un ordinateur inséré au laboratoire d’enregistrement situé en surface. -monter la sonde à la côte suivante. Avant le démarrage de toute acquisition, il nécessaire de consulter le caliper-log .Celui-ci est un outil d’essai qui d’essai qui permet de balayer le long du puits puits pour confirmer la existence ou non des obstacles avant la descente de la sonde de réception. Il permet de connaitre avec une précision suffisante le diamètre du puits et donc de choisir le type de sonde de réception appropriée à l’enregistrement. l’enregistrement. Le diamètre du puits change suivant la nature de la formation géologique traversée par un puits. Lorsque le puits puits n’est pas du tout tubé, la consultation du caliper-log nous permettra de situer les zones zones à grand diamètre et les les cavités à éviter lors de l’acquisition du PSV. Le diamètre du trou a une grande influence sur l’enregistrement du signal sismique. Un grand diamètre du puits constitue une difficulté pour pour le fixage de la sonde de réception, de ce fait , il modifie la qualité qualité du couplage géophone – géophone –formation formation géologique
Câble : Le câble utilisé est composé de sept conducteurs et a pour rôle de : -Assurer la descente et la remontée de la sonde dans le puits. -Garantir la liaison électrique entre le système de réception et le laboratoire d’enregistrement. -Mesurer la profondeur de la sonde dans le puits.
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Sonde de réception (géophone de puits) La sonde sonde réception contient: -
pour l’enregistrement, l’enregistrement, un modèle de géophones à 3 composantes (1 vertical vertical et 2 horizontaux) ; et aisément remplaçable en géométrie soit en tri rectangulaire (Z , H 1 ,H2) ou en tri phone (U, V, W ) pour une application dans differentes géométries de puits.
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un système d’ancrage (module d’ancrage ) qui a pour but d’appliquer une force latérale plusieurs fois plus élevée que le poids de la sonde pour maintenir celle -ci à une profondeur donnée. Un bon couplage de la sonde de réception avec les parois du puits lui permet de saisir saisir correctement le le déplacement des particules du sous-sol dans une bande passante convenablement large. large. Le mécanisme du module d’ancrage possède d’ancrage possède des bras d’ancrages rétractables de manière à garantir le meilleur couplage et fonctionne par le biais des patins qui se fixent sur les parois du puits. puits.
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Un module couplage qui permet de mesurer le couplage des géophones à la formation géologique ; c’est un mécanisme vibrateur qui permet de repositionner l’outil pour améliorer la la qualité du couplage .Le couplage géophone-formation géologique est un élément important qui qui agit sur la qualité des données enregistrées, un mauvais couplage ou toute variation de celui-ci celui- ci d’un enregistrement à un autre introduit des variations d’amplitude et de phase des données enregistrées. Généralement pour réaliser un bon couplage de l’outil avec la formation géologique, autrement dit obtenir un bon calage , il faut réduire la masse de l’outil l’o util en augmentant la surface de contact avec la paroi du puits .Une surface maximale de contraste de l’outil avec la formation géologique permet aux géophones de vibrer en phase avec les particules du milieu géologique.
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Une unité de numérisation, de démultiplexages et de télémétrie Un système de contrôle de profondeur. Un module hydrophone. Il est constitué d’un hydrophone (géophone) ( géophone) installé verticalement, il permet de faire le calibrage des composantes du module géophone en géométries tri-phone. Un inclinomètre. : Il mesure en continu l’angle et la déviation du trou par l’intermédiaire de l’orientation d’un patin de référence. Des amplificateurs. Module électronique : c’est un module qui contient l’électronique indispensable pour le fonctionnement de l’outil, tel que les unités de commande et de contrôle Un système d’orientation Deux extrémités pointues .Une extrémité épointée (effil ée) permet d’affaiblir les effets les effets de l’onde l’onde de tube et d empêcher la possibilité possibilité du blocage de l’outil de réception dans le puits non tubé. En outre toute sonde doit être fabriquée avec les avantages suivants suivants : Assurer une rapidité de l’acquisition. l’acquisition . L’éventualité de L’éventualité de connexion de la sonde de réception avec une ou plusieurs sondes. Constance (absence de variation) du signal produit par la source sismique pour les différentes côtes d’enregistrement des données sismique s de PSV Résister aux hautes températures et pression rencontrées dans le puits. un poids léger (masse minimum)
Les sondes de réception de faible diamètre possèdent les qualités suivantes : a) les ondes de tube qui se propagent le long de la colonne de boue boue sont moins sensibles. b) Elles peuvent être utilisées dans différents types de trous. c) Elles sont moins bloquées par les obstacles de la paroi des puits.
Inconvénient : Le principal Inconvénient d’une sonde de réception est les risques de panne et le couplage diffèrent d’une position à l’autre. l’autre.
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Fig.1 Sonde de réception.
Laboratoire d’enregistrement Le laboratoire d’enregistrement en PSV doit : Posséder des performances comparables à celles des chaines d’acquisition utilisées en prospection sismique de surface. Mettre facilement la sonde de réception dans le puits. Actionner et vérifier le fixage de la sonde de réception sur la paroi du puits. donner l’ordre à l’aide d’un signal qu’il transmet qu’il transmet aux vibrateurs sismiques qui génèrent un sweep (signal généré par le vibrateur) enregistrer le signal réponse du sous-sol capté et transmis par la sonde de réception effectuer le démultiplexage dont le but est de réorganiser les échantillons de la la bande terrain de sorte à obtenir une correspondance des échantillons de chaque trace sismique du PSV réaliser l‘opération de corrélation dont le but consiste à corréler la trace sismique enregistrée avec le sweep émis par les vibrateurs vérifier la qualité des données sismiques de PSV acquises. Les traces enregistrées sero nt analysées sur l’écran, les traces de bonnes qualités enregistrées sont retenues et les mauvaises traces sont supprimées. réaliser la sommation des traces. Les traces enregistrées et retenues seront additionnées dans le but d’améliorer le rapport signal sur bruit(S/B) et réduire certains types de bruits. Gérer et enregistrer les données sismiques en PSV. Visualiser sur écran en temps réel toutes les données sismiques brutes et traitées afin d’effectuer un contrôle de qualité. Pouvoir réaliser un traitement rapide (quick look processing ).
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Sonde signature La sonde signature est utilisée pour enregistrer la signature de la source sismique à chaque tir. Elle Elle permettra de fournir la référence qui aidera à calculer les temps de transit sismique et d’évaluer d’ évaluer la répétition d’une source d’émission à d’émission à une autre. Elle est placée à une côte fixe dans un puits peu profond déjà existant ou foré au voisinage du puits ou se fait l’enregistrement des données de PSV La sonde signature peut être remplacée par trois géophones de surface mono composantes, un géophone vertical et deux autres autres horizontaux fixés sous forme trirectangulaire trirectangulaire au voisinage de la source d’émission Elle est est également utilisée pour pour vérifier l’inversion ’inversion de polarité dans le cas ou l’on emploie une source sismique du type impulsionnel pour les ondes de cisaillement S.
Choix du pas d’échantillonnage Le pas d’échantillonnage d’échantillonnage qu’il soit en temps ou en profondeur est choisi de façon à échapper au phénomène de repliement (aliasing) afin de respecter le théorème d’échantillonnage. d’échantillonnage.
1.Échantillonnage en temps (temporel) Le bon choix du pas d’échantillonnage en temps doit temps doit satisfaire aux relations suivantes :
Δt
2 échantillons / période
Il est possible de réduire le pas d’échantillonnage d’échantillonnage à :
Δt
4 échantillons / période
Δt : pas d’échantillonnage temporel. temporel .
f max max fréquence maximale du signal.
2.Échantillonnage en profondeur (spatial) Le pas d’échantillonnage d’échantillonnage ΔZ ΔZ en profondeur est déterminé en respectant le théorème d’échantillonnage .Le signal sismique que l’on désire enregistrer ne doit pas renfermer d’énergie dans un nombre d’onde K = f/V supérieur au nombre d’onde de Nyquist ½ ΔZ d’où
K
d’où
ΔZ
La distance minimale ΔZ entre deux niveaux d’enregistrement consécutifs doit être choisi e en respectant le théorème d’échantillonnage et doit satisfaire aux relations suivantes :
ΔZ ΔZ
Vmin min
f max max
: : : :
avec
pas d’échantillonnage d’échantillonn age spatial . vitesse minimale entre deux cotes consécutives. consécutives. longueur d’onde. d’onde . fréquence maximale du signal (non alaisée) sur l’enregistrement PSV. PSV.
Choix de l’offset Le choix de la distance maximale (offset) de la gueule du puits à la source source sismique est généralement limité par par l’angle d’incidence. d’incide nce. Celui-ci ne doit dépasser 30° Le déport (offset) de la source dépend de la profondeur l’objectif géologique désiré, il est pris inferieur ou égal à ¾ de la profondeur de chaque l’objectif à à atteindre.
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1. PSV A OFFSET NUL En PSV à offset nul la distance source sismique - gueule du puits doit être la plus plus petite possible de telle manière que le couple sonde de réception - source sismique soit sur la même verticale. En pratique ce déport ne dépasse guère une centaine de mètre Lorsque le puits est dévié, le déport est choisi variable de manière à préserver le couple sonde de réception – réception –source source d’’ d’’émission émission sur la même verticale
2. PSV oblique (PSO) Comme pour le PSV à offset nul, nul, le déport dépend de la profondeur de l’l’objectif à atteindre et a chaque objectif correspond un déport, dans tous les cas l’angle de l’ l ’onde incidente doit être inferieur à 30°.Au delà cette valeur les variations des amplitudes seront importantes et l ’enregistrement des ondes réfractées énergétiques masqueront les réflexions primaires Si est la profond profondeur eur moyenne moyenne des géopho géophones nes de puits, puits, elle elle pour pourra ra être être moyenn moyennemen ementt pris prise e égale égale à la demi-profondeur demi-profondeur de l’objectif
D
H-
D
H.
=
comme le déport est pris égal à :
l’offset d’un d’un PSO sera égal à :
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