Polycopiés et documents: http://hestia.upmc.fr/~boschil/ondes.html

Imagerie sismique réflexion et réfraction

Acquisition et traitement

Elia d’Acremont, ISTEP

Les Campagnes Océanographiques

ACQUSITION SISMIQUE :

Navires

Antéa IRD Atalante IFREMER Photo G. Duveau

Thalassa IFREMER Suroît IFREMER Pourquoi Pas IFREMER Photo O. Dugornay

TAAF

La Source:

le canon à air

La Source : �Le Canon à Air

Mini-GI

t

Signal Oscillant

La Source: canon à air

La Source: mise à l’eau

Sommation sur la première oscillation de bulle B:

Signaux P décalés, B synchronisés

PC Scientifique

Contrôle de l’inter-tir

Calage du signal

Le récepteur:

Sismique réflexion

Récepteurs: les flûtes

•  Lg traces : 4m à 25m •  Nbre Traces : 1T, 6T,

… , 360T

Flûte multitraces •  Flûte IFREMER: 360 T, 5 km •  Flûte GéoAzur: 8-14 T, ~300 m •  Flûte « contracteurs » : 12 flûtes, 640 T, 8km

Flûte multitraces •  Mise en œuvre: bouée

de queue, avions, connexions

Position de la flûte

•  Contrôle en temps réel •  Corrections

Le récepteur:

Sismique réfraction

Réfraction: OBS

ü  OBS (Ocean Bottom Seismometers)

ü  Sismographe faible consommation

ü  Conteneur étanche en verre

Préparation des instruments à terre

Mise à l’eau des OBS

Récupération des OBS

OBS en position :

Tirs avec l’Atalante

Le PC scientifique

Le PC scientifique

Leroy et al., 2006

Acquisition des données

Acquisition des données

Plan de position des instruments et des profils de la campagne Encens

Flûte sismique: récepteur

Canon à air: émetteur

Sismique Réflexion

Sismique Réfraction

La sismique terrestre

ACQUSITION SISMIQUE :

Principes

Methodes

Traitement des donnees

Resolution

Sources, detecteurs

● Sources

●Recepteurs

●Couplage des geophones

●Reponse en frequence des

geophones

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 36/54

Recepteurs

■ Geophone :◆ une bobine est suspendue a un ressort mobile par rapport a un

aimant fixe ;◆ lorsque le sol vibre, la bobine produit une force electromotrice ;◆ le voltage est proportionnel a la vitesse de deplacement du sol.

Giroux B.

SISMIQUE TERRESTRE

Récepteur : géophone

Source: marteau Source: Explosif

www-lgit.obs.ujf-grenoble.fr/.../explosif.jpg

Source: camion vibrateur

Principes

Methodes

Traitement des donnees

Resolution

Sources, detecteurs

● Sources

●Recepteurs

●Couplage des geophones

●Reponse en frequence des

geophones

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 34/54

Sources

Fusil a cartouche

■ Le bout du fusil est enfonce dans un trou d’un metre rempli d’eau,ce qui ameliore le couplage et permet de reduire l’arrivee dans l’air.

Giroux B.

Traitement des données

SISMIQUE REFLEXION

Séquence de traitement classique���de la sismique réflexion multitrace

Principes

Methodes

Traitement des donnees

●Generalites

●Correction statique

●Gain

●Correction dynamique (NMO)

●Exemple de correction

●Analyse de vitesse

●Filtrage en frequence

●Domaine f -k

●Migration

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 19/54

Correction statique

■ Les irregularites de surface et les di!erences d’elevation entraınentdes delais entre les traces ;

■ La correction statique elimine ces delais, pour ramener les traces aun datum commun.

Giroux B.

Principes

Methodes

Traitement des donnees

●Generalites

●Correction statique

●Gain

●Correction dynamique (NMO)

●Exemple de correction

●Analyse de vitesse

●Filtrage en frequence

●Domaine f -k

●Migration

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 20/54

Gain

■ La divergence geometriqueentraıne une diminution del’amplitude de l’ondelette enfonction du temps ;

■ Une fonction gain estappliquee aux traces pourcompenser la decroissance :◆ amplitudes preservees :

A(t) = A0tn ;◆ egalisation dynamique

(AGC) : correction sur unefenetre glissante.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500−2

0

2x 104 Trace originale

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

1000

2000Gain t1.5

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500−2

0

2x 106 Trace avec gain t1.5

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

500

1000Gain AGC

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500−1

0

1x 105 Trace avec gain AGC

Temps

Giroux B.

La Convolution�Signal x Log de réflectivité

Principe!Couverture

Multiple

COUVERTURE

N x dTR 2 x dtirs

N = nbre de traces dTR = distance entre traces dtirs = distance entre tirs

C=

F. Sage

Principes

Methodes

●Fenetre optimale

●Point milieu commun

(Common mid point)

●Comparaison

Traitement des donnees

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 14/54

Point milieu commun (Common mid point)

■ L’idee est de tirer profit de laredondance de l’information.

Giroux B.

amélioration du rapport Signal/Bruit

C = 3 S/B = C

Sommation des traces

La correction dynamique �Correction NMO (Normal Move Out)

Flute 96 Traces Couverture = 24 Offset max = 2700 m

F. Sage

Principes

Methodes

Traitement des donnees

●Generalites

●Correction statique

●Gain

●Correction dynamique (NMO)

●Exemple de correction

●Analyse de vitesse

●Filtrage en frequence

●Domaine f -k

●Migration

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 21/54

Correction dynamique (NMO)

■ Cette correction compense pour le retard du a l’ecartementcroissant entre la source et les recepteurs ;

■ Elle est appliquee avant de faire la sommation en point milieucommun (CMP stack) ;

■ La correction est appliquee a chaque echantillon de la trace, enfonction de l’ecartement source-recepteur et du temps d’arrivee ;

■ Elle a pour e!et de simuler une onde a incidence verticale ;■ Elle est faite en accroissant l’increment de temps entre les

echantillons de la trace ;

Giroux B.

Principes

Methodes

Traitement des donnees

●Generalites

●Correction statique

●Gain

●Correction dynamique (NMO)

●Exemple de correction

●Analyse de vitesse

●Filtrage en frequence

●Domaine f -k

●Migration

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 22/54

Correction dynamique (NMO)

■ La correction NMO provoque un allongement de l’ondelettemesuree ;

■ Lorsque l’allongement est superieur a un seuil donne, l’ondeletteest supprimee (mute) :◆ a) donnees, b) apres NMO, c) seuil 50%, d) seuil 100%.

Giroux B.

Principes

Methodes

Traitement des donnees

●Generalites

●Correction statique

●Gain

●Correction dynamique (NMO)

●Exemple de correction

●Analyse de vitesse

●Filtrage en frequence

●Domaine f -k

●Migration

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 24/54

Analyse de vitesse

■ La vitesse dans le milieu doit etreconnue, entre autre pour faire lacorrection NMO ;

■ L’analyse de vitesse peut se faire apartir du spectre de vitesse ;

■ Le spectre de vitesse est construit◆ en sommant le CMP, ou en

calculant la coherence,successivement pour un ensemblede vitesses ;

◆ en tracant le contour dessommations obtenues pourchacune des vitesses.

Giroux B.

La correction dynamique �Correction NMO (Normal Move Out)

CMP non corrigé

CMP corrigé avec des vitesses différentes

Principes

Methodes

●Fenetre optimale

●Point milieu commun

(Common mid point)

●Comparaison

Traitement des donnees

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 16/54

Comparaison

Fenetre optimale

Point Milieu commun (couverture multiple d’ordre 24)

Giroux B.

Principes

Methodes

Traitement des donnees

●Generalites

●Correction statique

●Gain

●Correction dynamique (NMO)

●Exemple de correction

●Analyse de vitesse

●Filtrage en frequence

●Domaine f -k

●Migration

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 25/54

Filtrage en frequence

■ Objectif du filtrage :◆ garder une bande de frequence donnee avec un minimum de

modification ;◆ supprimer le reste autant que possible.

Giroux B.

Migration

•  Cas des interfaces pentés

Lavergne, Méthode sismique

Migration

Principes

Methodes

Traitement des donnees

●Generalites

●Correction statique

●Gain

●Correction dynamique (NMO)

●Exemple de correction

●Analyse de vitesse

●Filtrage en frequence

●Domaine f -k

●Migration

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 28/54

Migration

■ Transformation de l’axe de temps en axe de profondeur ;■ Repositionnement des reflecteurs a leur position « vraie ».

Non migre

Migre

Giroux B.

Exemple de traitement de données

SISMIQUE REFRACTION:

Nord Sud

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

S. Rouzo

•  Sismique réflexion: distance S-R fixe, obtention d’un profil sismique s’apparentant à une coupe géologique. Interprétation des formations et structures superficielles.

•  Sismique réfraction: distance S-R augmente, obtention d’un diagramme « dromochronique » permettant d’obtenir les vitesses de propagation des ondes et les épaisseurs des formations traversées. Objectif plus profond, résolution plus faible.

Deux méthodes bien différentes mais complémentaires:

CONCLUSION

Principes

Methodes

Traitement des donnees

Resolution

Sources, detecteurs

Applications

References

●References

Bernard Giroux GML6201A – Sismique reflexion - p. 54/54

References

■ Keary, P. et Brooks, M. (1991). An Introduction to Geophysical

Exploration. Blackwell Scientific Publications, 2nd edition ;■ Mari, J.-L., Arens, G., Chapellier, D., et Gaudiani, P. (1998).

Geophysique de gisement et de genie civil. Editions Technip, Paris ;■ Sheri!, R. E. et Geldart, L. P. (1995). Exploration Seismology.

Cambridge University Press, 2 edition ;■ Yilmaz, O. (2000). Seismic data Analysis. Society of Exploration

Geophysicists ;

- Dubois J. & Diament M. - Géophysique, Cours et exercices corrigés - Editions Dunod""- Lavergne M. - Méthodes Sismiques - Ed. Technip""- Larroque C. & Virieux J. - Physique de la Terre Solide Observations et Théories - Ed. SGF"

- Daniel JY et al. - Problèmes résolus de Sciences de la Terre et de l'Univers - Edition Vuibert."(Attention le schéma p:117 est faux, les flèches pour les ondes directe et conique sont inversées)""- Bernard Giroux- Sismique réflexion- Ecole polytechnique de Montréal"