FR3069930A1

FR3069930A1 - Estimation de la vitesse d'une formation par profilage sismique vertical

Info

Publication number: FR3069930A1
Application number: FR1856079A
Authority: FR
Inventors: Amit Padhi; Mark Elliott Willis
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2019-02-08
Also published as: US20200241159A1; WO2019027466A1; NO20200003A1

Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de données de profilage sismique vertical (PSV). Le procédé comprend la réception de données PSV en réponse à une énergie sismique appliquée à la formation, le traitement d'une partie descendante des données PSV associée à un champ d'ondes descendant, la génération d'un premier ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie descendante des données PSV, le premier ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une de la lenteur ou de la vitesse, le traitement d'une partie ascendante des données PSV associée à un champ d'ondes ascendant, la génération d'un second ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie ascendante des données PSV, le second ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une de la lenteur ou de la vitesse, et la détermination d'une estimation associée à la formation en fonction des premier et second ensembles de valeurs d'estimation.

Description

BUREAU DES BREVETS ET DES MARQUES DES ÉTATS-UNIS

Demande de brevet concernant :

ESTIMATION DE LA VITESSE D'UNE FORMATION PAR PROFILAGE SISMIQUE VERTICAL

Inventeurs : Mark Elliott Willis ; Amit Padhi

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION [0001] Les modes de réalisation décrits ici concernent généralement l'utilisation du profilage sismique vertical (PSV) pour obtenir une estimation de la vitesse d'une formation et, plus particulièrement, des procédés de traitement de données PSV dites à décalage nul (zéro offset vertical seismicprofilinglVSVZO) utilisant plusieurs ensembles de données pour estimer la vitesse d'une formation.

CONTEXTE DE L'INVENTION [0002] Les hydrocarbures, tels que le pétrole et le gaz, sont généralement obtenus à partir de formations souterraines qui peuvent être soit sur terre (onshore), soit en mer (offshore). La mise en place d'opérations souterraines et les processus impliqués dans l'extraction des hydrocarbures présents dans une formation souterraine sont complexes. En général, les opérations souterraines impliquent un certain nombre d'étapes différentes telles que le forage d'un puits à travers et/ou dans la formation souterraine au niveau d'un site souhaité, le traitement du puits de forage pour optimiser la production d'hydrocarbures et la réalisation des étapes nécessaires pour produire et traiter les hydrocarbures extraits de la formation souterraine. Tout ou partie de ces étapes peuvent nécessiter et utiliser des mesures sismiques/acoustiques et d'autres données de détection pour déterminer les caractéristiques de la formation, des hydrocarbures, de l'équipement utilisé dans les opérations, etc.

[0003] Un exemple de technique permettant d'obtenir des données sismiques/acoustiques comprend le recours au PSV. Le PSV consiste à mesurer dans un puits de forage l'énergie sismique/acoustique provenant d'une source sismique située à la surface de la formation (camion générateur d'ondes de choc, canon à air, chute de poids et/ou explosifs, par ex.). Traditionnellement, les mesures basées sur le PSV (et générant des données PSV) impliquent l'échantillonnage d'un champ d'ondes sismiques à l'aide d'une chaîne de récepteurs sismiques/acoustiques (géophones et/ou hydrophones, par ex.) espacés de manière approximativement régulière, que l'on fait descendre dans un puits. L'échantillonnage d'un champ d'ondes sismiques effectué dans le cadre du PSV à l'aide de géophones ou d'hydrophones ne permet généralement pas d’obtenir une résolution supérieure à plusieurs dizaines de pieds.

[0004] Un autre procédé de collecte de données PSV peut comprendre l'utilisation de techniques de détection acoustique distribuée (distributed acoustic sensing/OAS). Dans le cas du PSV utilisant la DAS, on déploie dans le puits de forage non pas des géophones ou des hydrophones, mais un câble à fibre optique. Par rapport au PSV basé sur l'utilisation de géophones ou d'hydrophones, le PSV utilisant la DAS permet un déploiement simplifié qui n'interfère pas avec les opérations réalisées dans le puits de forage ; il permet également l'acquisition de données de mesure instantanées sur toute la longueur du puits et améliore la résolution. La capacité à améliorer l’orientation des données obtenues par profilage sismique, en particulier pour le PSV basé sur la DAS, présente également un intérêt direct pour l'extraction des hydrocarbures contenus dans les formations souterraines.

[0005] Le profilage sismique vertical à décalage nul (PSVZO) désigne une technique de PSV dans laquelle la collecte de données s'effectue alors que la source sismique est disposée à proximité du puits de forage, par exemple, directement au-dessus de celui-ci. Le PSVZO est possible dans les zones où la structure géologique est plane et en strates. La vitesse d'une formation est habituellement estimée en utilisant un seul ensemble de données associé au champ d'ondes descendant. On utilise des algorithmes courants pour choisir un temps de première pause pour chaque récepteur (correspondant au temps nécessaire à une onde pour se propager directement de la source au récepteur) et on détermine une pente de la première pause, la pente indiquant les décalages temporels associés à la lenteur de la formation (soit l'inverse de la vitesse de la formation). Si on utilise une source sismique contenant principalement des ondes de compression (ondes P), alors la vitesse des ondes P de la formation peut être estimée à partir des choix de première pause.

[0006] En variante, si on utilise une source sismique contenant principalement des ondes de cisaillement (ondes S), alors la vitesse des ondes de cisaillement de la formation peut être estimée à partir des choix de première pause. Ainsi, une estimation de la vitesse de la formation peut être calculée à partir de la pente déterminée pour les premières pauses du champ d'ondes descendant. Cependant, le champ d'ondes réfléchies ascendant, qui est soumis aux mêmes décalages temporels indiquant la vitesse de la formation, mais est également plus sujet au bruit que le champ d'ondes descendant, n'est généralement pas utilisé pour estimer la vitesse d'une formation. Les données PSV associées au champ d'ondes ascendant restent inexploitées pour estimer la vitesse d'une formation. Parmi les autres données inexploitées pour estimer la vitesse d'une formation figurent notamment les données PSV associées aux champs d'ondes ascendant ou descendant associés à des fenêtres temporelles autres que le temps associé aux premières pauses.

[0007] En variante, on peut utiliser une géométrie de PSV de type walkabove, dans lequel le puits de forage n'est pas strictement vertical, mais dévié, voire horizontal. Dans ce cas, on choisit plusieurs emplacements pour les sources sismiques en surface, disposées en séquence directement au-dessus de chaque récepteur. Dans cette configuration, un relevé de PSV de type walk-above vise à imiter la géométrie d'un puits vertical et d'un PSV à décalage nul en combinant les données collectées alors que les sources sismiques en surface sont situées directement au-dessus de chaque emplacement de récepteur correspondant dans le puits de forage.

[0008] En conséquence, on recherche depuis longtemps un moyen d'améliorer l'estimation de la vitesse d'une formation au moyen de données PSV inexploitées associées au champ d'ondes ascendant et de fenêtres temporelles autres que le temps associé aux premières pauses.

BRÈVE DESCRIPTION DES DIFFÉRENTES VUES DES DESSINS [0009] En vue de faciliter la compréhension des modes de réalisation décrits et des autres avantages de ceux-ci, il est à présent fait référence à la description suivante, proposée conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels :

[0010] La FIG. 1 est un schéma illustrant un exemple de système de profilage sismique vertical (PSV) selon les modes de réalisation décrits ;

[0011] La FIG. 2 est un schéma illustrant un exemple de système de PSV déployé en association avec un puits de forage et basé sur une configuration à décalage nul selon les modes de réalisation décrits ;

[0012] La FIG. 2A est un schéma illustrant un exemple de système de PSV déployé en association avec un puits de forage et basé sur une configuration de type walk-above selon les modes de réalisation décrits ;

[0013] La FIG. 3 est un schéma fonctionnel représentant un exemple de système de traitement de l'information selon des modes de réalisation de la présente invention ;

[0014] La FIG. 4A est un schéma illustrant un exemple d'environnement de diagraphie en cours de forage (logging while drillinglYANO) ;

[0015] La FIG. 4B est un schéma illustrant un exemple d'environnement de diagraphie par ligne câblée ;

[0016] La FIG. 5 est un tracé de données PSVZO associées au champ d'ondes descendant selon des modes de réalisation de la présente invention ;

[0017] La FIG. 6 est un agrandissement d'une zone extraite du tracé présenté dans la FIG. 5 et d'une semblance correspondante selon des modes de réalisation de la présente invention ;

[0018] La FIG. 7 est une semblance utilisant une analyse de mouvement linéaire par sommation de traces oblique d'une fenêtre glissante de traces des données PSVZO associées au champ d'ondes descendant représenté dans la FIG. 5 ;

[0019] La FIG. 8 est un tracé de données PSVZO associées au champ d'ondes ascendant selon des modes de réalisation de la présente invention ;

[0020] La FIG. 9 est une semblance utilisant une analyse de mouvement linéaire par sommation de traces oblique d'une fenêtre glissante de traces des données PSVZO associées au champ d'ondes ascendant représenté dans la FIG. 8 ;

[0021] La FIG. 10 est un tracé de données PSVZO associées au champ d'ondes ascendant transformé en temps bidirectionnel selon des modes de réalisation de la présente invention ;

[0022] La FIG. 11 est une semblance utilisant une analyse de mouvement linéaire par sommation de traces oblique d'une fenêtre glissante de traces des données PSVZO associées au champ d'ondes ascendant transformé représenté dans la FIG. 10 ;

[0023] La FIG. 12 est un logigramme illustrant les opérations d'un flux de travail utilisant un algorithme NSGA II selon des modes de réalisation de la présente invention ; et [0024] La FIG. 13 est un logigramme illustrant les opérations d'un procédé mis en œuvre par un système de traitement d'un système de PSV selon des modes de réalisation de la présente invention.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION DIVULGUÉS ]0025] La discussion qui suit est proposée pour permettre à l'homme de l'art de réaliser et d'utiliser l'invention. Diverses modifications possibles seront évidentes pour l'homme de l'art et les principes généraux décrits ici peuvent être appliqués à des modes de réalisation et applications autres que ceux présentés ci-dessous dans le détail, sans s'écarter de l'esprit ni de la portée des modes de réalisation tels que définis ici. Les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux modes de réalisation particuliers représentés ; on doit en revanche leur accorder la portée la plus large possible compte tenu des principes et caractéristiques décrits ici.

[0026] Tels qu'employés ici, les termes « coupler » ou « couplé » font référence soit à une connexion indirecte, soit à une connexion directe. Ainsi, si un premier dispositif se couple à un second dispositif, cette connexion peut s'effectuer par l'intermédiaire d'une connexion directe, ou par l'intermédiaire d'une connexion électrique ou mécanique indirecte via d'autres dispositifs et connexions. Le terme « ascendant » tel qu'employé ici signifie le long d'un train de forage ou d'un trou de forage, depuis une extrémité distale vers la surface ; le terme « descendant » tel qu'employé ici signifie le long du train de forage ou du trou de forage, depuis la surface vers l'extrémité distale.

[0027] On comprendra que l'expression « équipement de forage de puits de pétrole » ne vise pas à limiter l'utilisation de l'équipement et des procédés ainsi décrits au forage d'un puits de pétrole. Cette expression englobe également le forage de puits de gaz naturel ou de puits d'hydrocarbures en général. En outre, ces puits peuvent être utilisés pour la production, la surveillance ou l'injection dans le cadre de l'extraction d'hydrocarbures ou autres matières présentes dans le sous-sol. Il peut également s'agir de puits géothermiques, conçus pour fournir une source d'énergie thermique au lieu d'hydrocarbures.

[0028] Comme le comprendra l'homme de l'art, les aspects de la présente divulgation peuvent être réalisés sous forme de système, de procédé ou de programme informatique. En conséquence, les aspects de la présente divulgation peuvent prendre la forme d'un mode de réalisation intégralement matériel, d'un mode de réalisation intégralement logiciel (incluant les micrologiciels, logiciels résidents, micro-codes, etc.) ou d'un mode de réalisation combinant des aspects logiciels et des aspects matériels, tous pouvant généralement être désignés par les termes « circuit », « module » ou « système ». De plus, les aspects de la présente divulgation peuvent prendre la forme d'un programme informatique incorporé dans un ou plusieurs support(s) lisible(s) par ordinateur et intégrant un code de programmation lisible par ordinateur.

[0029] Aux fins de la présente divulgation , un système de traitement de l'information peut comprendre tout dispositif ou ensemble de dispositifs permettant de calculer, classer, traiter, transmettre, recevoir, récupérer, générer, commuter, stocker, afficher, mettre en évidence, détecter, enregistrer, reproduire, gérer ou utiliser des informations, des renseignements ou des données, de quelque nature que ce soit, à des fins commerciales, scientifiques ou de contrôle, notamment. Les exemples de systèmes, d'environnements et/ou de configurations informatiques courant(e)s utilisables avec le système de traitement de l'information incluent, de manière non exhaustive, les systèmes informatiques personnels, les systèmes informatiques serveurs, les clients légers, les clients lourds, les dispositifs ou ordinateurs portables, les systèmes multiprocesseurs, les systèmes à microprocesseur, les décodeurs, les appareils électroniques grand public programmables, les PC réseau, les mini-ordinateurs, les systèmes informatiques centraux et les environnements de traitement de données distribués comprenant l'un quelconque des systèmes ou dispositifs ci-dessus ou tout autre dispositif approprié de taille, de forme, de performances, de fonctionnalité et de prix variables.

[0030] Le système de traitement de l'information peut comprendre une variété de supports lisibles par un système informatique. Ces supports peuvent être tout support disponible accessible par le système de traitement de l'information, et comprennent à la fois des supports volatils ou non-volatils et des supports amovibles ou non-amovibles. Le système de traitement de l'information peut comprendre des supports lisibles par un système informatique sous la forme d'une mémoire volatile, telle qu'une mémoire vive (RAM) et/ou une mémoire cache. Le système de traitement de l'information peut en outre comprendre d'autres supports de stockage de système informatique amovibles/non-amovibles, volatils/non-volatils, une ou plusieurs ressource(s) de traitement telle(s) qu'une unité centrale de traitement (« CPU ») ou une logique de commande matérielle ou logicielle, et/ou une mémoire morte (ROM). D'autres composants du système de traitement de l'information peuvent comprendre un ou plusieurs port(s) réseau permettant une communication avec des dispositifs externes, ainsi que divers dispositifs d'entrée et de sortie (« E/S ») tels qu'un clavier, une souris ou un écran vidéo.

[0031] Le système de traitement de l'information peut également comprendre un ou plusieurs bus permettant de transmettre des communications entre les divers composants matériels. Un premier dispositif peut être couplé de manière communicante à un second dispositif, s'il est connecté au second dispositif par l'intermédiaire d'un réseau de communication filaire ou sans fil permettant la transmission d’informations.

[0032] Les exemples de certains modes de réalisation donnés ci-après visent à faciliter la compréhension de la présente divulgation. Les exemples suivants ne doivent en aucun cas être interprétés comme ayant pour effet de limiter ni de définir la portée de la divulgation. Les modes de réalisation de la présente divulgation et de ses avantages sont plus faciles à comprendre par référence aux FIG. 1 à 13, dans lesquelles des numéros de référence identiques sont utilisés pour désigner des parties identiques et correspondantes.

[0033] S'agissant à présent des dessins, la FIG. 1 représente un exemple de système de PSV 100 selon les modes de réalisation décrits. Le système de PSV 100 peut être utilisé pour analyser une formation souterraine au moyen d'un relevé de PSV, associé par exemple à un relevé géophysique, en utilisant un équipement de forage de puits de pétrole. Plus particulièrement, le système de PSV 100 peut être utilisé pour estimer une vitesse de la formation. Le système de PSV 100 peut utiliser à la fois les champs d'ondes ascendant et descendant pour estimer la vitesse de la formation, là où les systèmes plus classiques utilisent uniquement le champ d'ondes descendant. Le système de PSV 100 peut simplement calculer la moyenne des estimations de vitesse à partir des champs d’ondes ascendant et descendant ou, en variante, les combiner de manière plus sophistiquée au moyen d'une procédure d'inversion.

[0034] Dans un mode de réalisation, le système de PSV 100 peut estimer la vitesse de la formation au moyen de données PVS dites à décalage nul (zéro offset VSP data, les termes « données PSV zéro offset » et « données PSVZO » étant employés ici de manière interchangeable) obtenues pour la formation. Le système de PSV 100 peut estimer la vitesse de la formation en traitant une partie descendante des données PSVZO et en générant un premier ensemble d'estimations de vitesse. Le système de PSV 100 peut ensuite traiter une partie ascendante des données PSVZO et générer un second ensemble d'estimations de vitesse. Les premier et second ensembles d'estimations de vitesse peuvent ensuite être utilisés pour estimer une vitesse de la formation.

[0035] Un canal est associé à chaque récepteur sismique. Une trace correspond aux données PSV enregistrées à chaque activation d'un récepteur sismique. Dans un mode de réalisation, le traitement de la partie descendante des données PSVZO peut comprendre l’application d’une analyse par sommation de traces oblique à une plage de canaux associée à la partie descendante des données PSVZO, et le traitement de la partie ascendante des données PSVZO peut comprendre l’application d’une analyse par sommation de traces oblique à la plage de canaux associée à la partie ascendante des données PSVZO. Dans un mode de réalisation, l'application de l'analyse par sommation de traces oblique à la plage de canaux associée à la partie ascendante des données PSVZO et à la plage de canaux associée à la partie descendante des données PSVZO peut comprendre la génération d'une semblance qui est fonction de la pente et du décalage temporel. La pente est la pente des temps d'arrivée déterminés pour chaque trace dans un ruban de traces. Le décalage temporel est un temps d'arrivée au niveau du premier canal dans le ruban de canaux analysé, qui peut être une première pause au niveau d'un premier canal associé au ruban de traces.

[0036] La semblance est déterminée en fonction d'une sommation des temps d'arrivée dans la fenêtre temporelle des temps d'arrivée pour chaque trace du ruban de traces, les temps d'arrivée tenant compte du décalage temporel associé à la pente de la trace.

[0037] Le ruban de traces comprend les données PSV qui correspondent à un ruban de canaux, chaque trace du ruban de traces correspondant à un canal du ruban de canaux. Le ruban de canaux est une sous-plage de canaux d'une plage de canaux. Un nouveau ruban de traces est obtenu chaque fois que le ruban de canaux se déplace ou glisse graduellement le long de la plage de canaux.

[0038] Comme on le voit dans la FIG. 1, le système de PSV 100 peut comprendre un système de traitement 120, un ou plusieurs récepteur(s) sismique(s) 102 couplé(s) de manière communicante au système de traitement 120 et une ou plusieurs source(s) sismique(s) 104 qui applique(nt) une énergie sismique à une formation souterraine à proximité d'une tête de puits, dans une configuration connue sous le nom de PSV à décalage nul (PSVZO) (également connue de l'homme de l'art sous le nom de « PSV à décalage quasi nul » - near zéro offset - la source sismique étant en réalité placée à proximité de la tête de puits, et non au niveau de celle-ci).

[0039] Chaque source sismique 104 (on parle également de «tir») est un dispositif qui génère une énergie sismique contrôlée et dirige cette énergie dans la formation souterraine. La source sismique 104 peut générer de l'énergie sismique de diverses manières, par exemple à l'aide d'un engin explosif (dynamite ou autre charge explosive, par ex.), d'un canon à air, d'un camion générateur d'ondes de choc, d'un vibrateur sismique ou d'autres dispositifs capables de générer une énergie sismique de manière contrôlée. Les sources sismiques 104 peuvent délivrer des impulsions ponctuelles d'énergie sismique ou effectuer un balayage continu d'énergie sismique.

[0040] Le récepteur sismique 102 (géophone, hydrophone ou capteur acoustique distribué, par ex.) est un dispositif utilisé dans l’acquisition de données sismiques qui détecte la vitesse du sol produite par les ondes sismiques et transforme le mouvement en impulsions électriques. Trois récepteurs sismiques 102 a à 102 c sont représentés et désignés collectivement par le terme de « récepteurs sismiques 102 », sans que cela ait pour effet de limiter de quelque manière le nombre de récepteurs sismiques possibles. Le récepteur sismique 102 peut détecter le mouvement de diverses manières, par exemple au moyen d'un dispositif analogique (par ex., une masse magnétique montée sur ressort et se déplaçant à l'intérieur d'une bobine de câble, ou un câble à fibre optique détectant une lumière laser rétrodiffusée) ou d'un dispositif micro-électro-mécanique (MEMS) (par ex., un dispositif MEMS qui génère un signal électrique en réponse à un mouvement du sol par l'intermédiaire d'un boucle de rétroaction active). Les récepteurs sismiques 102 génèrent des données PSV correspondant au mouvement détecté.

[0041] Le système de traitement 120 comprend au moins un processeur (lequel n’est pas expressément représenté) qui communique avec les récepteurs sismiques 102 et les sources sismiques 104 pour envoyer et recevoir des informations (données PSV, notamment) depuis les récepteurs sismiques 102 et les sources sismiques 104 et commander le fonctionnement des récepteurs sismiques 102 et des sources sismiques 104. Les différents processeurs du système de traitement 120 peuvent exécuter différentes tâches liées à la collecte de données, au traitement des données et à la commande des sources sismiques 104 et des récepteurs sismiques 102 a à 102 c. Ces processeurs peuvent être distribués physiquement et/ou fonctionnellement et fonctionner soit de manière autonome, soit de manière coopérative.

[0042] La FIG. 2 présente un exemple d'agencement physique du système de PSV 100 basé sur une configuration à décalage nul. Pour un ensemble de données PSV à décalage nul (PSVZO) (obtenu dans une zone où la structure géologique est plane ou en strates), choisir le temps des premières pauses de chaque récepteur permet de calculer la vitesse (ou la lenteur) de la formation à partir de la pente de ces premières pauses. On sait que dans ce scénario, le champ d'ondes réfléchies ascendant opère les mêmes décalages temporels que le champ d'ondes descendant lors de sa propagation ascendante vers la surface du sol. Cependant, le champ d'ondes ascendant n'est actuellement pas utilisé pour déterminer la vitesse d'une formation. Les modes de réalisation décrits utilisent à la fois les champs d'ondes descendant et ascendant pour estimer la vitesse (ou la lenteur) de la formation.

[0043] Comme indiqué dans la FIG. 2, une ou plusieurs source(s) sismique(s) 104 est/sont positionnée(s) à la surface 108 de la formation souterraine 110, tandis que les récepteurs sismiques 102 a à 102 c sont positionnés à l'intérieur d'un puits de forage 150. Lorsqu'on utilise plusieurs sources sismiques 104, celles-ci sont positionnées à proximité les unes des autres, de sorte qu'elles puissent être traitées comme une seule et même source sismique 104 à des fins d'analyse.

[0044] Dans certains cas, la formation souterraine 110 peut être hétérogène et comprendre plusieurs ensembles de milieux différents (par ex., roche, argile, sable, etc.). La formation 110 peut comprendre au moins une interface 106 entre ces différents milieux. L'énergie sismique générée par les sources sismiques 104 se déplace à travers la formation souterraine 110. Une partie de cette énergie est réfléchie et/ou réfractée par les éléments constitutifs de la formation souterraine 110 (par ex., réfléchie par l’au moins une interface 106). Les récepteurs sismiques 102 peuvent détecter l'énergie sismique/acoustique réfléchie et/ou réfractée et peuvent générer des données PSV représentant l'énergie détectée. Lorsque les récepteurs sismiques 102 sont des géophones ou des hydrophones, chaque récepteur sismique 102 correspond à un canal différent. Lorsque les récepteurs sismiques 102 comprennent un récepteur à fibre optique de type DAS, celuici comprend, sur sa longueur, une pluralité de canaux différents. Des informations de nature temporelle (en d'autres termes, des « traces » sismiques de nature temporelle) peuvent être obtenues à partir des données PSV et associées à un canal.

[0045] La propagation de l'énergie sismique à travers un milieu et la génération des traces sismiques qui en découlent dépendent de divers facteurs. Par exemple, la vitesse de propagation peut dépendre des propriétés du milieu, telles que sa densité, son élasticité et sa profondeur au-dessous de la surface. Ainsi, l'énergie sismique dirigée dans la formation souterraine 110 peut se propager différemment selon la composition de la formation souterraine 110.

[0046] Le temps d'arrivée (ou « temps de déplacement ») de l'énergie sismique au niveau d'un récepteur 102 peut également dépendre de l’emplacement des sources sismiques 104, des récepteurs sismiques 102 et des interfaces 106. Dans un exemple, l'énergie sismique provenant d'une source sismique 104 unique peut être associée à des temps d'arrivée différents à chacun des récepteurs sismiques 102 a à 102 c, étant donné que chacun des récepteurs sismiques 102 a à 102 c est situé à une profondeur différente au-dessous de la surface 108. Dans un autre exemple, l'énergie sismique provenant de différentes sources sismiques 104 peut être associée à des temps d'arrivée différents à chacun des récepteurs sismiques 102 a à 102 c, car chaque source sismique 104 est située en un point différent le long de la surface 108.

[0047] Les traces sismiques de chacun des récepteurs sismiques 102 a à 102 c peuvent être « migrées » en fonction d'informations relatives aux propriétés connues ou prévues de la formation souterraine 110. La migration est un processus dans lequel chaque échantillon d'une trace sismique d'entrée est mis en correspondance avec une image de sortie en fonction d'un point d'image dans le sous-sol. Par exemple, les traces sismiques peuvent être migrées en appliquant un modèle de vitesse qui décrit le comportement de l'énergie sismique à travers la formation souterraine 110 en fonction d'informations connues ou de prévisions sur la composition de la formation souterraine 110. Si le modèle de vitesse utilisé pour la migration est précis, lorsque les traces sismiques sont migrées, les événements de réflexion dans les données de sortie migrées avant sommation ou images migrées regroupées (common image gathers / CIG) sont correctement alignés, permettant d'obtenir une image claire de la formation souterraine. Toutefois, si un modèle de vitesse inexact est utilisé, les événements de réflexion des données de sortie migrées avant sommation risquent de ne pas être alignés et l'image risque d'être floue ou imprécise.

[0048] Dans l'exemple d'agencement de la FIG. 2, les sources sismiques 104 et les récepteurs sismiques 102 a à 102 c sont connectés de manière communicante au système de traitement 120 par l'intermédiaire d'une interface de communication (telle que la télémétrie décrite ci-dessous). Un exemple d'interface de communication comprend, par exemple, les connecteurs filaires et/ou les émetteurs-récepteurs sans fil.

[0049] L'exemple d'agencement du système de PSV 100 représenté dans la

FIG. 2 n'est pas nécessairement à l'échelle. En général, les composants du système de PSV 100 peuvent être placés selon diverses géométries physiques pour analyser la formation souterraine. Dans un exemple de géométrie, les sources sismiques 104 sont positionnées le long de la surface 108 de la formation souterraine 110, les récepteurs sismiques 102 a à 102 c sont positionnés à des profondeurs de 1 000 m, 1 500 m et 3 000 m au-dessous de la surface 108, respectivement, et l'interface 106 est située à une profondeur de 2 700 m au-dessous de la surface 108. On comprendra cependant que les récepteurs sismiques 102 a à 102 c et l'interface 106 peuvent être disposés ou situés à d'autres profondeurs ou emplacements. Dans cet exemple, la surface 108 de la formation souterraine 110 se situe à la surface du sol. Cependant, dans certaines formes de mise en œuvre, la surface 108 peut se situer sur le fond de la mer, être disposée au-dessous d'un mort-terrain, ou l’équivalent.

[0050] Les modes de réalisation de la présente divulgation peuvent s'appliquer aux puits de forage horizontaux, verticaux, déviés, multilatéraux, à raccordement par tubage en U, à intersection, à dérivation (forage autour d'un objet bloqué à mi-profondeur, puis reprise du forage plus bas dans le puits) ou à toute autre forme de puits de forage non-linéaire et ce, quelle que soit la nature de la formation souterraine. Certains modes de réalisation peuvent s'appliquer par exemple à une tige de forage câblée, aux tubes spiralés (câblés ou non-câblés), aux données acquises par diagraphie par ligne câblée ou par câble lisse ou par diagraphie en cours de forage / mesure en cours de forage (LWD/MWD). Certains modes de réalisation peuvent s’appliquer aux puits de forage sous-marins et/ou en eaux profondes. Les modes de réalisation décrits ci-dessous s'agissant d'une forme particulière de mise en œuvre n'ont pas d'effet limitatif.

[0051] La FIG. 2 peut faire l'objet de modifications, d'ajouts ou de suppressions, sans s’écarter de la portée de la présente divulgation. Par exemple, le système de PSV 100 peut être associé à des activités de diagraphie par ligne câblée, de PSV par DAS ou de diagraphie par câble lisse, y compris avant l'achèvement du puits de forage 150. De plus, le système de PSV 100 peut faire l'objet d'ajouts ou de suppressions de composants, sans s’écarter de la portée de la présente divulgation.

[0052] Dans la FIG. 2A, le puits de forage 150 et les sources sismiques 104 sont déployés suivant une géométrie de PSV alternative, basée sur une configuration de type walkabove. Le puits de forage 150 n'est pas strictement vertical, mais est dévié, voire horizontal. Plusieurs sources sismiques 104 a à 104 c sont déployées à la surface 108 et plusieurs récepteurs sismiques 102 a à 102 c sont déployés dans le puits de forage 150. L'emplacement de chaque source sismique 104 a à 104 c est choisi de manière à être situé juste au-dessus de l'un des récepteurs 102 a à 102 c. L'emplacement de la source sismique 104 a est choisi de manière à être situé juste audessus du récepteur sismique 102 a; l'emplacement de la source sismique 104b est choisi de manière à être situé juste au-dessus du récepteur sismique 102 b ; et l'emplacement de la source sismique 104 c est choisi de manière à être situé juste au-dessus du récepteur sismique 102 c. Dans cette configuration, un relevé de PSV de type walk-above permet d'imiter la géométrie d’un puits vertical et d'un PSV à décalage nul (PSVZO) en combinant les données collectées par les sources sismiques 104 a à 104 c.

[0053] La FIG. 3 est un schéma fonctionnel représentant un exemple de système de traitement 120 selon des modes de réalisation de la présente divulgation. Le système de traitement 120 peut être configuré pour recevoir des données PSV en provenance de récepteurs (par ex., les récepteurs sismiques 102 représentés dans les FIG. 1 et 2), et analyser les données PSV de manière à exécuter un ou plusieurs procédés d'atténuation du bruit, d'évaluation de la qualité des données, de migration des données, d'analyse par sommation de traces oblique, d'élaboration de semblances, d'estimation de la vitesse d'une formation et d'affichage d'images. Une partie du système de traitement 120 peut réaliser un traitement des données PSV collectées par différents systèmes de forage et de diagraphie, même lorsque ces systèmes de forage et de diagraphie sont positionnés à des emplacements différents.

[0054] Le système de traitement 120 comprend au moins un processeur 304. Le processeur 304 peut comprendre, par ex., un microprocesseur, un microcontrôleur, un processeur de signaux numériques (digital signal processor / DSP), un circuit intégré spécifique d’une application (application spécifie integrated circuit / ASIC), ou tout autre circuit numérique ou analogique configuré pour interpréter et/ou exécuter des instructions de programme et/ou traiter des données. Tel qu'illustré, le processeur 304 est couplé de manière communicante à au moins une mémoire 306 et configuré pour interpréter et/ou exécuter des instructions de programme stockées dans la mémoire 306 et/ou lire et/ou inscrire des données stockées dans la mémoire 306. Les instructions de programme peuvent être incluses dans un ou plusieurs module(s) logiciel(s) 308, tels que le module de collecte de données 316, le module d'analyse de données 318, le module d'estimation de modèle de vitesse 320 et le module d'interface graphique utilisateur (graphical user interface / GUI) 322.

[0055] La mémoire 306 peut comprendre tout système, dispositif ou appareil configuré pour contenir et/ou renfermer un ou plusieurs module(s) de mémoire ; par exemple, la mémoire 306 peut comprendre une mémoire morte, une mémoire vive, une mémoire à semiconducteurs ou une mémoire sur disque. Chaque module de mémoire peut comprendre tout système, dispositif ou appareil configuré pour conserver des instructions de programme et/ou des données pendant une certaine période (par ex., des supports non-transitoires lisibles par ordinateur). Par exemple, des instructions données par les modules logiciels 316, 318, 320 et 322 peuvent être récupérées et stockées dans la mémoire 306 en vue de leur exécution par le processeur 304.

[0056] Dans un mode de réalisation de la présente divulgation, les données utilisées ou générées par les modules logiciels 316, 318, 320 et 322, par ex. les données PSV reçues des récepteurs 102, les résultats de l'analyse des données PSV, ainsi qu'un ou plusieurs modèle(s) de vitesse 330, etc., peuvent être stockés dans la base de données 312 de façon temporaire ou à long terme. Dans certains modes de réalisation, le système de traitement 120 peut en outre comprendre un ou plusieurs écrans ou autres périphériques d'entrée/sortie permettant d'afficher les informations traitées par le système de traitement 120, telles que des présentations graphiques des semblances et des données PSV.

[0057] Le système de traitement 120 peut en outre comprendre au moins un port de communication 314 permettant une communication avec des dispositifs externes, par ex. des dispositifs en réseau ou des dispositifs périphériques (dispositifs d'E/S tels qu’un clavier, une souris ou encore un écran vidéo, notamment). Le système de traitement 120 peut comprendre une pluralité de systèmes de traitement individuels, pouvant par exemple être mis en réseau les uns avec les autres.

[0058] Dans des modes de réalisation, le système de traitement 120 peut comprendre différents systèmes de sous-traitement qui exécutent le module de collecte de données 316 pour collecter les données PSV générées par les récepteurs, le module d'analyse de données 318, le module d'estimation de modèle de vitesse 320 et le module GUI 322. Les différents systèmes de sous-traitement peuvent être couplés de manière communicante à au moins un autre des systèmes de sous-traitement, notamment par une liaison de communication filaire ou sans fil. Par exemple, un système de sous-traitement exécutant le module de collecte de données 316 peut être positionné à la surface 108 de la formation souterraine 110, à proximité du puits de forage 150, tandis qu'un ou plusieurs système(s) de sous-traitement exécutant le module d'analyse de données 318, le module d'estimation de modèle de vitesse 320 et le module GUI 322 peuvent être situés à un ou plusieurs emplacement(s) distant(s) du puits de forage 150. Deux ou plus des systèmes de sous-traitement peuvent avoir des composants communs, par exemple le processeur 304, la mémoire 306, la base de données 312 et/ou le port de communication 314, ou intégrer leurs propres composants individuels.

[0059] Dans des modes de réalisation, les données reçues par le module de collecte de données 316 peuvent être des données PSV simulées pouvant être reçues, par exemple, d'un simulateur, d'un centre de données externe ou d'un serveur de stockage hébergeant une bibliothèque de données PSV.

[0060] La FIG. 3 peut faire l'objet de modifications, d'ajouts ou de suppressions, sans toutefois s’écarter de la portée de la présente divulgation. Par exemple, la FIG. 3 représente une configuration de composants du système de traitement 120.11 est néanmoins possible d'utiliser toute configuration adéquate de composants. Par exemple, les composants du système de traitement 120 peuvent être mis en œuvre soit sous forme de composants physiques, soit sous forme de composants logiques. En outre, dans certains modes de réalisation, la fonctionnalité associée aux composants du système de traitement 120 peut être mise en œuvre dans des circuits ou composants à usage spécial. Dans d'autres modes de réalisation, la fonctionnalité associée aux composants du système de traitement 120 peut être mise en œuvre dans des circuits ou composants à usage général et configurables. Par exemple, les composants du système de traitement 120 peuvent être mis en œuvre par des instructions de programme informatique configurées.

[0061] Les FIGS. 4A et 4B représentent des exemples d'équipements de forage de puits de pétrole et d'environnements de forage avec lesquels le système de PSV décrit peut être utilisé. La FIG. 4A présente un contexte approprié pour décrire le fonctionnement des systèmes et procédés décrits dans un environnement de diagraphie en cours de forage (LWD) illustré. Une plateforme de forage 402 est équipée d'un derrick 404 qui soutient un engin de levage 406 permettant de soulever et d’abaisser un train de forage 408. À l'engin de levage 406 est suspendu un entraînement supérieur 410 qui met en rotation le train de forage 408 lorsque celui-ci est abaissé dans une tête de puits 412. Un trépan de forage (non-représenté) qui tourne de manière à créer le puits de forage 150 dans la formation 110 peut être relié à l'extrémité inférieure du train de forage 408. Un module de fond de puits (bottomhole assembly / BHA) (non-représenté) peut être prévu près du trépan de forage pour collecter des données.

[0062] Une pompe 416 fait circuler du fluide de forage dans un tuyau d'alimentation 418 jusqu'à l'entraînement supérieur 410, à l'intérieur du train de forage 408, par les orifices présents dans le trépan de forage, puis de nouveau jusqu'à la surface et finalement dans un bassin de rétention 424. Le fluide de forage transporte les déblais provenant du puits de forage 150 dans le bassin 424 et aide à maintenir l'intégrité du puits de forage 150. Le fluide de forage est souvent appelé « boue » dans l'industrie pétrolière ; on fait souvent la distinction entre les fluides de forage à base d'eau et les fluides de forage à base d'hydrocarbures (en fonction du type de solvant utilisé).

]0063] Les données provenant des récepteurs sismiques 102 peuvent être transmises au moyen de divers outils de télémétrie utilisés dans les opérations de forage. Les récepteurs sismiques 102 peuvent être couplés à un module de télémétrie 428 permettant de transmettre les signaux télémétriques. Ces signaux télémétriques peuvent être transmis à un dispositif récepteur 430 à la surface 108 du puits de forage 150. Le dispositif récepteur 430 peut être intégré dans le système de traitement 120 ou être mis en communication avec celui-ci pour fournir les signaux télémétriques au système de traitement 120. La transmission des signaux télémétriques peut être effectuée par un ou plusieurs dispositifs) tel(s) qu'un récepteur de fond de trou, qui reçoit les signaux télémétriques envoyés par le module de télémétrie 428, et/ou des répéteurs de fond de trou, qui reçoivent puis retransmettent les signaux télémétriques en vue de leur réception par le dispositif de télémétrie 430 à la surface 108 du puits de forage 150.

[0064] Par exemple, le module de télémétrie 428 peut comprendre un émetteur de télémétrie acoustique qui transmet des signaux télémétriques sous forme de vibrations acoustiques dans la paroi tubée du train de forage 408. Le récepteur de fond de trou peut être couplé au tubage au-dessous de l'entraînement supérieur 410 pour recevoir les signaux télémétriques transmis. Les répéteurs de fond de trou peuvent comprendre un ou plusieurs module(s) de répétition 432 qui peuvent être facultativement prévu(s) le long du train de forage 408, pour recevoir et retransmettre les signaux télémétriques. D'autres techniques de télémétrie peuvent être employées, notamment la télémétrie basée sur la transmission d'impulsions par la boue, la télémétrie électromagnétique et la télémétrie par tube de forage câblé. Dans certains modes de réalisation, le module de télémétrie 428 stocke également, ou en variante, les données PSV générées par les récepteurs sismiques 102, qui sont ensuite récupérées lorsque le module de télémétrie 428 remonte à la surface 108 du puits de forage 150.

[0065] La FIG. 4B présente un autre contexte approprié pour décrire le fonctionnement des systèmes et procédés décrits, dans lequel on utilise une configuration avec ligne câblée. Les opérations de diagraphie peuvent ensuite être réalisées au moyen d'un outil de diagraphie par ligne câblée 450, par ex. un instrument de détection par sonde, suspendu par un câble 456. Le câble 456 peut comprendre des conducteurs pour alimenter l'outil 450 en électricité et/ou faire transiter des communications depuis l'outil 450 vers la surface du puits de forage 150. Une partie diagraphique de l’outil de diagraphie par ligne câblée 450 peut être pourvue de bras de centrage 452 qui centrent l'outil 450 à l'intérieur du puits de forage 150 lorsque l'outil 450 est remonté. Dans certains modes de réalisation, les récepteurs sismiques 102 peuvent être montés sur le câble 456 et descendus dans le puits de forage 150. Dans d'autres modes de réalisation, les récepteurs 102 peuvent être des canaux d'un système d'enregistrement à fibre optique de type DAS.

[0066] Comme dans l'environnement de diagraphie en cours de forage (LWD) représenté dans la FIG. 4A, la télémétrie peut être utilisée pour fournir au système de traitement 120 les données générées par les récepteurs sismiques 102. Les récepteurs sismiques 102 peuvent être couplés au module de télémétrie 428, de sorte que les signaux télémétriques puissent être transmis, via un ou plusieurs module(s) de répétition 432 et/ou un récepteur de fond de trou (non-représenté), depuis les récepteurs sismiques 102 jusqu’au dispositif récepteur 430 situé à la surface 108 du puits de forage 150.

[0067] Une installation de diagraphie 460 collecte les mesures réalisées par l'outil de diagraphie par ligne câblée 450 et comporte des installations de calcul 462 qui peuvent inclure un dispositif récepteur 430 permettant de recevoir les signaux télémétriques et/ou un système de traitement 120 permettant de traiter et stocker les données PSV générées par les récepteurs sismiques 102.

[0068] Dans la FIG. 5, le tracé 500 représente des données PSVZO correspondant à un champ d'ondes descendant (également appelées données PSVZO descendantes), obtenues au cours d'un test de PSV à décalage nul (ou quasi nul) et un système de PSV (tel que le système de PSV 100) déployé au niveau d'un puits de forage. L'axe horizontal (axe des abscisses) du tracé 500 représente les numéros de canaux associés à différents récepteurs (géophones ou hydrophones, par ex.) ou à des canaux situés le long d'un récepteur à fibre optique de type DAS, et l'axe vertical (axe des ordonnées) représente des échantillons qui peuvent être prélevés au fil du temps, par ex. de manière périodique. L'encadré en pointillés blancs 502 indique une plage des données PSVZO à analyser, par exemple par sommation tel que décrit plus en détail ci-dessous, la plage étant basée sur des choix de temps d'arrivée.

[0069] Les choix de temps d'arrivée sont les temps d'arrivée choisis à partir des données PSVZO qui correspondent à l'arrivée des choix de première pause. Les choix de première pause correspondent au moment où le récepteur sismique détecte une variation significative d'un niveau sonore ambiant ou seuil. Les temps d'arrivée peuvent être obtenus automatiquement ou manuellement. Dans des modes de réalisation, les temps d'arrivée peuvent être extraits au moyen d'un algorithme, tel qu'un algorithme de détection de seuil de première pause. Cependant, en conditions bruyantes, le temps associé au choix de la première pause peut être saisi manuellement en tant que choix de temps d'arrivée initial. Le numéro de référence 504 indique un exemple de choix de temps d'arrivée détecté automatiquement ou saisi manuellement. Ce choix de temps d'arrivée 504 peut être utilisé comme un choix de temps d'arrivée initial parmi d'autres et les pointillés blancs 502 représentent une plage de données autour des choix de temps d'arrivée initiaux utilisables dans le processus d'estimation de la vitesse de la formation.

[0070] La pente et le positionnement d'une droite des temps d'arrivée 506 sont déterminés en interpolant plusieurs choix de temps d'arrivée 504. Cette pente est appelée pente des temps d'arrivée. La droite des temps d'arrivée 506 peut être prolongée dans un sens ou dans l'autre. L'encadré 502 est formé d'une droite supérieure 508 et d'une droite inférieure 510 qui suivent la pente de la droite des temps d'arrivée 506. Dans l'exemple représenté, la droite supérieure 508 se situe légèrement au-dessus de la droite des temps d'arrivée 506 et la droite inférieure 510 se situe au-dessous de la droite des temps d'arrivée 506 , l'espacement entre les droites 510 et 506 étant supérieur à l'espacement entre les droites 508 et 506. L'espace entre les droites 508 et 510 dessine une fenêtre temporelle. Cette fenêtre temporelle peut être sélectionnée en fonction de conditions telles que le rapport bruit/signal. En présence d'un bruit minime, une plage peut correspondre à trois cycles et peut être étendue à une longueur d'enregistrement complète, comme en présence de conditions bruyantes.

[0071] Dans certains modes de réalisation, au lieu d'un simple algorithme de détection de seuil de première pause, les temps d'arrivée peuvent être déterminés au moyen d'un procédé de sommation linéaire basée sur la semblance, appelée sommation de traces oblique. La sommation de traces oblique comprend l'application d'une transformée de Radon aux données PSVZO ; elle est réalisée sur un ruban glissant (également appelé « fenêtre ») d'une plage de canaux. Chaque trace d'un ruban de traces comprend les données PSV associées à chaque canal du ruban de canaux. La semblance est une statistique de cohérence qui fournit une mesure quantitative de la similarité des données sismiques provenant de différents canaux ; elle peut être définie, par exemple, par l'Équation (1) :

S(r,p) = rgsr/ict+g!)²) ΜΣίϊ(ΣΪ'Λ²(τ + ίι)) ffi-artl(1) où 5 est la valeur de semblance, p est la valeur de pente qui indique la pente des temps d'arrivée pour la iième trace d'un ruban de traces, t est le temps dans une fenêtre temporelle définie par l'intervalle tl à t2,f est la iième trace du ruban, Af est le nombre de traces dans le ruban, et δ est le décalage temporel observé (soit le décalage temporel entre la première trace du ruban et la trace actuelle z) associé à la pente linéaire p pour la trace z, et τ est le décalage temporel associé à la fenêtre temporelle tl à t2. La valeur de τ peut être assignée au temps du premier échantillon de la fenêtre temporelle de la première trace dans le ruban de traces, au milieu de la fenêtre temporelle de la première trace dans le ruban de traces ou, d'une autre manière raisonnable, à la fenêtre temporelle du ruban de traces, τ varie entre le haut de la trace et le bas de la trace, tandis que la plage de pentes analysée est choisie parmi une plage raisonnable de lenteurs de la formation rocheuse, allant par exemple de -1 000 à 1 000 microsecondes/mètre.

[0072] En d'autres termes, la semblance S, fonction de la pente par rapport au 10 décalage temporel associé à la fenêtre temporelle, est déterminée par sommation, dans la fenêtre temporelle, des temps d'arrivée pour chaque trace du ruban de traces, les temps d'arrivée tenant compte du décalage temporel associé à la pente linéaire p de la trace.

[0073] La FIG. 6 présente deux tracés 600 et 620 illustrant les données PSVZO de la FIG. 5 après retraitement. Le tracé 600 représente les données PSVZO descendantes illustrées dans la FIG. 5, mais seulement pour seize canaux (2000 à 2015), ce groupe de canaux étant appelé « ruban ». Le tracé 600 comprend un encadré en pointillés blancs au niveau de l'emplacement d'une fenêtre glissante 602 qui (comme l'encadré 502 dans le tracé 500 de la FIG. 5) indique une plage d'intérêt autour des temps d'arrivée associés au choix de première pause des données PSVZO. Le tracé 620 correspond à une analyse par sommation de traces oblique complète du tracé 600. L'axe vertical du tracé 620 représente le décalage temporel τ, et l'axe horizontal représente la plage de pentes p.

[0074] En se référant à l'Équation (1), la taille de l'intervalle temporel tl à t2 utilisé peut être sélectionnée de manière à optimiser la qualité des données d'entrée. Cette sélection peut s'effectuer, par exemple, en faisant glisser la fenêtre glissante 602 vers le haut ou vers le bas pour obtenir une partie de grande amplitude optimale, indiquée en 628. Les valeurs de semblance S déterminées selon l'Équation (1) sont codées par couleur au moyen d'une échelle de gris 624, dans laquelle les nuances plus foncées indiquent une amplitude et une cohérence supérieures. Les valeurs de semblance S déterminées selon l'Équation (1) sont tracées en tant que données de semblance, indiquées en 626.

[0075] La zone d'intérêt pour l'analyse représentée dans le tracé 620 concerne la zone représentée dans l’encadré en pointillés blancs au niveau de l'emplacement de la fenêtre glissante 602, qui correspond à la pente de la première pause des données PSVZO descendantes pour l'emplacement de la fenêtre glissante 602, correspondant à l'intervalle temporel il à t2 dans l'Équation (1). La plage correspondante de l'analyse par sommation de traces oblique représentée dans le tracé 620 objet de l'étude est indiquée par l'encadré en pointillés noirs 622. Ainsi, l'analyse par sommation de traces oblique peut être réalisée pour la zone d'intérêt, plutôt que pour toutes les valeurs de τ (décalages temporels).

[0076] La partie de haute amplitude 628, représentée en noir, des données de semblance 626 reportées dans le tracé 620 représente la meilleure cohérence associée aux traces qui correspondent au ruban de canaux représenté dans le tracé 600. La valeur maximale de semblance (représentée par les données les plus foncées parmi celles reportées sur le tracé) de la partie de haute amplitude 628 correspond à une pente d'environ 400 micro-secondes/mètre, qui indique le meilleur mouvement linéaire à travers le ruban de canaux.

[0077] L'analyse par sommation de traces oblique est répétée de manière itérative pour chaque ruban de canaux suivant lorsque la fenêtre glissante 602 est déplacée en incrémentant le premier canal du ruban au canal suivant et en faisant glisser le ruban le long de la plage de canaux représentée dans le tracé 500 de la FIG. 5. Dans cet exemple, le ruban de canaux utilisé dans l'itération suivante comprendrait les canaux 2001 à 2016.

[0078] La quantité de calculs effectués et les données produites par l'analyse par sommation de traces oblique peuvent être réduites en traitant uniquement les données PSVZO descendantes qui correspondent à une fenêtre d'arrivée sélectionnée, telle que la première fenêtre d'arrivée utilisée dans cet exemple. La première fenêtre d'arrivée correspond à un ensemble unique de valeurs par ruban de canaux correspondant à une valeur unique de τ, où τ est associé au temps d'arrivée de la première pause sur la trace correspondant au premier canal du ruban de canaux. Dans des modes de réalisation, les calculs peuvent être effectués en utilisant une fenêtre d'arrivée différente de la première fenêtre d'arrivée (par exemple, une deuxième, troisième, quatrième fenêtre, etc.).

[0079] En d'autres termes, puisque l'analyse par sommation de traces oblique porte principalement sur le mouvement, ou la pente, de la première pause elle-même (représentée par l'encadré en pointillés blancs à l'emplacement actuel de la fenêtre glissante 602 dans le tracé 600, et notée tl à t2 dans l'Équation (1)), la plage d'application de l'analyse par sommation de traces oblique peut être limitée à l'encadré en pointillés noirs 622 dans la FIG. 6. Il n'est pas nécessaire d'appliquer l'analyse complète à tous les décalages temporels τ, mais seulement à une fenêtre autour de l'événement d'intérêt. La partie de haute amplitude 628, représentée en noir dans le tracé 620, indique la meilleure cohérence pour les traces du tracé 600 et ainsi le meilleur mouvement linéaire sur les 16 traces à proximité de l'échantillon temporel 400. On fait ensuite glisser la fenêtre glissante 602 le long de la plage de canaux du tracé 500 (FIG. 5), on sélectionne l'ensemble de traces suivant (par ex., les canaux 2001 à 2016) et on répète l'analyse par sommation de traces oblique.

[0080] De plus, puisqu'un seul ensemble de valeurs de cohérence doit être obtenu pour la première fenêtre d'arrivée, l'analyse par sommation de traces oblique peut être compressée en un ensemble unique de valeurs par emplacement de la fenêtre glissante 602, correspondant à une valeur unique de τ représentant le temps d'arrivée de la première pause sur la première trace dans la fenêtre glissante 602. La FIG. 7 représente l'analyse par sommation de traces oblique « compressée ».

[0081] Dans la FIG. 7, le tracé 700 représente la semblance, indiquée en 702, des données PSVZO descendantes représentées dans le tracé 500 de la FIG. 5. La semblance 702 a été obtenue en appliquant l'analyse par sommation de traces oblique uniquement à la première fenêtre d'arrivée, réduisant ainsi les calculs et la quantité de données de sortie. Le tracé 700 est également appelé analyse de mouvement linéaire par sommation de traces oblique d'un ruban glissant de traces des données PSVZO descendantes. L'axe vertical du tracé 700 représente la pente (soit l'inverse de la vitesse, également appelé lenteur). L'axe horizontal du tracé 700 représente le numéro de canal, par exemple, pour toute la plage des numéros de canaux illustrés dans le tracé 500. Il est entendu que, puisqu'il existe une relation de réciprocité entre la vitesse et la lenteur, déterminer ou estimer la lenteur ou la vitesse signifie que l'autre (la vitesse ou la lenteur) est également déterminée ou estimée par application de cette relation de réciprocité.

[0082] La ligne blanche continue 704 représente la valeur maximale de la semblance 702 pour chaque canal, la valeur maximale étant reportée pour le premier canal de chaque ruban de canaux. Les valeurs maximales de semblance représentées par la ligne blanche continue 704 sont une estimation de l'adéquation des données PSVZO aux valeurs de lenteur associées aux rubans de traces respectifs des rubans de traces glissants testés. Ainsi, les valeurs maximales de semblance donnent une indication de l'adéquation entre les valeurs de lenteur et les données PSVZO incluses dans les rubans de traces testés. Un type similaire d'analyse peut être effectué pour un champ d'ondes ascendant, dont un exemple d'ensemble de données associé est présenté dans la FIG. 8.

[0083] La FIG. 8 est un tracé 800 de données PSVZO correspondant au champ d'ondes ascendant (également appelées « données PSVZO ascendantes »), analysables par application du même procédé que pour les données PSVZO descendantes. Comme pour le tracé 500 des données PSVZO descendantes présenté dans la FIG. 5, l'axe des abscisses du tracé 800 représente les numéros de canaux et l'axe des ordonnées représente les échantillons prélevés au fil du temps.

[0084] Dans la FIG. 8, les temps d'arrivée des données PSVZO ascendantes peuvent être déterminés par sommation de traces oblique basée sur le procédé de sommation linéaire défini par l'Équation (1), dans lequel on fait glisser graduellement un ruban glissant (également appelé « fenêtre ») comprenant une sous-plage de canaux sur une plage de canaux. L’analyse par sommation de traces oblique peut être réalisée pour une zone d'intérêt associée à une plage temporelle sélectionnée, ressemblant à l'encadré en pointillés blancs à l'emplacement de la fenêtre glissante 602 (dans la FIG. 6). On constate que les données PSVZO ascendantes représentées dans le tracé 800 sont associées à un niveau de bruit plus élevé que les données PSVZO descendantes du tracé 500 représenté dans la FIG. 5.

[0085] La FIG. 9 est un tracé 900 représentant l'analyse par sommation de traces oblique des données PSVZO ascendantes dans la FIG. 8, obtenu en faisant glisser graduellement une fenêtre sur la plage de canaux représentée le long de l'axe des abscisses. Cette analyse est également appelée analyse de mouvement linéaire par sommation de traces oblique. Comme pour le tracé 700 dans la FIG. 7, l'axe vertical du tracé 900 représente la pente (soit l'inverse de la vitesse, également appelé lenteur), et l'axe horizontal représente le numéro de canal, par exemple, pour toute la plage de numéros de canaux représentée dans le tracé 800. La semblance, indiquée en 902, représente les données PSVZO ascendantes reportées dans le tracé 800 de la FIG. 8 et a été obtenue en appliquant l'analyse par sommation de traces oblique uniquement à la première fenêtre d'arrivée. La ligne blanche continue 904 représente la valeur maximale de la semblance pour chaque canal, la valeur maximale étant reportée pour le premier canal de chaque ruban de canaux. Les valeurs maximales de semblance représentées par la ligne blanche continue 904 sont une estimation de l’adéquation des données PSVZO reportées dans la FIG. 8 aux valeurs de lenteur associées aux rubans de traces respectifs des rubans de traces glissants testés. Ainsi, les valeurs maximales de semblance donnent une indication de l'adéquation entre les valeurs de lenteur (pente) et les données PSVZO incluses dans les rubans de traces testés. On constate que les choix de valeurs maximales de semblance représentées par la ligne blanche 904 sont associés à un niveau de bruit plus élevé que les valeurs correspondantes des données PSVZO descendantes de la FIG. 7.

[0086] En référence à la FIG. 10, une autre façon d'utiliser le champ d'ondes descendant est d'utiliser les premières pauses choisies sur le champ d'ondes descendant pour transformer le champ d'ondes ascendant en temps bidirectionnel. La FIG. 10 représente un tracé 1000 de plusieurs champs d'ondes ascendants ou événements de réflexion 1002 obtenus à partir des données PSVZO descendantes. Les événements de réflexion 1002 ont été obtenus en utilisant les premières pauses choisies à partir des données PSVZO descendantes pour transformer (par exemple, par ajout) les données PSVZO ascendantes en temps bidirectionnel (soit le temps nécessaire pour effectuer un aller-retour depuis/vers la surface). Ces événements de réflexion 1002 dans le tracé 1000 représentent les données PSVZO ascendantes après application d'un décalage temporel vers le bas équivalant aux temps de première pause estimés à partir des données PSVZO descendantes. Une fois que les données PSVZO ascendantes ont été transformées en temps bidirectionnel, l'analyse par sommation oblique peut être effectuée pour identifier les décalages temporels résiduels qui s'alignent avec les événements de réflexion 1002.

[0087] La FIG. 11 est un tracé 1100 représentant l'analyse par sommation de traces oblique du champ d'ondes ascendant converti en temps bidirectionnel, obtenu en faisant glisser graduellement une fenêtre sur la plage de canaux reportée le long de l'axe des abscisses dans la FIG. 10. La semblance est indiquée en 1102 et résulte d’une analyse de mouvement linéaire par sommation de traces oblique de la fenêtre glissante des traces des données PSVZO ascendantes. Comme pour le tracé 700 dans la FIG. 7, l'axe vertical du tracé 1100 représente la pente (soit l'inverse de la vitesse, également appelé lenteur), et l'axe horizontal représente le numéro de canal, par exemple, pour toute la plage de numéros de canaux illustrée dans le tracé 1000 de la FIG. 10. La semblance 1102 représente les données PSVZO ascendantes converties en temps bidirectionnel représentées dans le tracé 1000 de la FIG. 10, obtenu en appliquant l'analyse par sommation de traces oblique uniquement à la première fenêtre d'arrivée. La ligne blanche continue 1104 représente la valeur maximale de la semblance pour chaque canal, la valeur maximale étant reportée pour le premier canal de chaque ruban de canaux. Les valeurs maximales de semblance représentées par la ligne blanche 1104 sont une estimation de l'adéquation des données PSVZO reportées dans la FIG. 10 aux valeurs de lenteur associées aux rubans de traces des rubans de traces glissants testés. Ainsi, les valeurs maximales de semblance donnent une indication de l'adéquation entre les valeurs de lenteur (pente) et les données PSVZO incluses dans les rubans de traces testés.

[0088] Dans la FIG. 10, l'instabilité (la variation) des choix de valeurs maximales représentés par la ligne blanche continue 1104 a été réduite de manière significative en raison de l'alignement des événements de réflexion 1002 (c'est-à-dire lorsque les données PSVZO ascendantes ont été transformées en temps bidirectionnel au moyen des choix de première pause descendants). Chacun des événements de réflexion alignés sur le tracé 1000 de la FIG. 10 peut être utilisé pour obtenir une estimation des décalages temporels résiduels. Environ dix événements 1002 ou plus clairement visibles sur le tracé 1000 pourraient être utilisés indépendamment pour obtenir des estimations des décalages temporels résiduels.

[0089] La vitesse (ou lenteur) de la formation pour chaque canal peut ensuite être calculée au moyen d'un algorithme ou d'une procédure d'inversion utilisant n'importe quelle estimation de lenteur parmi celles présentées ci-dessus. On peut éventuellement appliquer un lissage et/ou un filtrage aux valeurs d'estimation de lenteur associées à la partie descendante et à la partie ascendante des données PSV avant d'appliquer l'algorithme d'inversion. Par exemple, les estimations de lenteur dans la FIG. 7 qui utilisent les valeurs maximales de semblance associées aux choix de première pause des données PSVZO descendantes peuvent être utilisées conjointement aux estimations de lenteur représentées dans la FIG. 9 qui utilisent les valeurs maximales de semblance associées aux choix de première pause des données PSVZO ascendantes. Dans l'alternative, l'algorithme ou la procédure d'inversion peut utiliser les valeurs maximales de semblance dans la FIG. 7 avec les valeurs maximales de semblance associées aux choix résiduels des données PSVZO ascendantes de la FIG. 11. De plus, la vitesse de la formation peut être calculée au moyen d'estimations de lenteur complémentaires basées sur différentes fenêtres temporelles sélectionnables du champ d'ondes ascendant converti en temps bidirectionnel représenté dans la FIG. 11. Ainsi, deux ensembles de données ou plus peuvent être utilisés en tant qu'entrées dans l'algorithme ou la procédure d'inversion.

[0090] La plupart des algorithmes ou procédures d'inversion sont basé(e)s sur le problème inverse bien connu. Traditionnellement, le problème inverse est formulé tel qu'indiqué dans l'Équation (2) :

G * m = d, (2) [0091] où G est une réponse directe du sol basée sur la géométrie d'acquisition, m est un vecteur de paramètres de modèle à estimer, et d représente les données observées. La solution classique à ce problème inverse est donnée par l'Équation (3) :

m = (G^/Gy^,G^/i/ ₍₃₎ [0092] Cependant, une solution selon les modes de réalisation décrits utilise un procédé d'inversion plus sophistiqué que celui fourni par l'Équation (3). En référence à l'Équation (4), formulée ci-dessous, le procédé d'inversion décrit ici utilise plusieurs ensembles de données observées associées aux données PSVZO descendantes et ascendantes, que l’on utilise en tant qu'entrées et que l’on traite de manière à les mettre en correspondance avec les données de prévisions synthétiques :

L0

1111110

111111 0 0 11111

0 .... 0 0 0 .... 0 10 0 .... 0	•	[Sil 5₂ 5₃		Jtj/DZ- ùti/DZ Af/DZ
00011111 1		-S_n-		-4t_n/DZ.
G	*	m	=	d,

(4) [0093] où G est un opérateur de modélisation directe (également appelé « matrice G »), m est un vecteur de paramètres de modèle estimé courant (également appelé « vecteur m »), et d correspond aux données de prévisions (synthétiques) (également appelé « vecteur d »). Le vecteur m inclut les valeurs de lenteur de chaque couche dans le modèle. Le vecteur d inclut les valeurs de pente dont il est prévu qu’elle correspondent à la pente (qui représente la lenteur) calculée à partir des données d'entrée, où Δί est le décalage temporel indiquant le mouvement de l'événement le long du ruban de canaux et DZ est la distance correspondant à M traces dans le ruban. Le nombre de uns, 1, dans chaque ligne de la matrice G correspond au nombre de traces (M) dans le ruban. Le positionnement des uns dans la matrice G correspond à la plage de canaux utilisée dans chaque ruban. Dans l'exemple présenté pour l'Équation (4), chaque ruban comporte six traces pour des raisons de simplicité ; cependant, le nombre de traces incluses dans chaque ruban n’est pas limité par cet exemple. Dans l'exemple actuel, M=6 et la matrice G est multipliée par 1/6.

[0094] Chaque ensemble de données correspondant à l'un des choix de données PSVZO descendantes ou des choix de données PSVZO ascendantes peut être traité à l'aide de l'Équation (4). Comme le montre cette équation, le schéma d'inversion proposé utilise deux ensembles de données d'entrée ou plus pour estimer les lenteurs (ou vitesses) d'intervalle, ce qui permet d'obtenir un degré de confiance supérieur à celui des procédés utilisant un seul ensemble de données d'entrée (par ex., uniquement des données d'entrée liées aux données PSVZO descendantes). Un premier ensemble de données parmi les deux ensembles de données d'entrée ou plus comprend les pentes (lenteurs) entre des récepteurs ou des canaux pour les arrivées d'ondes P descendantes directes (données PSVZO descendantes) et un second ensemble de données (ou d'autres ensembles de données) comprend (comprennent) les pentes obtenues à partir de l'analyse de l'énergie réfléchie des ondes P ascendantes à l'intérieur du même agencement de récepteurs ou de canaux que celui utilisé pour les arrivées d'ondes P directes (données PSVZO ascendantes).

[0095] Ces différents ensembles de données d'entrée peuvent être inversés conjointement pour obtenir un ensemble commun de paramètres inversés en utilisant, par exemple, un schéma permettant de réduire une fonction d'erreur pondérée avec un optimiseur à gradient, ou en posant l'inversion sous forme de problème d'optimisation à objectifs multiples.

[0096] Dans un mode de réalisation, rutilisation du schéma de réduction d'une fonction d'erreur pondérée peut produire une solution d'inversion unique qui serait biaisée par le choix de la pondération utilisée pour combiner les erreurs des deux ensembles de données.

[0097] Par ailleurs, dans un mode de réalisation qui utilise le problème d'optimisation à objectifs multiples, on peut trouver des solutions qui réduisent simultanément les deux erreurs dans les deux ensembles de données d'entrée ou plus associés aux données PSVZO descendantes et aux données PSVZO ascendantes, tout en satisfaisant certaines contraintes relatives au modèle, par exemple le modèle de lenteur d'intervalle, comme cela est soutenu dans Deb, K.,

Multi-Objective Optimization Using Evolutionary Algorithms: John Wiley and Sons, Inc, Chapitre 2, 2001 ; et Padhi, A., et. al., Multicomponent Pre-Stack Seismic Waveform Inversion in Transversely Isotropie Media Using a Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm, Geophys. J. Int., 196, 1600-1618, 2014. Par exemple, un ensemble de données de pente (lenteur) associé aux données PSVZO descendantes peut être noté dl = [ddnl, ddn_2, ddn_n\ et un ensemble de données de pente (lenteur) associé aux données PSVZO ascendantes peut être noté d2 = [dupl, dup_2, dup_n\. Par conséquent, les fonctions d'erreur ou d'inadéquation peuvent être définies à l'aide des Équations (5) et (6) :

rt y_dn = ^fddn _i - s _dn _i)² (5) n

y»/ = ^dup_i-s upJŸ (6) [0098] où s dn et spup sont des pentes de temps d'arrivée synthétiques générées par un modèle de lenteur d'intervalle dont on évalue l'adéquation. L'application de ce schéma d'inversion produit un ensemble de solutions appelées solutions Pareto-optimales qui réduisent l'erreur déterminée par les Équations (5) et (6). Si ces solutions sont reportées sur un tracé et que les axes définis par les fonctions décrites dans les Équations (5) et (6) sont les deux inadéquations, alors les solutions Pareto-optimales forment un front présentant une forme convexe lorsqu’on le considère depuis l'origine du système de coordonnées utilisé. En conséquence, ces solutions sont non dominantes et un autre choix de solution d'inversion ou de modèle de lenteur d'intervalle optimal basé sur cette suite de solutions peut nécessiter de tenir compte davantage des contraintes géologiques, qui peuvent être de nature qualitative.

[0099] Les problèmes d'optimisation à objectifs multiples peuvent être résolus au moyen de divers algorithmes disponibles. Des exemples de solutions sont fournis dans Deb, K., et. al., A Fast and Elitist Multi-Objective Genetic Algorithm: NSGA-II, IEEE Transaction on Evolutionary Computation, 6, No. 2, 181-197, 2002 ; et Padhi, A., et. al, 2014. Les exemples de solutions utilisent un algorithme génétique de tri non dominé (non-dominated sorting genetic algorithm), appelé NSGA IL L'exemple d'algorithme commence avec une population-mère aléatoire de taille N. Cette population-mère subit des étapes, telles que le croisement, la mutation et la sélection par tournois, pour produire une population-fille de taille N. La population combinée de taille 2N peut ensuite être triée en différents rangs selon les niveaux de non-dominance. Par exemple, les membres de rang 1, où le rang 1 est le rang le plus élevé, sont meilleurs que toutes les autres solutions, mais ne sont pas meilleurs les uns que les autres du point de vue de toutes les inadéquations. Les membres de rang 2 sont meilleurs que tous les autres rangs à l'exception des membres de rang 1, tout en étant non dominants entre eux. Ensuite, les membres de divers rangs, en commençant par le rang 1, sont sélectionnés pour former une nouvelle génération de N membres. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'un critère d'arrêt soit satisfait. Afin d'obtenir un front Paretooptimal uniformément réparti au cours de la phase de sélection par tournois, le NSGA II privilégie le membre de la population le moins peuplé au moment de choisir entre deux membres de même rang.

[00100] Les FIG. 12 et 13 sont des logigrammes qui illustrent la mise en œuvre d'un exemple de mode de réalisation d'un procédé selon la divulgation. On notera que l'ordre des opérations présenté dans les FIG. 12 et 13 n'est pas impératif, de sorte qu'en principe, ces différentes opérations peuvent être réalisées dans un ordre différent de celui illustré et/ou simultanément les unes aux autres. De même, certaines opérations peuvent être omises, différentes opérations peuvent être ajoutées ou remplacées, ou certaines opérations ou certains groupes d'opérations peuvent être réalisé(e)s dans une application distincte suivant les modes de réalisation décrits ici. Les opérations présentées dans les FIG. 12 et 13 peuvent être réalisées par le système de traitement 120 représenté dans les FIG. 2, 3, 4A et 4B. En particulier, le système de traitement 120 peut exécuter un ou plusieurs des modules logiciels 308, donnant pour instruction au système de traitement 120 de réaliser les opérations présentées dans le logigramme et décrites dans la divulgation.

[00101] En se référant maintenant à la FIG. 12, celle-ci est un logigramme qui illustre un exemple de flux de travail relatif à l'algorithme NSGA IL À l'opération 1202, on génère une taille de population initiale N. À l'opération 1204, on calcule les vecteurs objectifs (y). A l'opération 1206, on calcule le tri non dominé et la distance de peuplement. À l'opération 1208, on procède à une sélection par tournois, par ex. en fonction du croisement et de la mutation ou du peuplement. À l'opération 1210, on détermine une taille N de la population-fille. À l'opération 1212, on calcule les vecteurs objectifs (y) de la population-fille. A l'opération 1214, on détermine si un critère d'arrêt a été satisfait. Si, à l'opération 1214, la réponse est Non, ce qui signifie que le critère d'arrêt n'a pas été satisfait, alors à l'opération 1216 les populations-mère et -fille sont combinées en une population de taille 2N. À l'opération 1218, on effectue le tri non dominé sur la population combinée et on calcule les distances de peuplement. À l'opération 1220, on choisit N nouveaux membres dans la population combinée pour passer à la génération suivante, après quoi on continue d'appliquer ce procédé à l'opération 1208. Si, à l'opération 1214, la réponse est Oui, ce qui signifie que le critère d'arrêt a été satisfait, alors à l'opération 1222 on met fin au procédé et on consigne les solutions obtenues.

[00102] En se référant maintenant à la FIG. 13, celle-ci est un logigramme représentant un procédé mis en œuvre par un système de traitement, tel que le système de traitement 120 de la FIG. 1. À l'opération 1302, les données PSV sont reçues en réponse à une énergie sismique appliquée à la formation. Par exemple, les données PSV peuvent être reçues en provenance d'un module de collecte de données tel que le module de collecte de données 316 de la FIG. 3 ou par celui-ci. Les données PSV peuvent être des données PSV à décalage nul. Le procédé représenté dans le logigramme peut être inclus dans un procédé mis en œuvre par un système de PSV tel que le système de PSV 100 représenté dans la FIG. 1. Bien que cela ne soit pas représenté dans la FIG. 13, le procédé mis en œuvre par le système de PSV peut comprendre l'application de l’énergie sismique au moyen d'une source d'énergie sismique, la réception des données PSV par des récepteurs et l'enregistrement des données PSV reçues au moyen d'un dispositif d'enregistrement pouvant être inclus dans le système de traitement ou en communication avec celui-ci.

[00103] À l'opération 1304, facultative, il est possible de recevoir des valeurs temporelles choisies qui définissent une plage temporelle. Les valeurs temporelles choisies peuvent être saisies, par exemple, par un opérateur via un module GUI, tel que le module GUI 322 représenté dans la FIG. 3. Les opérations 1306 et 1310 peuvent être effectuées par un module d'analyse de données tel que le module d'analyse de données 318 représenté dans la FIG. 3. Les opérations 1308, 1312 et 1314 peuvent être effectuées par un module d'estimation de modèle de lenteur (ou de vitesse) 320 représenté dans la FIG. 3.

[00104] À l'opération 1306, on traite une partie descendante des données PSV associée à un champ d'ondes descendant. À l'opération 1308, on génère un premier ensemble de valeurs d'estimation de lenteur en fonction du traitement de la partie descendante des données PSV. Facultativement, l'opération 1308 peut également comprendre un lissage et/ou un filtrage des valeurs d'estimation de lenteur associées à la partie descendante des données PSV avant l'application d’un autre traitement à ces données. À l'opération 1310, on traite une partie ascendante des données PSV associée à un champ d'ondes ascendant. À l'opération 1312, on génère au moins un second ensemble de valeurs d'estimation de lenteur en fonction du traitement de la partie ascendante des données PSV. Facultativement, l'opération 1312 peut également comprendre un lissage et/ou un filtrage des valeurs d'estimation de lenteur associées à la partie ascendante des données PSV avant l'application d'un autre traitement à ces données. À l'opération 1314, on détermine une estimation de lenteur associée à la formation sur la base du premier ensemble et du au moins un second ensemble de valeurs d'estimation de lenteur. En conséquence, l'estimation de la lenteur (ou de la vitesse) est déterminée au moyen de données PSVZO descendantes et ascendantes.

[00105] L'opération 1306 peut comprendre une ou plusieurs des opérations 1316, 1318 et 1320. À l'opération 1316, on applique une analyse par sommation de traces oblique à la partie descendante des données PSV associée à une plage de canaux. La partie descendante des données PSV peut être associée à un ruban glissant de traces lui-même associé à la plage de canaux. L'analyse par sommation de traces oblique peut être appliquée à une plage temporelle qui comprend les choix de temps d'arrivée de la première pause, ou à la plage temporelle définie par les valeurs temporelles reçues, les valeurs temporelles pouvant être sélectionnées de manière à ce que la plage temporelle comprenne les choix de temps d'arrivée de pauses différentes de la première pause. À l'opération 1318, on génère une semblance. La semblance représente une statistique de cohérence associée aux données PSV descendantes.

[00106] La semblance peut être générée en transformant les traces associées aux sous-plages respectives de la plage de canaux depuis l'espace d'enregistrement en fonction du décalage du récepteur par rapport au temps d'arrivée détecté dans un domaine de paramètre de rayon en fonction de la pente (p) par rapport au temps d'interception (tau) déterminé. La transformation des traces peut comprendre la sommation des temps d'arrivée associés aux sous-plages respectives de la plage de canaux.

[00107] À l'opération 1320, on détermine une valeur maximale de semblance, qui représente la cohérence maximale associée à la partie descendante des données PSV. Les valeurs maximales de semblance respectives représentent une estimation de l'adéquation des parties descendantes des données PVS associées aux sous-plages respectives de la plage de canaux analysée, ce qui donne une indication de l'adéquation entre la pente des sous-plages respectives de la plage de canaux et les données PSV incluses dans le ruban de traces correspondant qui est associé aux sous-plages respectives de la plage de canaux.

[00108] L'opération 1310 peut comprendre une ou plusieurs des opérations 1322, 1324, 1326 et 1328. À l'opération 1322, la partie ascendante des données PSV peut facultativement être transformée en temps bidirectionnel. À l'opération 1324, on applique une analyse par sommation de traces oblique à la partie ascendante des données PSV associée à une plage de canaux. La partie ascendante des données PSV peut être associée à un ruban glissant de traces associé à la plage de canaux. Si la partie ascendante des données PSV est transformée en temps bidirectionnel à l'opération 1322, alors l'analyse par sommation de traces oblique est appliquée au moyen des données PSV ascendantes transformées. L'analyse par sommation de traces oblique peut être appliquée à une plage temporelle qui comprend les choix de temps d'arrivée de la première pause, ou à la plage temporelle définie par les valeurs temporelles reçues, les valeurs temporelles pouvant être sélectionnées de manière à ce que la plage temporelle comprenne les choix de temps d'arrivée de pauses différentes de la première pause.

[00109] A l'opération 1326, on génère une semblance, qui représente une statistique de cohérence liée aux données PSV ascendantes. À l'opération 1328, on détermine une valeur maximale de semblance, qui représente une estimation de l'adéquation de la partie ascendante des données PVS associée aux sous-plages respectives de la plage de canaux analysée. Ainsi, la valeur maximale de semblance donne une indication de l'adéquation entre la pente des sous-plages respectives de la plage de canaux et les données PSV incluses dans le ruban de traces correspondant qui est associé aux sous-plages respectives de la plage de canaux.

[00110] L'opération 1314 peut comprendre l'opération 1330. À l'opération 1330, l'estimation de la vitesse associée à la formation peut être déterminée en appliquant une fonction statistique aux valeurs de lenteur associées à la valeur maximale de semblance, par exemple en calculant la moyenne des valeurs de lenteur ou en obtenant une moyenne des valeurs, et l’équivalent. Cependant, l'estimation de la lenteur associée à la formation peut, en variante, être déterminée par application d'une procédure d'inversion aux valeurs de lenteur calculées à partir des valeurs maximales de semblance associées à la partie ascendante des données PSV et aux valeurs de lenteur calculées à partir des valeurs maximales de semblance associées à la partie descendante des données PSV. La procédure d'inversion peut comprendre la résolution d'un problème d'optimisation à objectifs multiples. Le problème d'optimisation à objectifs multiples peut être résolu en utilisant un algorithme génétique de tri non dominé (NSGA).

[00111] En conséquence, le système et les procédés décrits permettent d'estimer les lenteurs ou les vitesses associées à une formation. Un procédé comprend la réception de données PSV en réponse à une énergie sismique appliquée à la formation, le traitement d'une partie descendante des données PSV associée à un champ d'ondes descendant, la génération d'un premier ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie descendante des données PSV, le premier ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une valeur parmi la lenteur et la vitesse, le traitement d'une partie ascendante des données PSV associée à un champ d'ondes ascendant, la génération d'un second ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie ascendante des données PSV, le second ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une valeur parmi la lenteur et la vitesse, et l'obtention d'une estimation d'au moins une valeur parmi la vitesse et la lenteur associées à la formation en fonction des premier et second ensembles de valeurs d’estimation.

[00112] Dans des modes de réalisation, le traitement de la partie descendante des données PSV peut comprendre l'application d'une analyse par sommation de traces oblique à la partie descendante des données PSV associée à une plage de canaux. Dans des modes de réalisation, le traitement de la partie ascendante des données PSV peut comprendre l'application d'une analyse par sommation de traces oblique à la partie ascendante des données PSV associée à une plage de canaux.

[00113] En outre, dans des modes de réalisation, l'application de l'analyse par sommation de traces oblique à au moins l’une des parties descendante et ascendante des données PSV associées à la plage de canaux peut comprendre la génération d'une semblance qui est fonction de la pente et du décalage temporel d'une pluralité de rubans de traces. Chaque ruban de traces comprend des données PSV associées à un ruban de canaux correspondant glissé graduellement le long de la plage de canaux, dans lequel la pente de l'un des rubans de traces est une pente de temps d'arrivée pour chaque trace du ruban de traces et le décalage temporel du ruban de traces est un temps d'arrivée au niveau d'un premier canal dans le ruban de canaux. La semblance peut être déterminée en fonction d'une sommation des temps d'arrivée dans la fenêtre temporelle pour chaque trace du ruban de traces, les temps d'arrivée tenant compte du décalage temporel associé à la pente de la trace des rubans.

[00114] Dans des modes de réalisation, le procédé comprend en outre la détermination d'une valeur maximale de semblance de la semblance. La valeur maximale de semblance représente la cohérence maximale associée à chacune des parties ascendante et descendante des données PSV et donne en outre une indication de l'adéquation entre la pente du ruban de traces et les données PSV incluses dans le ruban de traces. Dans des modes de réalisation, l'estimation d'au moins une valeur parmi la vitesse et la lenteur associées à la formation peut comprendre l'application d'une fonction statistique basée sur la valeur maximale de semblance associée à la partie ascendante des données PSV et sur la valeur maximale de semblance associée à la partie descendante des données PSV. Dans d'autres modes de réalisation, l'estimation d'au moins une valeur parmi la vitesse et la lenteur associées à la formation peut comprendre l'application d'une procédure d'inversion aux lenteurs correspondant aux valeurs maximales de semblance associées à la partie ascendante des données PSV et aux lenteurs correspondant aux valeurs maximales de semblance associées à la partie descendante des données PSV. Dans des modes de réalisation, l'application de la procédure d'inversion peut comprendre la résolution d'un problème d'optimisation à objectifs multiples.

[00115] En outre, dans des modes de réalisation, la résolution du problème d'optimisation à objectifs multiples peut comprendre l'utilisation d'un algorithme génétique de tri non dominé (NSGA). Dans des modes de réalisation, au moins l'une des parties descendante et ascendante des données PSV traitées peut être associée à un temps inclus dans une plage temporelle entourant les choix de temps d'arrivée d'une première pause suivant un seuil temporel prédéterminé. En outre, dans des modes de réalisation, le procédé peut également comprendre la réception de temps qui définissent une plage temporelle, dans lequel la plage temporelle comprend des choix de temps d'arrivée d'une autre pause que la première pause, et au moins l'une des parties descendante et ascendante des données PSV traitées comprend des données PSV associées à la pause définie par la plage temporelle. En outre, dans des modes de réalisation, la partie ascendante des données PSV peut être transformée en temps bidirectionnel. Dans des modes de réalisation, les données PSV peuvent être incluses dans des données PSV à décalage nul. Dans des modes de réalisation, le procédé peut en outre comprendre l'application de l’énergie sismique et l'enregistrement des données PSV.

[00116] Il est fourni un système de PSV qui comporte au moins une source d'énergie sismique appliquant une énergie sismique à une formation faisant l'objet d'un relevé de PSV, au moins un récepteur définissant une pluralité de canaux et disposé sous une surface de la formation pour générer des données PSV en réponse à la détection d'énergie sismique associée à l'énergie sismique appliquée et un système de traitement. Le système de traitement comprend au moins un processeur et une mémoire couplée au processeur. La mémoire stocke des instructions programmables qui, lorsqu'elles sont exécutées par le processeur, donnent à celui-ci pour instructions de recevoir des données de profilage sismique vertical (PSV) en réponse à l’énergie sismique appliquée à la formation, traiter une partie descendante des données PSV associée à un champ d'ondes descendant, générer un premier ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie descendante des données PSV, le premier ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une valeur parmi la lenteur et la vitesse, traiter une partie ascendante des données PSV associée à un champ d'ondes ascendant, générer un second ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie ascendante des données PSV, le second ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une valeur parmi la lenteur et la vitesse, déterminer une estimation d'au moins une vitesse et lenteur associées à la formation en fonction des premier et second ensembles de valeurs d'estimation de la vitesse.

[00117] Dans des modes de réalisation, le traitement d'au moins l’une des parties descendante et ascendante des données PSV peut comprendre l'application d'une analyse par sommation de traces oblique aux données PSV associées à la plage de canaux associée à chacune des parties descendante et ascendante correspondantes des données PSV.

[00118] Dans des modes de réalisation, l'application de l'analyse par sommation de traces oblique à au moins l’une des parties descendante et ascendante des données PSV associées à la plage de canaux peut comprendre la génération d'une semblance. La génération de la semblance peut comprendre la transformation des traces associées aux plages respectives de la plage de canaux depuis l'espace d'enregistrement en fonction du décalage du récepteur par rapport au temps d'arrivée détecté dans un domaine de paramètre de rayon en fonction de la pente (p) par rapport au temps d'interception (tau) d'une pluralité de rubans de traces. Chaque ruban de traces peut comprendre les données PSV associées à un ruban de canaux correspondant glissé graduellement le long de la plage de canaux, dans lequel la pente de l'un des rubans de traces est une pente de temps d'arrivée pour chaque trace du ruban de traces et le décalage temporel du ruban de traces est un temps d'arrivée au niveau d'un premier canal dans le ruban de canaux.

[00119] Dans des modes de réalisation, les instructions programmables, lorsqu'elles sont exécutées par le processeur, donnent en outre à celui-ci pour instruction de déterminer une valeur maximale de semblance de la semblance, la valeur maximale de semblance représentant la cohérence maximale associée à chacune des parties ascendante et descendante des données PSV, donnant une indication de l'adéquation entre la pente du ruban de traces et les données PSV incluses dans le ruban de traces.

[00120] Un système informatique comporte un processeur et une mémoire couplée au processeur, dans lequel la mémoire stocke des instructions programmables. Lorsque le processeur exécute les instructions programmables, le processeur reçoit pour instructions de recevoir des données de profilage sismique vertical (PSV) en réponse à une énergie sismique appliquée à la formation, traiter une partie descendante des données PSV associée à un champ d'ondes descendant, générer un premier ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie descendante des données PSV, le premier ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une valeur parmi la lenteur et la vitesse, traiter une partie ascendante des données PSV associée à un champ d'ondes ascendant, générer un second ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie ascendante des données PSV, le second ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une valeur parmi la lenteur et la vitesse, et déterminer une estimation d'au moins une vitesse et lenteur associées à la formation en fonction des premier et second ensembles de valeurs d'estimation de la vitesse.

[00121] Dans des modes de réalisation, le traitement d'au moins l’une des parties descendante et ascendante des données PSV peut comprendre l'application d'une analyse par sommation de traces oblique aux données PSV associées à la plage de canaux associée à chacune des parties descendante et ascendante correspondantes des données PSV.

[00122] Bien que l’on ait illustré et décrit des aspects, formes de mise en œuvre et applications particuliers de la présente divulgation, on comprendra que celle-ci ne se limite pas à la construction et aux compositions particulières décrites ici et que divers changements, modifications et variations peuvent être déduits des descriptions qui précèdent, sans s'écarter de l'esprit ni de la portée des modes de réalisation décrits, tels que définis dans les revendications jointes.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d'estimation des vitesses de formation associées à une formation, le procédé comprenant :

la réception (1302) de données de profilage sismique vertical (PSV) en réponse à une énergie sismique appliquée à la formation ;

le traitement (1306) d’une partie descendante des données PSV associée à un champ d'ondes descendant ;

la génération (1308) d’un premier ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie descendante des données PSV, le premier ensemble de valeurs d'estimation estimant au moins une valeur de la lenteur ou de la vitesse ;

le traitement (1310) d’une partie ascendante des données PSV associée à un champ d'ondes ascendant ;

la génération (1312) d’un second ensemble de valeurs d'estimation en fonction du traitement de la partie ascendante des données PSV ; et la détermination (1314) d’une estimation d’au moins une de la lenteur ou de la vitesse associées à la formation sur la base des premier et second ensembles de valeurs d'estimation.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le traitement de la partie descendante des données PSV comprend l’application (1316) d’une analyse par sommation de traces oblique à la partie descendante des données PSV associée à une plage de canaux, et/ou dans lequel la partie ascendante de données PSV est transformée en temps bidirectionnel, et/ou dans lequel le traitement de la partie ascendante des données PSV comprend l’application (1322) d’une analyse par sommation de traces oblique à la partie ascendante des données PSV associée à la plage de canaux.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'application de l'analyse par sommation de traces oblique à au moins l’une de la partie descendante des données PSV et de la partie ascendante des données PSV associées à la plage de canaux comprend la génération (1318 ; 1324) d'une semblance qui est fonction de la pente et du décalage temporel d'une pluralité de rubans de traces, chaque ruban de traces incluant des données PSV associées à un ruban de canaux correspondant glissé graduellement le long de la plage de canaux, la pente de l'un des rubans de traces étant une pente de temps d'arrivée pour chaque trace du ruban de traces et le décalage temporel du ruban de traces étant un temps d'arrivée au niveau d'un premier canal dans le ruban de canaux, dans lequel la semblance est déterminée sur la base d'une sommation des temps d'arrivée dans la fenêtre temporelle pour chaque trace du ruban de traces, les temps d'arrivée tenant compte du décalage temporel associé à la pente de la trace des rubans.
4. Procédé selon la revendication 3, comprenant en outre la détermination (1320 ; 1326) d’une valeur maximale de semblance de la semblance, la valeur maximale de semblance représentant la cohérence maximale associée à chacune des parties ascendante et descendante des données PSV qui donne une indication de l'adéquation entre la pente du ruban de traces et les données PSV incluses dans le ruban de traces.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la détermination de l'estimation d'au moins une de la vitesse et de la lenteur associées à la formation comprend :

l'application (1330) d'une fonction statistique basée sur la valeur maximale de semblance associée à la partie ascendante des données PSV et sur la valeur maximale de semblance associée à la partie descendante des données PSV, ou l'application d'une procédure d'inversion à la valeur maximale de semblance associée à la partie ascendante des données PSV et à la valeur maximale de semblance associée à la partie descendante des données PSV, et/ou dans lequel l'application de la procédure d'inversion comprend la résolution d'un problème d'optimisation à objectifs multiples, et/ou dans lequel la résolution du problème d'optimisation à objectifs multiples inclut l'utilisation d'un algorithme génétique de tri non dominé.
6. Procédé selon la revendication i, dans lequel au moins l'une des parties descendante et ascendante des données PSV qui sont traitées est associée à un temps inclus dans une fenêtre temporelle qui entoure les choix de temps d'arrivée d'une première pause suivant un seuil temporel prédéterminé, et/ou dans lequel le procédé comprend en outre la réception (1304) de temps qui définissent une plage temporelle, dans lequel la plage temporelle inclut des choix de temps d'arrivée d'un événement de réflexion différent d'une première pause, et au moins l'une des parties descendante et ascendante des données PSV qui sont traitées inclut des données PSV associées à l'événement de réflexion défini par la plage temporelle.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les données PSV incluent au moins les unes des données PSV à décalage quasi nul et des données PSV de type walk-above.
8. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre : l'application de l’énergie sismique à la formation ; et l’enregistrement des données PSV.
9. Système de profilage sismique vertical (PSV) (100) utilisant un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le système PSV comprenant :

au moins une source d'énergie sismique (104) appliquant une énergie sismique à une formation faisant l'objet d'un relevé de PSV ;

au moins un récepteur (102) définissant une pluralité de canaux disposé sous une surface (108) de la formation (110) pour générer des données PSV en réponse à la détection d'énergie sismique associée à l'énergie sismique appliquée ; et un système de traitement (120) comprenant : au moins un processeur (304) ; et une mémoire (306) couplée au processeur, dans lequel la mémoire stocke des instructions programmables qui, lorsqu'elles sont exécutées par le processeur, donnent à celui-ci pour instructions de mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Système informatique utilisant un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le système informatique comprenant :

un processeur ;

une mémoire couplée au processeur, dans lequel la mémoire stocke des instructions programmables qui, lorsqu'elles sont exécutées par le processeur, donnent à celui-ci pour instructions de mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.