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1. WO2004061481 - PROCEDE ET DISPOSITIF D’ACQUISITION DE SIGNAUX SISMIQUES AU FOND DE L’EAU

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[ FR ]

Procédé et dispositif d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau

La présente invention concerne les techniques d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau. Les signaux obtenus sont traités pour l'exploration du sous-sol en vue de la recherche d'hydrocarbures ou la surveillance de la production d'un gisement.
Il est classique de réaliser l'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau au moyen d'un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble et comprenant chacune deux récepteurs d'ondes de compression (ondes P), à savoir un hydrophone et un geophone vertical, dit d'axe Z. Lorsque des ondes sismiques se propagent dans le sous-sol à la suite d'un tir sismique, il se produit des réflexions parasites en provenance de la surface de l'eau. En combinant les signaux produits par le geophone et l'hydrophone de chaque unité de réception, il est possible d'éliminer ces composantes parasites dans une large mesure.
Pour l'enregistrement des ondes de cisaillement, dont l'analyse fournit des informations complémentaires précieuses pour l'exploration, il est classique de compléter l'unité de réception par des geophones formant un trièdre orthogonal avec le geophone vertical, l'un étant orienté typiquement selon l'axe du câble (axe X) et l'autre perpendiculairement au câble (axe Y). Chaque unité de réception comprend ainsi quatre capteurs. Les signaux de l'hydrophone et du geophone d'axe Z sont combinés pour l'enregistrement des signaux correspondant aux ondes de compression, et les signaux des geophones d'axes X et Y correspondent aux ondes de cisaillement SH et SV. Un dispositif d'acquisition de données sismiques de ce type est
commercialisé par la société Sercel sous le nom de Syntrak OBC System.
L'invention vise à permettre l'acquisition de données sismiques au fond de l'eau dans des conditions économiques avantageuses.
Selon l'invention, il est prévu un dispositif d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau, comprenant un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble, cette série étant formée en alternance d'unités de réception comprenant un hydrophone et un geophone vertical, sensibles aux ondes de compression, et d'unités de réception comprenant deux geophones formant un trièdre orthogonal avec le geophone vertical, sensibles aux ondes de cisaillement.

Un tel dispositif est peu coûteux du fait qu'il permet l'enregistrement de signaux d'ondes de compression et d'ondes de cisaillement avec seulement deux capteurs par unité de réception. Il offre aussi l'avantage de pouvoir être transformé facilement si l'on ne désire pas enregistrer les ondes de cisaillement. Dans ce cas, en effet, il suffit de remplacer les unités comprenant les geophones d'axe X et Y par des unités comprenant un hydrophone et un geophone vertical.
L'invention a également pour objet un procédé d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau, au moyen d'un câble portant une série d'unités de réception sismique espacées le long du câble, dans lequel on détecte les ondes de compression au moyen d'une première série d'unités comprenant chacune un geophone et un hydrophone et on détecte les ondes de cisaillement au moyen d'une seconde série d'unités placées en alternance par rapport aux unités de la première série.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés. Dans les dessins :
- la figure 1 montre schématiquement un dispositif classique d'acquisition de signaux sismiques au fond de l'eau ;
- la figure 2 montre schématiquement un dispositif conforme à l'invention.

La figure 1 représente un dispositif d'acquisition sismique au fond de l'eau formé d'unités de réception 10 reliées par des sections de câble 11. Ces sections ont typiquement une longueur de quelques dizaines de mètres. Lors d'un tir sismique déclenché par exemple à partir d'un bateau situé en surface, l'onde sismique résultante est enregistrée au moyen des unités de réception 10. On a représenté sur la figure 1 trois unités de réception consécutives 10j, 10j+ι et 10j+ , et les sections de câble respectives 11;, 1 lj+i et 11 j+2, mais il est entendu qu'un dispositif d'acquisition comporte habituellement un grand nombre d'unités de réception et de sections de câble.
Chaque unité de réception comporte un boîtier étanche 12 de forme allongée dans la direction d'un axe A-A correspondant à la direction des sections de câble 1 1. Le boîtier 12 reçoit deux capteurs sismiques 13, 14 et une unité électronique 15 reliée aux capteurs et aux sections de câble 11. L'unité 15 assure la numérisation des signaux analogiques produits par les capteurs sur deux canaux et leur transmission aux sections de câble, ainsi que l'identification des capteurs et les autres fonctions requises pour le traitement et l'exploitation des signaux enregistrés. Ces fonctions sont classiques en elles-mêmes et n'ont pas à être détaillées ici.
Les capteurs 13, 14 représentés à la figure 1 sont deux capteurs d'ondes de compression P. Le capteur 13 est un geophone dit d'axe Z ou vertical, sensible à la composante verticale de la vitesse de particules résultant de la propagation de l'onde sismique dans le sous-sol situé sous l'eau. Selon l'agencement classique, ce geophone est monté à la cardan, mais d'autres agencements sont envisageables. Le capteur 14 est un hydrophone monté de façon à être sensible à la pression du milieu fluide environnant. La combinaison d'un geophone vertical et d'un hydrophone est utilisée de façon classique pour filtrer les réflexions de la surface de l'eau.
La figure 2 représente un dispositif d'acquisition du même type que celui de la figure 1, mais dans lequel une unité de réception sur chaque paire d'unités de réception consécutives 20j, 20j+ι comporte des capteurs d'ondes de cisaillement au lieu de capteurs d'ondes de compression cependant que l'autre unité de chaque paire comporte deux capteurs d'ondes de compression comme les unités 10; de la figure 1. Ainsi, comme représenté à la figure 2, l'unité 20j+ι comporte un boîtier 22 recevant deux geophones sensibles aux composantes de vitesse de particules situées dans un plan horizontal, donc aux ondes de cisaillement résultant du tir sismique : un geophone 26 dit d'axe X, dont l'axe est situé selon l'axe A du boîtier 22, et un geophone 27 dit d âxe Y, dont l'axe est perpendiculaire à l'axe A-A. Les geophones 26 et 27 peuvent être montés à la cardan comme il est classique, cet agencement n'étant pas limitatif. Le boîtier reçoit une unité électronique 25j+ι qui assure les mêmes fonctions que celles décrites pour l'unité 15 de la figure 1, en particulier la numérisation des signaux des capteurs 26, 27 sur deux canaux, et peut être identique à l'unité 15.
Comme on l'a indiqué, l'autre unité 20, de chaque paire d'unités consécutives est semblable à l'unité 10 de la figure 1 et comporte un geophone d'axe vertical 23 et un hydrophone 24 reliés à une unité électronique 25j semblable à l'unité 15 du dispositif de la figure 1.
Le dispositif de la figure 2 permet d'enregistrer à la fois les ondes de compression et les ondes de cisaillement - enregistrement du type dit 4C - au moyen d'un dispositif formé d'unités de réception ne comportant chacune que deux capteurs (unités dites 2C ). Il est à noter que le dispositif de la figure 2 est facile à obtenir à partir de celui de la figure 1, uniquement sensible aux ondes de compression, en remplaçant une unité sur deux par une unité sensible aux ondes de cisaillement. La réalisation des unités de réception est conçue de façon appropriée pour que les opérations de remplacement soient faciles à réaliser dans une base opérationnelle. Bien entendu, cela est également vrai pour l'opération de transformation inverse.