ondes sismiques enregistrees en psv

Ondes sismiques enregistrées en PSV Pr.Mk.Djeddi

Ondes sismiques enregistrées en PSV

Analyse de l’enregistrement d’un PSV :

Les ondes sismiques obéissent aux principes de Huygens et de Fermat et se comportent comme des

ondes lumineuses. Lorsque le front d’onde atteint la discontinuité séparant deux milieux géologiques

caractérisés par des impédances acoustiques distinctes, son énergie se partage en une partie qui se réfléchit et une autre qui se transmet dans le milieu inferieur selon la loi de Shell Descartes.

Lors de l’acquisition des données en PSV, on enregistre des événements sismiques en onde longitudinale P et en onde de cisaillement S que l’on peut subdiviser en deux catégories de signaux.

Les signaux utiles

Les signaux parasites (bruits indésirables) Les ondes P et S appelées également ondes de volumes ont les propriétés qui se résument comme suit :

Ondes P (primaire, longitudinale) Lors de leur passage dans la roche, les particules de celle-ci subissent un mouvement parallèle à la direction de propagation (fig).Elles se propagent avec une vitesse Vp , liée à la longueur d’onde et à la fréquence f par

la relation suivante Vp = f .La roche est alors soumise à une contrainte de compression pendant leur passage. La vitesse Vp des ondes primaires est reliée aux constantes élastiques par la formule.

Vp = =

: Etant la densité K : Module d’élasticité

: Module de cisaillement

: Coefficient de Poisson

Les valeurs des modules élastiques en fonction des vitesses des ondes sismiques de volume sont :

=

µ = ρ E = 2 µ )

K = ρ )

= =

ONDES SISMIQUES ENREGISTREES EN PSV

Si vous utilisez des données de ce travail vous devez citer la référence en bibliographie

de la façon suivante :

DJEDDI Mabrouk : Ondes Sismiques Enregistrées en PSV .06pp, 06 figures .Laboratoire

de Physique de la Terre, Université M’Hamed Bougara Boumerdes -Algérie, Nov. 2013

http://djeddimabrouk.fr.gd/

http://djeddimabrouk.fr.gd/



Ondes S (cisaillement, secondaire)

Elles sont appelées également ondes de cisaillement, transversale ou secondaires : Au cours de leur passage

dans la roche, les particules de celle-ci oscillent perpendiculairement à la direction de propagation (Fig.1). La

roche est soumise alors à une contrainte de cisaillement durant leur passage La vitesse Vs d’ondes de

cisaillement est légèrement plus élevée que la demi vitesse Vp des ondes de compression. La vitesse Vs est

reliée aux constantes élastiques par la formule :

Vs = = E : module de Young

Fig. 1 Phénomène de conversion des ondes sismiques.



En cas d’un angle d’incidence important (supérieur à 30°), en plus des phénomènes de réflexion et de transmission de l’onde sismique sur l’interface séparant deux milieux, il apparait un phénomène de conversion des ondes de la façon suivante Fig. 1 :

- Une onde P incidente donne naissance à une onde P et une onde SV.réfléchies et

transmises. - Une onde SV incidente donne naissance à une onde SV et P réfléchies et transmises

- Une onde SH incidente donne naissance uniquement à une onde SH réfléchie et

transmise. La figure 1 montre que : L’onde S polarisée verticalement (SV) : lors de son passage le mouvement des particules de la roche

est renfermé dans le plan vertical passant par le profil. L’onde S polarisée horizontalement (SH) : le mouvement des particules de la roche est

perpendiculaire au plan du profil. Les ondes Sh ne subissent pas le phénomène de conversion autrement dit elles donneraient uniquement une onde Sh réfléchie et une onde Sh transmise

La source sismique utilisée pendant l’acquisition des données en PSV engendre généralement des ondes sismiques longitudinales (P ), de ce fait les enregistrements PSV sont composés d’ondes longitudinales P et d’ondes de cisaillement converties du type SV.

Principaux événements sismiques enregistrés en PSV :

En sismique conventionnelle, le champ d’ondes enregistrées est composé des ondes directes (onde

aérienne, ground roll) et le champ d’ondes montantes, tandis que le PSV enregistre en plus le champ d’ondes

descendantes.

Champ d’ondes descendantes

Le champ d’ondes descendantes est composé des ondes directes et des ondes multiples descendants -L’onde directe se propage directement, sans subir de réflexion de la source sismique aux differentes positions de la sonde de réception par le haut (Fig.2).C’est une onde du type uniquement longitudinale (P)

-Les ondes multiples descendantes : Les ondes multiples se produisent lorsque le contraste d’impédance acoustique est important entre une couche et les autres couches, ce sont généralement des arrivées d’énergie sismique qui au cours du chemin parcouru ont subi plusieurs réflexions. Les ondes multiples descendantes sont générées par les marqueurs situés au -dessus de la sonde de réception. Elles arrivent à celle-ci par le haut. Etant donné qu’elles arrivent à la sonde du haut vers le bas, elles se caractérisent sur un film PSV par des arrivées parallèles à la dromochronique de l’onde directe (Fig.2 et 4) et par des vitesses sismiques positives.

Fig.2 Ondes descendantes.



Champ d’ondes montantes

Le champ d’ondes montantes est composé d’ondes qui arrivent des réflecteurs situés au dessous de la sonde de réception. Il est constitué par l’ensemble des ondes réfléchies simples (primaires) et les ondes réfléchies multiples de vitesses apparentes négatives. -Les réflexions primaires arrivent du bas à la sonde de réception après s’être réfléchies une seule fois sur les

différents horizons réflecteurs du sous-sol (Fig3).

-Les ondes multiples montantes sont les multiples générés par des horizons sismiques se trouvant au dessous

de la sonde de réception (Fig3).Sur un enregistrement d’un PSV, elles se montrent parallèles aux ondes

sismiques primaires (Fig.4) et prennent naissance à l’aplomb des horizons sismiques qui les ont générés. Elles

sont perceptibles seulement par les sondes de réception situées au-dessus de ces horizons sismiques.

Fig.3 Ondes montantes.

Fig.4 Enregistrement sismique en PSV.

Ondes parasites en PSV

Habituellement, un enregistrement d’un profil sismique vertical est constitué d’ondes montantes et

descendantes de compression et ou de cisaillement, des ondes directes et des ondes liées à la présence de

puits et du fluide. Les deux principales ondes liées à la présence de puits et du fluide sont les ondes de câbles et

les ondes de tube (de boue).

Ondes de tube

Les ondes de surface constituent la source essentielle qui donne naissance aux ondes de tube. Elles se propagent directement le long de la surface entre la source sismique et la tête de puits. En atteignant le puits, elles font vibrer les particules de la colonne de boue qui remplit le puits et engendrent des ondes de tube. Une fois produites, celles –ci se propagent dans le puits vers le bas et vers le haut, brouillant donc les enregistrements du profil sismique vertical. Elles ont les caractéristiques suivantes :



Elles se comportent comme des ondes sismiques guidées qui se propagent seulement le long de l’axe du puits à l’intérieur de la colonne de boue parce que l’énergie de l’onde se propage dans une seule direction.

Elles se propagent dans un fluide de forage avec une vitesse comprise entre 1000 et 1500m/s environ selon le type de formation géologique et les caractéristiques du puits.

Elles se réfléchissent au fond du forage et remontent en surface.

Elles constituent des bruits cohérents qui possèdent un contenu fréquentiel identique à celui de l’onde sismique qui les a produites.

les ondes de tube se reproduisent après chaque émission des ondes sismiques.

Atténuation des ondes de tube Les ondes de tube les plus énergétiques et les plus gênantes sont celles qui sont produites par les ondes de surface notamment par l’onde de Rayleigh. L’atténuation ou la suppression des ondes de tube sur le terrain se base sur les procédures suivantes : -la première procédure consiste à augmenter l’offset, de ce fait l’amplitude de l’onde de surface s’amenuise au fur et à mesure qu’elle s’approche à la gueule du puits La seconde procédure consiste à diminuer l’effet des ondes de surface en les atténuant à l’émission et d’employer un dispositif de sources étendu constitué de plusieurs sources sismiques permettant ainsi de réaliser à l’émission un filtre en nombre d’onde qui coupe la longueur fondamentale λ des ondes de surface .L’amplitude des ondes de surface s’atténuant, en première approximation exponentiellement en profondeur suivant une loi du type :

Avec :

A : Amplitude transmise. λ : Longueur d’onde de Rayleigh. A0: Amplitude à la surface.

Z : Profondeur. La troisième procédure consiste à diminuer le niveau de la colonne de boue remplissant le puits à un certain niveau de manière à ce que l’amplitude des ondes de surfaces soit la plus faible possible. La quatrième procédure consiste à creuser entre la source sismique et le puits un tranché(Ditch) et écarter la source sismique d’un espacement égale à la demi-longueur d’onde ( /2) fondamentale des ondes de surface. (Fig.5) .Cette technique permet d’éviter le transfert de l’énergie des ondes de surface à la gueule du puits.

Fig.5 Atténuation de l’onde de tube en creusant un fossé entre vibrateur e le puits.(a), Et en abaissant le niveau du fluide dans le puits(b).

a b



Onde de Câble Le vent, les bruits provoqués par les machines et les engins en surface peuvent donner naissance à une onde qui se propagera le long du câble et atteindre la sonde de réception située dans le puits. L’onde de câble constitue un bruit important surtout dans les puits à faibles profondeurs forés dans les zones ou la vitesse des ondes sismiques est faible Elle se propage généralement avec une vitesse allant de 2500 à 3500m/s et peut affecter le champ d’ondes utiles enregistrées par la sonde de réception au cours de l’acquisition. L’atténuation de l’onde de câble consiste à donner du mou au câble. (Fig.6).

Fig.6 Procédés d’atténuation de l’onde de câble.

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