Prospection sismique

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La prospection sismique est une méthode de prospection géologique qui permet de visualiser les structures géologiques en profondeur grâce à l'analyse des échos d'ondes sismiques. Il ne faut pas la confondre avec la sismologie, qui est l'étude des ondes sismiques et des séismes pour eux-mêmes.

Les ondes sismiques étudiées peuvent avoir des causes naturelles (séisme) ou artificielles (camion vibreur, explosif, canon à air, etc.) Dans tous les cas, elles suivent les mêmes lois de propagation que les ondes lumineuses. Les trois grandes techniques de prospection sismique sont :

  • la diagraphie acoustique ;
  • la sismique par réflexion ;
  • la sismique par réfraction.

La diagraphie acoustique[modifier | modifier le code]

La diagraphie acoustique utilise la transmission directe des ondes pour mesurer la vitesse du son dans les roches traversées par un forage.

La sismique par réflexion[modifier | modifier le code]

Article connexe : Réflexion (physique).
Principe de la sismique par réflexion

La sismique par réflexion étudie la réflexion d'ondes sismiques aux interfaces entre plusieurs couches géologiques. Elle permet d'avoir une image 2D ou 3D de surfaces typiquement de l'ordre de 1 000 km2 pour des profondeurs inférieures à 10 km qui permet ensuite aux géologues des compagnies pétrolières d'estimer les probabilités de trouver du pétrole. Une étude sismique se décompose en 3 grandes étapes :

  • Acquisition des données sismiques ;
  • Processing ;
  • Interprétation.

De grandes entreprises à couverture mondiale (CGG, PGS, Western-Geco...) et des entreprises plus localisées géographiquement réalisent sur le terrain l'acquisition des données. La durée d'une mission varie généralement entre 6 mois et 2 ans mais dépend bien sûr avant tout de la surface à étudier, du type de terrain et de la précision recherchée.

On utilise des canons à air comprimé en mer, des camions vibreurs ou de la dynamite à terre pour créer une onde qui va se propager sous terre. L'onde créée est soit une impulsion (dynamite, airgun), soit une sinusoïde dont la fréquence varie sur un spectre défini pendant un temps t (camion vibreur utilisé partout où le terrain le permet). Dans ce dernier cas, la corrélation du signal enregistré en sortie de vibreur avec le signal pilote envoyé en entrée du vibreur donne une "wavelet" proche de l'impulsion désirée. Une étape supplémentaire de processing permet donc d'obtenir une image aussi nette qu'en utilisant des airguns ou de la dynamite. Les ondes émises se propagent suivant les lois de réflexion et réfraction de Snell-Descartes et sont en partie réfléchies à chaque changement de vitesse de propagation (couche géologique). Elles sont reçues par des capteurs (hydrophones en mer ou géophones sur terre). L'étude sismique peut être monotrace ou multitraces. Dans ce dernier cas, en plus d'augmenter le rapport signal sur bruit, il est possible de calculer les vitesses des milieux traversés. Cette information permet ensuite de convertir les données en profondeur.

De nombreux paramètres caractérisent une étude sismique. Les principaux sont :

  • 2D ou 3D ;
  • espacement entre sources et récepteurs (taille du bin) ;
  • couverture maximale (nombre de fois qu'une zone de la sous-surface est "éclairée").

Les données sismiques subissent ensuite de complexes traitements informatiques lors du processing. Ceux-ci sont destinés à retirer le bruit, augmenter la résolution et compenser de nombreux effets physiques pour obtenir une résolution d'image maximale. Le traitement des données se fait dans de grands Datacenters et peut prendre là aussi jusqu'à plus de 2 ans. C'est un domaine d'application de très nombreuses techniques de traitement du signal qui profite pleinement des grands progrès réalisés ces dernières décennies dans en informatique.

L'interprétation est généralement effectuée directement au sein des entreprises pétrolières clientes. En associant les données de forages, des géologues estiment les probabilités de trouver des combustibles fossiles et guident donc le choix des opérations de forage postérieures.

La sismique par réfraction[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Réfraction.

La sismique par réfraction utilise la propagation des ondes le long des interfaces entre les niveaux géologiques. Cette méthode convient en particulier à certaines applications de génie civil et d'hydrologie. Elle permet d'estimer le modèle de vitesse et le pendage des couches. Elle est actuellement limitée dans le domaine pratique a des objectifs dont la profondeur est inférieure à 300 m, mais elle est à l'origine de la découverte en 1956 du gisement de pétrole d'Hassi-Messaoud, le plus important d'Afrique, à une profondeur moyenne de 3 300 mètres.

En mer[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Sismique marine.

Notamment pour la prospection pétrolière, on utilise des canons à air comprimé, canons à eau ou des vibrateurs acoustiques pour produire des ondes d'explosion, et des hydrophones ou autres capteurs sismiques répartis le long de câbles (par exemple tirés par un navire) pour former des antennes acoustiques linéaires, souvent dites « streamers » ou « flûtes sismiques ».

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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