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 :
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 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 traitement 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 :
La dimension du profil sismique : 2D ou 3D ;
L'espacement entre sources et récepteurs (taille du bin) ;
La couverture maximale (nombre de fois qu'une zone de la sous-surface est "éclairée").
Les données sismiques subissent ensuite de complexes traitements informatiques. 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 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 en informatique.
Dans le domaine de la recherche pétrolière, l'interprétation est généralement effectuée directement au sein des entreprises 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
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 à 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.
Sismique de puits
La sismique réflexion de surface fournit une image en temps du sous-sol. Pour obtenir un calage en profondeur plus précis que celui obtenu en utilisant les vitesses déduites des données sismiques, les géophysiciens utilisent des données de puits telles que carottage sismique et diagraphie sonique, et plus récemment le profil sismique vertical (PSV). La nécessité de mieux connaître les réservoirs pour les exploiter de façon optimale a conduit les géophysiciens à développer des techniques particulières de sismique de puits à plus haute résolution que la sismique conventionnelle de surface1.
En mer
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 ».
La sismique marine (aspect structural de la localisation du piège) peut-être complétée le cas échéant par une technique électromagnétique (aspect pétrologique donné par l'évaluation de la conductivité électrique : électro-faciès) qui permet de déceler la présence ou non d'hydrocarbures. Ainsi près de 80 % des gisements de pétrole sont ainsi détectés par ces deux méthodes associées. Cette investigation multi-physique permet de diminuer drastiquement le nombre de forages d'exploration (wildcats) et les risques d'accidents associés
RSS-NMR versus sismique de Reflexion
Si on doit comparer les deux systèmes, ce sont des technologies qui ne rivalisent en rien, la nouvelle RSS-NMR surpasse les anciennes sismiques , comme c'est le cas dans tous les domaines de pointe .
A titre de comparaison, prenons la technologie sismique utilisée par toutes les sociétés d’exploration pétrolière. Les équipements sismiques génèrent un signal de haute puissance dirigé vers le sol. D’une part, ce signal puissant ne véhicule aucune information et, d’autre part, il se dissipe dans toutes les directions et doit donc être très puissant pour atteindre les profondeurs. Lorsqu’il atteint la limite de profondeur, il est réfléchi et récupéré par les récepteurs en surface.
Resultats
Le signal qui ne pénètre pas à l’intérieur de la substance est considéré comme une anomalie. Une interprétation approfondie des données obtenues est alors nécessaire. Nous discutons avec de nombreux interprètes qui ont des opinions différentes sur le même objet. C'est-à-dire qu'un certain type d'anomalie est découvert, qui peut ou non être un dépôt. Seuls des forages peuvent confirmer la présence du gisement. Les statistiques indiquent que seulement 30% des puits atteignent l'objectif, c'est-à-dire que l'efficacité sismique n'est pas supérieure à ce pourcentage. La principale propriété de la sismique est la réflexion.
Comment fonctionne la technologie RSS/NMR ?
L'émetteur envoie un signal à bande étroite spécifique à la substance (pétrole, gaz), c'est-à-dire que le signal comprend des informations sur la substance recherchée. Le signal est réémis lorsqu'il atteint la cible et en surface nous recevons à nouveau, avec certitude, des informations sur la présence de pétrole ou de gaz. Ce phénomène est appelé résonance de la substance recherchée. Nous n'avons pas besoin d'interprétation, c'est une découverte directe du gisement. La précision est de 90 %.
Principes de base
- La sismique de réflexion est le processus de réflexion des anomalies qui seront interprétées ultérieurement.
- La RSS/RMN est au contraire un signal de confirmation par résonance de la substance recherchée.
- Sachant que la RSS, est le processus de résonance d'images satellite dans un réacteur nucléaire
- Et la NMR est le processus de résonance dans le champ pétrolier.
Sismique de Reflexion
Processus et méthodologie (bureau et terrain)
A titre de comparaison, la technologie sismique couramment utilisée par les sociétés d’exploration pétrolière est la sismique de reflexion dont les principales caractéristiques de la sismique sont :
- L'équipement sismique génère un signal de haute puissance dirigé vers le sous-sol .
- Ce signal puissant ne transmet aucune information.
- Ce signal se dissipe dans toutes les directions et doit donc être très puissant pour atteindre les profondeurs tres loin de la surface.
- Lorsqu'elle atteint un obstacle souterrain, elle est réfléchie et captée par les récepteurs (géophones).
- Une interprétation approfondie des données est alors nécessaire, ce qui prend beaucoup de temps et peut également générer des erreurs.
- La sismique réflexion 2D est archaïque, 70 % des domaines explorés dans le monde reposent sur cette technique. Pour cette raison, la réexploration des champs matures à l’aide de la technologie RSS/NMR constitue une alternative pour prolonger la durée de vie utile du champ pétrolier.
Investissement nécessaire aux projets de sismique de réflexion
Les moyens à mettre en œuvre pour une sismique réflexion sont :
- Travail administratif et de cabinet
Un projet sismique est très lourd car il faut avoir des permis, des EIA, et se conformer aux procédures et normes établies avant d'entrer dans la zone, et parfois on ne peut pas entrer dans la zone parce qu'il s'agit d'un parc naturel, ou parce que la géographie et le relief ne le permettent pas. La situation politique, sociale ou sécuritaire publique (guérilla, trafic de drogue) est également une limitante.
Ces travaux de bureau sont très intenses et nécessitent plus de travail de la part du personnel lors du démarrage et de la gestion du projet. La situation sur place (zone narco) est aussi une limitante pour des raisons de sécurité. De très gros moyen mis en place lors de la sismique proprement dite pour l’installation des lignes, le vibrage ou l’explosion, la recollection des lignes et le traitement en laboratoire. Un long temps d’interprétation et des résultats qui varient d’un spécialiste a un autre.
La différence entre les méthodes à distance existantes dans diverses entreprises et notre méthode RSS-NMR est simple, on confirme la présence du produit recherché dans le bloc a explorer. A titre de comparaison, prenons la technologie sismique utilisée par toutes les sociétés d’exploration
pétrolière. Les machines sismiques génèrent un signal de grande puissance dirigé vers le sol. D’une part, ce signal puissant ne véhicule aucune information, et d’autre part, il se dissipe dans toutes les directions et doit donc être très puissant pour atteindre les profondeurs. Lorsqu'il atteint la limite des deux milieux souterrains, il est réfléchi et capté par les récepteurs en surface. (Le signal sans visage ne pénètre pas à l'intérieur de la substance, c'est une anomalie). Et puis une longue interprétation des données est nécessaire. Nous avons discuté avec de nombreux interprètes qui ont des opinions différentes sur le même objet. C'est-à-dire qu'une sorte d'anomalie est révélée. Ce qui peut être un dépôt ou non. Seuls des forages peuvent confirmer la présence du gisement. Les statistiques indiquent que seuls 3 ou 4 puits ont atteint la cible. L'efficacité de la sismique ne dépasse pas 30 à 35 %. La principale propriété de la sismique est la réflexion.