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Aux débuts de l’exploration pétrolière, on pouvait se contenter de forer les pièges visibles en surface, en général des anticlinaux (bombements des couches géologiques dans le sous-sol). Mais on s’est très vite rendu compte que cela ne suffisait plus : beaucoup de structures sont masquées par les dépôts de sédiments qui les ont recouvertes après la phase de mouvements qui ont créé le piège.
De plus, les pièges situés sous la mer sont complètement invisibles à l’œil.
A partir des années 1930 s’est développée la méthode miracle : la sismique réflexion. Son principe est simple : on envoie des ondes dans le sol, provoquées par une explosion ou une masse tombant sur le sol. Ces vibrations se déplacent dans toutes les directions. Quand elles rencontrent une couche géologique, une partie des ondes se réfléchissent (comme sur un miroir) et repartent vers la surface, et une autre partie d’entre elles se réfracte, continuant à aller plus profondément. Et ainsi de suite.
En plaçant des récepteurs très sensibles (les géophones) à distance de l’émetteur, on récupère et on enregistre donc toute une série complexe d’ondes. Les premières à arriver sont celles qui se sont déplacées en surface, puis viennent celles qui se sont réfléchies sur la première couche géologique, puis celles réfléchies sur la suivante, et ainsi de suite. On mesure de la sorte le temps qu’a mis une onde réfléchie sur une couche géologique pour se déplacer de l’émetteur au récepteur. En déplaçant émetteur et récepteur de nombreuses fois, on parvient à construire une image en temps et à deux dimensions (2D) du sous-sol et des couches géologiques. |
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| Camions vibrateurs lors d'une opération sismique dans le champ de Kkaryaga (Russie arctique).
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| Vue d’un géophone et d’un boîtier de collecte lors d’une campagne sismique. |
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On émet ensuite des hypothèses sur les vitesses de propagation des ondes dans les différentes couches, ce qui permet de construire une image en profondeur, celle qui intéresse le plus les géologues et les foreurs. A partir de cette image, on réalise ensuite une coupe géologique plus parlante.
En utilisant toute la série de ces images 2D en temps et en profondeur, on dresse des cartes du sous-sol pour évaluer les pièges à hydrocarbures. |
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| Ouvriers dans les marécages dans le cadre d'une campagne sismique (Gabon). |
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Afin d’obtenir une image plus précise et plus fiable du sous-sol, on emploie la technique de la sismique 3D plus chère, mais beaucoup plus efficace que la 2D. Elle permet même souvent de repérer directement les hydrocarbures dans les couches géologiques. Les récepteurs sont placés en nappes afin de construire une image du sous-sol en volume (en trois dimensions).
La technique de la sismique 4D va plus loin encore, en faisant intervenir la quatrième dimension : le temps. Sur un gisement en production, on effectue plusieurs enregistrements successifs de sismique 3D, à intervalles de temps réguliers. La comparaison des enregistrements permet ensuite de suivre l’évolution du gisement pendant sa production.
En mer, l’enregistrement sismique se fait à partir d’un bateau traînant derrière lui un chapelet de récepteurs flottants, les hydrophones. C’est plus facile qu’à terre parce qu’il n’y a pas d’obstacle naturel au déplacement de l’émetteur et des récepteurs d’ondes. |
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| Acquisition sismique en mer dans la champ de Palanca (Angola). |
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Le traitement informatique des ondes sismiques enregistrées est extrêmement complexe et nécessite des capacités de calcul très importantes. Seuls les progrès de l’informatique autorisent ce type d’opération. La puissance informatique utilisée est en effet semblable à celle utilisée pour obtenir la météo.
Le résultat du traitement informatique donne une imagerie du sous-sol en deux ou trois dimensions.
L’intégration de ces données par les géophysiciens est faite grâce à des logiciels très sophistiqués qui les aident à reconstituer les formes et les propriétés physiques des couches géologiques.
Grâce à des lunettes appropriées, la vision virtuelle en 3D du sous-sol permet aux interprétateurs de mieux comprendre la géométrie du sous-sol. |
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Le CSTJF (centre scientifique et technique Jean Feger) est un centre de recherche spécialisé dans la recherche géologique et les hydrocarbures.
Vue sur la salle de géovision (en 3D). |
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L’imagerie sismique est malheureusement imparfaite et jamais fiable à 100 %. Des problèmes peuvent se poser à l’enregistrement. On rencontre des difficultés d’accès dans les zones montagneuses ou les forêts tropicales (ce qui ralentit les opérations !). Par ailleurs les terrains de surface molle et hétérogène génèrent des altérations des ondes souvent difficiles à corriger lors du traitement. Il peut aussi y avoir des images qui ne correspondent pas à la réalité (artefacts) -comme des mirages- dans les sections en profondeur, qui ne sont pas toujours facile à différencier du vrai signal. De plus, le signal s’atténue avec la profondeur (plus il a de chemin à parcourir, plus il perd en énergie !). Enfin les vitesses sismiques ne sont pas connues avec précision, surtout dans les zones peu forées où elles n’ont pas pu être mesurées. Cela peut entraîner des erreurs dans les coupes sismiques et les cartes en profondeur. |
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