CA1108741A - Determination du pendage lateral de couches souterraines - Google Patents
Determination du pendage lateral de couches souterrainesInfo
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- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif et une méthode de prospection sismique permettant de déterminer le pendage latéral de couches souterraines d'un milieu réfléchissant les ondes acoustiques par rapport au plan d'un profil sismique. On émet, par un dispositif d'émission, des ondes acoustiques émises successivement suivant plusieurs diagrammes de directivité différents dans le milieu à explorer, on reçoit les ondes réfléchies par des couches réfléchissantes du milieu en une pluralité de points de réception disposés suivant un alignement sensiblement parallèle au plan du profil, on enregistre ensuite les échos sur les couches réfléchissantes des ondes acoustiques transmises suivant chacun des diagrammes de directivité et on traite finalement les signaux enregistrés. Le traitement des signaux enregistrés comporte une première combinaison suivant une loi déterminée des intensités acoustiques transmises, relevées pour chaque direction d'émission dans chacun des diagrammes de directivité du dispositif d'émission, une seconde combinaison, effectuée en respectant une loi identique, des valeurs respectives d'au moins un paramètre représentatif de l'intensité des ondes acoustiques réfléchies, inscrit sur les enregistrements correspondant aux différents diagrammes de directivité et la comparaison des. résultats des deux combinaisons.
Description
~)8 ~41 :` ' -.
L~inventiorl se rapporte à une methocle db prospectioll si5mique du sous-sol permettant de détrrminer le pendage de couches souterraines et a un dispo_ sitif pour sa mise en oeuvre.
~ Plus précisément, l'invention concerne une méthode pour déterminer -` 5 le pendage latéral de couches réfléchissant les ondes acoustiques par rapport au plan d~un profil sismique.
! Suivant les méthodes classiques de prospection sismique, un émetteur --. . .
dlondes sismiques et un récepteur comportant une pluralité de capteurs sont disposés sensiblement en alignement dans le plan du profil sismique à étudier.
Des ébranlements sismiques sont èngendrés dans le sol, se propagent, se réflé-, c~issent sur des couches réfléchissantes désignées communément par~ réflecteurs ou miroirs et sont captés par le récepteur. Chaque plan de propagation défini par l~emplacement d~émission, les emplacements de réception et l'emplacement de . .
réflexion des ondes sismiques sur un réflecteur, est perpendiculaire audit réflecteur et le coupe suivant une droite.
i. ' . : .'. .
Les méthodes sismiques classiques permettent, par analyse des enre-gistrements des ondes sismiques captées, de déterminer le pendage longitudinal des réflecteurs, c~est-à-dire l~angle fDrmé par la droite d~intersection avec l'horizDntale. Par contre, aucun renseignement concernant l'angle de p~ndage ~ ..... .
latéral des réflecteurs, c~est-à-dire l'angle formé par chaque plan de propaga-tion et le plan vertical, ne peut être obtenu à partir de ces enregistrements.
Des méthodes de prospection sismique développées plus récemment par-me~tent d'obtenir une représentation tri-dimensionnelle du sous-sol. Ces méthodes consistent essentiellement à engendrer des ébranlements sismiques æuccessivement en une plurPlité d ! emplacements situés de part`et d'autre d'un ~` alignement de capteurs, à recevoir sur les capteurs les échos des ébranle-ments successivement émis sur les différents réflecteurs et à enregistrer les signaux engendrés par les capteurs en réponse ~ ces échos. A chaque couple :
emplace~ent d'émission-emplacement de réception, correspond une série de points de réflexion. Une trace d'enregistrèment est associée à chaque série de points.
' En modi~iant la disposition relative des emplacements d'émission par rapport aux emplacements de réception, on peut obtenir un très grand nombre .
. , ' ~
,~
.. . . .
~ 8741 d'enregistrements représentatifs d'un volume de terrain. On effectue sur ces traces enregistrees les traitements habituels:
corrections et corrélations pour ameliorer le rapport signal sur bruit. La comparaison des enregistrements après traitement permet d'obtenir une representation de la configuration de chaque couche réflectrice et par conséquent de determiner son pendage.
L'inconvénient des méthodes de traitement anterieures réside dans le fait qu'elles ne peuvent être mises en oeuvre qu'en utilisant des ordinateurs munis de logiciels tres impor-tants. L'exploitation des r~sultats necessite un travail im-portant d'essais et de mise au point.
La methode de prospection sismique selon l'invention permet de determiner le pendage lateral de couches souterraines d'un milieu reflechissant les ondes acoustiques par rapport au plan de profil sismique. Cette methode comporte l'utilisation d'un dispositif d'émission d'ondes acoustiques dont le diagramme de directivité peut prendre des con~igurations differentes.
Elle est caractér-isee en ce qu'elle comporte:
- l'emission sequentielle par le dispositif d'émission - d'ondes acoustiques suivant plusieurs diagrammes de directivite differents predetermines;
- la reception etl'enregistrement sequentiels des signaux correspondant respectivement aux échos sur les couches souterraines des ondes acoustiques sequentiellement transmises;
et - le traitement des signaux enregistres comportant une combinaison suivant une loi determinee des valeurs respecti-ves d'au moins un paramètre representatif de l'intensite des ondes acoustiques refléchies, lues sur les enregistrements correspondant aux differents diagrammes de directivite successifs
L~inventiorl se rapporte à une methocle db prospectioll si5mique du sous-sol permettant de détrrminer le pendage de couches souterraines et a un dispo_ sitif pour sa mise en oeuvre.
~ Plus précisément, l'invention concerne une méthode pour déterminer -` 5 le pendage latéral de couches réfléchissant les ondes acoustiques par rapport au plan d~un profil sismique.
! Suivant les méthodes classiques de prospection sismique, un émetteur --. . .
dlondes sismiques et un récepteur comportant une pluralité de capteurs sont disposés sensiblement en alignement dans le plan du profil sismique à étudier.
Des ébranlements sismiques sont èngendrés dans le sol, se propagent, se réflé-, c~issent sur des couches réfléchissantes désignées communément par~ réflecteurs ou miroirs et sont captés par le récepteur. Chaque plan de propagation défini par l~emplacement d~émission, les emplacements de réception et l'emplacement de . .
réflexion des ondes sismiques sur un réflecteur, est perpendiculaire audit réflecteur et le coupe suivant une droite.
i. ' . : .'. .
Les méthodes sismiques classiques permettent, par analyse des enre-gistrements des ondes sismiques captées, de déterminer le pendage longitudinal des réflecteurs, c~est-à-dire l~angle fDrmé par la droite d~intersection avec l'horizDntale. Par contre, aucun renseignement concernant l'angle de p~ndage ~ ..... .
latéral des réflecteurs, c~est-à-dire l'angle formé par chaque plan de propaga-tion et le plan vertical, ne peut être obtenu à partir de ces enregistrements.
Des méthodes de prospection sismique développées plus récemment par-me~tent d'obtenir une représentation tri-dimensionnelle du sous-sol. Ces méthodes consistent essentiellement à engendrer des ébranlements sismiques æuccessivement en une plurPlité d ! emplacements situés de part`et d'autre d'un ~` alignement de capteurs, à recevoir sur les capteurs les échos des ébranle-ments successivement émis sur les différents réflecteurs et à enregistrer les signaux engendrés par les capteurs en réponse ~ ces échos. A chaque couple :
emplace~ent d'émission-emplacement de réception, correspond une série de points de réflexion. Une trace d'enregistrèment est associée à chaque série de points.
' En modi~iant la disposition relative des emplacements d'émission par rapport aux emplacements de réception, on peut obtenir un très grand nombre .
. , ' ~
,~
.. . . .
~ 8741 d'enregistrements représentatifs d'un volume de terrain. On effectue sur ces traces enregistrees les traitements habituels:
corrections et corrélations pour ameliorer le rapport signal sur bruit. La comparaison des enregistrements après traitement permet d'obtenir une representation de la configuration de chaque couche réflectrice et par conséquent de determiner son pendage.
L'inconvénient des méthodes de traitement anterieures réside dans le fait qu'elles ne peuvent être mises en oeuvre qu'en utilisant des ordinateurs munis de logiciels tres impor-tants. L'exploitation des r~sultats necessite un travail im-portant d'essais et de mise au point.
La methode de prospection sismique selon l'invention permet de determiner le pendage lateral de couches souterraines d'un milieu reflechissant les ondes acoustiques par rapport au plan de profil sismique. Cette methode comporte l'utilisation d'un dispositif d'émission d'ondes acoustiques dont le diagramme de directivité peut prendre des con~igurations differentes.
Elle est caractér-isee en ce qu'elle comporte:
- l'emission sequentielle par le dispositif d'émission - d'ondes acoustiques suivant plusieurs diagrammes de directivite differents predetermines;
- la reception etl'enregistrement sequentiels des signaux correspondant respectivement aux échos sur les couches souterraines des ondes acoustiques sequentiellement transmises;
et - le traitement des signaux enregistres comportant une combinaison suivant une loi determinee des valeurs respecti-ves d'au moins un paramètre representatif de l'intensite des ondes acoustiques refléchies, lues sur les enregistrements correspondant aux differents diagrammes de directivite successifs
2 -et la comparaison entre les résultats de cette combinaison et ceux d'une autre combinaison effectuée suivant une loi identique, des intensités acoustiques transmlses,relevées pour chaque direction d'émission dans chacun des diagrammes de directivité
prédéterminés du dispositif d'émission.
: L'intensité peut être représentée sous la forme de la valeur absolue moyenne ou la valeur quadratique moyenne de :. l'amplitude des signaux enregistrés sur un intervalle de temps sensiblement égal à la durée d'émission.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode apparaltront à la lecture de la description et en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 représente un schéma du système d'émis-sion dans un cas général;
. _ _ . _ , _ . ., _ , . . , . _ _ . . . ~ ,, .
.
. ' .
` '~ 3.~4~
- la figure 2A représente un mods préféré-de réalisatiDn du dispositif d'~mission comportant un nombre pair 2m de sources distinctes ;
- la figure 2~ représente un mode prsféré de réalisation du dispositif d'émission comportant un nombre impair 2m ~ 1 de sources distinctes ;
- la figure 3 représente deux diagrammes de directivité distincts du dis-positif d'émission ;
- là figure 4 représente un exemple particulier de réalisation du mode - préféré de realisation de la figure 2A ;
- la figure 5 représente les diagrammes de directivité du dispositif de là
figure 4 ;
- la figure 6 illustre une fonction représentative de la différence entre les deux diagrammes de directivité représentés à la figure 5, et - la figure 7 représente un mode de réalisation général d'un système de mise en oeuvre de la méthode.
' lS Suivant le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif de réception comporte un ensemble récepteur R constitué par un grand nombre de capteurs disposés sensiblement en alisnement. Dans le cas où le dispositif selon l'invention est utilisé pour la prospection sismique marine, les capteurs sont disposés dans une gaîne ou flûte sismique tractée derrière un navire.
L'alignement de capteurs matérialise la trace d'un plan vertical de référence X'X sensiblement parallèle au profil sismique à étudier. ~
Le dispositif d'émissio~n E est disposé de préférence transversalement par rapport au plan du profil. Il émet de maniere directive des ondes acous-tiques dans le m_lieu à explDrer. On peut donner à son diagramme de directivité,dans un plan perpendiculaire au plan du profil, plusieurs configurations ou orientations differentes.
. . -Il peut être constitué, par exemple, par une pluralité de sourcEs disposées 3 des distances différentes du plan du profil. De préference, on utilise des sources émettant des ondes acoustiques sous la forme d'impulsion~
acoustiques de courte durée, telles que par exemple des sources d'impulsions acoustiques par implosion ou encore des étinceleurs, des canons à air ou des explosifs.
Le dispositif d'~mission comporte, dans le cas général, un nombre m ~ 8741 de couples de sources (El, E 1)' (E2, 2 m m sources de chaque couple étant disposées symétriquement par rapport à un point de référence T (figure 2A) qui peut être situé dans le plan du profil X'X. Les sources sont disposées en alignement et de préférence suivant une direction sensi-blement orthogonale à l'alignement de capteurs mais cette disposition n'est pas limitative. Les sources El, E2 ~ Em et leurs symetriques sont disposées respectivement à des distances dl, d2 ~ dm du point de référence T.
; 10 Les sources constituant le dispGsitif d'émission sont déclenchées en séquence.
On désigne par temps moyen d'émission d'un couple de sources la demi-somme des temps d'émission comptés par rapport à une origine des temps arbitraire. Les couples de sources sont déclenchés de telle sorte qu'on puisse leur at-tribuer le même temps moyen d'émission.
Suivant une variante du mode de réalisation pré-cédent, on dispose à l'emplacement du point de référence une source supplémentaire Em + 1 (figure 2B). On convient alors de choisir l'instant de déclenchement de la source E + 1 qui est placée ou peut être placée au point T comme origine des temps.
Ainsi, si les instants de déclenchement des sources E1, E2 ~ Em sont décalés respectivement d'intervalles de temps ( - ~tl), ( - At2) ... ( - ~t ), par rapport à l'instant initial de déclenchement de la source placée au point T, les sources symétriques des précédentes par rapport à ce point, sont successivement déclenchées avec les décalages de temps respectifs +Atl, +at2 ~ +~tm par rapport à cet instant initial.
Le déclenchement des sources suivant une premi~re séquence, d'intervalles de temps ~tl, ~t2 ~ tm~ a pour _4_ .
effet de rendre directif le diagramme d'emission du dispositif et de lui donner une premiere configuration ou oricntation.
.~
'~ Le declenchement des sources suivant une autre sequence d'in-tervalles de temps differents modifie la configuration ou orientation du diagramme de directivite du dispositif d'emis-sion. De ce fait, on peut disposer d'un dispositif d'émission possédant p diagrammes de directivité différents correspondant à un nombre identique p de séquences d'intervalles de temps de déclenchement ~tl, ~t2 ... atm différents.
On désignera ci-apres par tir le declenchement decale de l'ensemble des sources constituant le dispositif d'emission suivant une quelconque séquence d'intervalles de temps atl, ~t2 ~tm et par point de tir l'emplacement T où
se trouve l'intersection de l'alignement de sources et de l'alignement de capteurs à l'instant initial qui est comme on le rappelle l'instant de declenchement de la source qui est placée, ou peut être placee, au point T.
Dans le cas de la prospection sismique terrestre, les sources et le dispositif de reception R sont installes en position fixe aux instants ou les tirs sismiques sont effectues. Le point de tir~est, dans ce cas, le point du sol ` a l'aplomb de l'intersection entre l'alignement des capteurs et l'alignement des sources.
Les sources etant disposees en alignement et le point T choisi dans le plan du profil, on realise un premier tir en choisissant un premier ensemble de valeurs ~tl, ~t2 ...
...~tm et en veillant a ce que les temps moyens d'émission de tous les couples de sources soient identiques. on procede alors a l'enregistrement des echos des ondes acoustiques emises. Puis on realise successivement (p-l) autres tirs en changeant à chaque fois la séquence d'intervalles de temps tl, At2 ... atm de maniere a obtenir à chaque fois un dia-_5_ .
gramme de directivité différent et on effectue les enregis-trements correspondants.
On déplace ensuite l'ensemble de sources et on les dispose en alignement passant successivement par d'autres points T choisis dans le plan du profil. En chaque point on réalise p tirs successifs en appliquant les mêmes séquences d'intervalles de temps de déclenchement que celles appliquées au cours des tirs effectués au point de tir précédent. Il en resulte que le diagramme d'emission des sources est iden-tique pour tous les tirs dont les numeros d'ordre diffèrentd'un multiple de p.
Dans le cas de la prospection sismique marine, le dispositif de reception R et le dispositif d'emission E sont tractés derrière un navire progressant de maniere continue le long d'une route parallele au profil à étudier. Le point T se déplace continuellement et, a intervalles reguliers le long du profil, on effectue successivement des tirs en changeant a chaque fois de séquence d'intervalles de temps at1, at2 ... ~t de manière à associer à chaque emplacement du point T un diagramme de directivité différent.
Comme précédemment, la période de répétition des tirs ayant même diagramme de directivité est p et tous les tirs dont les numéros d'ordre diffèrent d'un multiple de p ont même diagramme de directivité.
De préférence, les enregistrements sont effectués en couverture multiple d'ordre n selon une méthode bien connue.
Cela signifie essentiellement que les traces enregistrées peuvent être classées par groupe de n traces de façon que toutes les traces d'un même groupe correspondent à des enre-gistrements d'ondes acoustiques réfléchies sensiblement parle même point M d'une surface réfléchissante. Le point M
est communément designé par point-miroir.
'U! -6-7~1 On démontre qu'en remplaçant par leur somme les n traces de chaque groupe on divise par ~ le niveau du bruit aléatoire sur les traces d'enregistrement. Ce procédé est plus amplement décrit dans le brevet US n 2 732 906.
L'opération de couverture multiple comporte, dans la méthode selon l'invention, la sélection parmi les traces d'enregistrement successives effectuees en changeant cycli-quement a chaque tir le diagramme de directivité du dispositif d'émission de celles qui correspondent ~ la meme configuration ou orientation de ce diagramme. Si p est le nombre de confi-gurations ou orientations, on selectionne p groupes de traces et on effectue sur les traces de chaque groupe une couverture : multiple d'ordre n/p.
Une fois effectué le traitement facultatif de cou-verture multiple, on obtient un nombre p d'ensembles de traces, chacun d'eux étant associé a un diagramme de directivité dif-férent. On procede alors a une opération de traitement per-mettant de déterminer le pendage latéral de couches réfléchis-santes.
On suppose que le dispositif d'émission comporte un nombre p de diagrammes de directivité différents dans le plan OYZ perpendiculaire au plan du profil et que deux quel-conques d'entre eux Ai et Aj sont représentés sur la figure
prédéterminés du dispositif d'émission.
: L'intensité peut être représentée sous la forme de la valeur absolue moyenne ou la valeur quadratique moyenne de :. l'amplitude des signaux enregistrés sur un intervalle de temps sensiblement égal à la durée d'émission.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode apparaltront à la lecture de la description et en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 représente un schéma du système d'émis-sion dans un cas général;
. _ _ . _ , _ . ., _ , . . , . _ _ . . . ~ ,, .
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. ' .
` '~ 3.~4~
- la figure 2A représente un mods préféré-de réalisatiDn du dispositif d'~mission comportant un nombre pair 2m de sources distinctes ;
- la figure 2~ représente un mode prsféré de réalisation du dispositif d'émission comportant un nombre impair 2m ~ 1 de sources distinctes ;
- la figure 3 représente deux diagrammes de directivité distincts du dis-positif d'émission ;
- là figure 4 représente un exemple particulier de réalisation du mode - préféré de realisation de la figure 2A ;
- la figure 5 représente les diagrammes de directivité du dispositif de là
figure 4 ;
- la figure 6 illustre une fonction représentative de la différence entre les deux diagrammes de directivité représentés à la figure 5, et - la figure 7 représente un mode de réalisation général d'un système de mise en oeuvre de la méthode.
' lS Suivant le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif de réception comporte un ensemble récepteur R constitué par un grand nombre de capteurs disposés sensiblement en alisnement. Dans le cas où le dispositif selon l'invention est utilisé pour la prospection sismique marine, les capteurs sont disposés dans une gaîne ou flûte sismique tractée derrière un navire.
L'alignement de capteurs matérialise la trace d'un plan vertical de référence X'X sensiblement parallèle au profil sismique à étudier. ~
Le dispositif d'émissio~n E est disposé de préférence transversalement par rapport au plan du profil. Il émet de maniere directive des ondes acous-tiques dans le m_lieu à explDrer. On peut donner à son diagramme de directivité,dans un plan perpendiculaire au plan du profil, plusieurs configurations ou orientations differentes.
. . -Il peut être constitué, par exemple, par une pluralité de sourcEs disposées 3 des distances différentes du plan du profil. De préference, on utilise des sources émettant des ondes acoustiques sous la forme d'impulsion~
acoustiques de courte durée, telles que par exemple des sources d'impulsions acoustiques par implosion ou encore des étinceleurs, des canons à air ou des explosifs.
Le dispositif d'~mission comporte, dans le cas général, un nombre m ~ 8741 de couples de sources (El, E 1)' (E2, 2 m m sources de chaque couple étant disposées symétriquement par rapport à un point de référence T (figure 2A) qui peut être situé dans le plan du profil X'X. Les sources sont disposées en alignement et de préférence suivant une direction sensi-blement orthogonale à l'alignement de capteurs mais cette disposition n'est pas limitative. Les sources El, E2 ~ Em et leurs symetriques sont disposées respectivement à des distances dl, d2 ~ dm du point de référence T.
; 10 Les sources constituant le dispGsitif d'émission sont déclenchées en séquence.
On désigne par temps moyen d'émission d'un couple de sources la demi-somme des temps d'émission comptés par rapport à une origine des temps arbitraire. Les couples de sources sont déclenchés de telle sorte qu'on puisse leur at-tribuer le même temps moyen d'émission.
Suivant une variante du mode de réalisation pré-cédent, on dispose à l'emplacement du point de référence une source supplémentaire Em + 1 (figure 2B). On convient alors de choisir l'instant de déclenchement de la source E + 1 qui est placée ou peut être placée au point T comme origine des temps.
Ainsi, si les instants de déclenchement des sources E1, E2 ~ Em sont décalés respectivement d'intervalles de temps ( - ~tl), ( - At2) ... ( - ~t ), par rapport à l'instant initial de déclenchement de la source placée au point T, les sources symétriques des précédentes par rapport à ce point, sont successivement déclenchées avec les décalages de temps respectifs +Atl, +at2 ~ +~tm par rapport à cet instant initial.
Le déclenchement des sources suivant une premi~re séquence, d'intervalles de temps ~tl, ~t2 ~ tm~ a pour _4_ .
effet de rendre directif le diagramme d'emission du dispositif et de lui donner une premiere configuration ou oricntation.
.~
'~ Le declenchement des sources suivant une autre sequence d'in-tervalles de temps differents modifie la configuration ou orientation du diagramme de directivite du dispositif d'emis-sion. De ce fait, on peut disposer d'un dispositif d'émission possédant p diagrammes de directivité différents correspondant à un nombre identique p de séquences d'intervalles de temps de déclenchement ~tl, ~t2 ... atm différents.
On désignera ci-apres par tir le declenchement decale de l'ensemble des sources constituant le dispositif d'emission suivant une quelconque séquence d'intervalles de temps atl, ~t2 ~tm et par point de tir l'emplacement T où
se trouve l'intersection de l'alignement de sources et de l'alignement de capteurs à l'instant initial qui est comme on le rappelle l'instant de declenchement de la source qui est placée, ou peut être placee, au point T.
Dans le cas de la prospection sismique terrestre, les sources et le dispositif de reception R sont installes en position fixe aux instants ou les tirs sismiques sont effectues. Le point de tir~est, dans ce cas, le point du sol ` a l'aplomb de l'intersection entre l'alignement des capteurs et l'alignement des sources.
Les sources etant disposees en alignement et le point T choisi dans le plan du profil, on realise un premier tir en choisissant un premier ensemble de valeurs ~tl, ~t2 ...
...~tm et en veillant a ce que les temps moyens d'émission de tous les couples de sources soient identiques. on procede alors a l'enregistrement des echos des ondes acoustiques emises. Puis on realise successivement (p-l) autres tirs en changeant à chaque fois la séquence d'intervalles de temps tl, At2 ... atm de maniere a obtenir à chaque fois un dia-_5_ .
gramme de directivité différent et on effectue les enregis-trements correspondants.
On déplace ensuite l'ensemble de sources et on les dispose en alignement passant successivement par d'autres points T choisis dans le plan du profil. En chaque point on réalise p tirs successifs en appliquant les mêmes séquences d'intervalles de temps de déclenchement que celles appliquées au cours des tirs effectués au point de tir précédent. Il en resulte que le diagramme d'emission des sources est iden-tique pour tous les tirs dont les numeros d'ordre diffèrentd'un multiple de p.
Dans le cas de la prospection sismique marine, le dispositif de reception R et le dispositif d'emission E sont tractés derrière un navire progressant de maniere continue le long d'une route parallele au profil à étudier. Le point T se déplace continuellement et, a intervalles reguliers le long du profil, on effectue successivement des tirs en changeant a chaque fois de séquence d'intervalles de temps at1, at2 ... ~t de manière à associer à chaque emplacement du point T un diagramme de directivité différent.
Comme précédemment, la période de répétition des tirs ayant même diagramme de directivité est p et tous les tirs dont les numéros d'ordre diffèrent d'un multiple de p ont même diagramme de directivité.
De préférence, les enregistrements sont effectués en couverture multiple d'ordre n selon une méthode bien connue.
Cela signifie essentiellement que les traces enregistrées peuvent être classées par groupe de n traces de façon que toutes les traces d'un même groupe correspondent à des enre-gistrements d'ondes acoustiques réfléchies sensiblement parle même point M d'une surface réfléchissante. Le point M
est communément designé par point-miroir.
'U! -6-7~1 On démontre qu'en remplaçant par leur somme les n traces de chaque groupe on divise par ~ le niveau du bruit aléatoire sur les traces d'enregistrement. Ce procédé est plus amplement décrit dans le brevet US n 2 732 906.
L'opération de couverture multiple comporte, dans la méthode selon l'invention, la sélection parmi les traces d'enregistrement successives effectuees en changeant cycli-quement a chaque tir le diagramme de directivité du dispositif d'émission de celles qui correspondent ~ la meme configuration ou orientation de ce diagramme. Si p est le nombre de confi-gurations ou orientations, on selectionne p groupes de traces et on effectue sur les traces de chaque groupe une couverture : multiple d'ordre n/p.
Une fois effectué le traitement facultatif de cou-verture multiple, on obtient un nombre p d'ensembles de traces, chacun d'eux étant associé a un diagramme de directivité dif-férent. On procede alors a une opération de traitement per-mettant de déterminer le pendage latéral de couches réfléchis-santes.
On suppose que le dispositif d'émission comporte un nombre p de diagrammes de directivité différents dans le plan OYZ perpendiculaire au plan du profil et que deux quel-conques d'entre eux Ai et Aj sont représentés sur la figure
3. Les diagra~mes de directivité Ai et Aj etant différents l'un de l'autre, l'energie émise dans une direction quelconque OM lorsque le diagramme de directivité du dispositif corres-pond à la configuration Ai est différente de celle émise - lorsque le diagramme correspond a la configuration Aj, sauf dans un certain nombre de directions telles que ON o~ les diagrammes peuvent être sécants. Connaissant la forme des diagrammes de directivite Ai et Aj du dispositif d'émission -on peut associer ~ chaque direction du demi-plan inférieur : -7-g a l'axe Y' Y un couple de valeurs ai, aj representatives des énergies emises dans ces deux diagrammes.
L'energie reflechie suivant la direction OM et cor-respondant à des ondes acoustiques emises successivement suivant les deux diagrammes de directivite Ai et Aj sera - proportionnelle respectivement aux valeurs ai et aj associees à cette direction. Si on compare les energies des ondes - -reflechies sur les enregistrements correspondant respectivement aux deux diagrammes de directivite, on determine des couples de valeurs d'energie que l'on compare avec les couples de valeurs (ai, aj) associees à chaque direction d'emission-reception. Lorsque l'on trouve une correspondance avec un ~-couple particulier de valeurs (ai, aj)on peut de ce fait dé- ~-terminer que l'energie reçue a été réfléchie par un miroir ayant un pendange latéral ~ correspondant à ce couple parti-culier de valeurs.
Il est clair que c'est le même miroir ou la même partie du miroir qui réfléchit les ondes dont on compare les énergies et que l'on peut ainsi faire abstraction du coef-ficient de réflexion de la couche. Suivant un exemple par-ticulier de realisation, la méthode de prospection sismique selon l'invention est mise en oeuvre en utilisant un dispositif d'emission comportant deux sources d'impulsions acoustiques El, E2 et une flûte sismique tractee derrière un navire non represente (figure 4). Ees deux sources sont maintenues de facon sensiblement symétrique par rapport à un point T du plan du profil et à une distance d de celui-ci pouvant être a titre d'exemple comprise entre 10 et 20 mètres.
En un point de tir T2n du profil, la source El est - 30 déclenchée. Après un intervalle de temps de valeur 2~t, on déclenche la source E2. Le diagramme de directivité du dispositif d'emission dans un plan perpendiculaire au plan . , : ,~, .
du profil correspond pour ce tir au diagramme Al (figure 5).
Le navire ayant progresse, un nouveau tir est ef-fectue en un point T2n + 1 eloigne du point de tir T2 d'une distance D qui peut être de l'ordre de quelques dizaines de metres selon la vitesse d'évolution et/ou l'intervalle de temps choisi entre les tirs successifs.
Mais pour ce tir, c'est la source E2 qui est tout d'abord actionnée puis la source El apres un intervalle de temps identique de 2~t. Le diagramme de directivité A2 du dispositif d'emission, dans un plan perpendiculaire au plan du profil, a sensiblement la même configuration que le diagramme Al mais est orienté symétriquement par rapport à
la verticale OZ.
Au cours des tirs suivants, aux points T2n + 2' T2n + 3, etc... du profil, on inverse à chaque fois l'ordre de tir des deux sources El et E2. Le nombre de configurations p etant égal à 2, le même diagramme de directivite du dis-positif d'émission est obtenu tous les deux tirs. Si n est l'ordre de couverture multiple a l'enregistrement, on separe les enregistrements obtenus successivement en deux groupes correspondant respectivement aux diagrammes de directivité
Al et A2. Pour augmenter le rapport du signal au bruit, on effectue de preference une couverture multiple d'ordre n/2 sur les enregistrements des deux groupes.
Puis on passe ensuite à la comparaison des enregis-trements.
Cette operation est facilitee si, au prealable, on établit une fonction D representative des differences entre les énergies émises suivant les directions d'emission comprises dans les deux diagrammes de directivite Al et A2.
La forme des deux diagrammes étant connue, on mesure les valeurs al et a2 caractéristiques des énergies émises sui-9_ ' ~ . .
. . , .. .: ~: . , :
vant chaque direction OT (figure 5) coupant ces deux dia-grammes et on calcule la difference relative d'amplitude D
dont l'expression est donnée, a titre d'exemple, par la ; relation:
; D ( ) al 2 (I) al 2 dans laquelle ~ est l'inclinaison de OT par rapport à la verticale et représente le pendage latéral du réflecteur H.
La fonction D choisie a pour avantage d'etre sans dimension et antisymétrique par rapport a la variable ~. Il est bien cvident cependant que toute autre fonction D repré-sentative des différences entre les énergies peut être utilisee sans sortir du cadre de l'invention.
Un exemple pratique de courbe representative de la fonction D, en fonction de a, est illustree a la figure 6.
Les deux diagrammes de directivité étant sensiblement symé-triques par rapport à la verticale, la courbe représentative de la fon~tion D est symétrique par rapport à l'origine O et crolt de fa~on monotone lorsque l'angle ~ varie entre les valeurs -~M et +~M~ Pour les valeurs de l'angle a inférieures à -~M ou supérieures à ~M~ la fonction D est décroissante.
Par un choix judicieux du nombre des sources et des intervalles de temps de décalage entre leurs instants ,! de déclenchement, on peut arriver a rejeter la valeur maximale ~M au dela de 60. - -En pratique, le pendage latéral des couches sou-terraines réfléchissantes est toujours inférieur à 60~ et de ce fait on peut faire correspondre a chaque valeur de la fonc-tion D une valeur et une seule de l'angle ~ définissant le pendage latéral.
es opérations de couvertures multiples d'ordre n/2 ayant été effectuées, on mesure sur les deux ensembles d'en-X
registrements résultants les valeurs respectives de paramètrescaractéristiques de l'énergie réfléchie par chaque réflecteur.
Puis on compare ces valeurs en déterminant la valeur de la fonction D en accord, par exemple, avec la relation (1) et l'on en déduit la valeur de l'angle ~ de pendage latéral de chaque réflecteur.
Une source E3 peut être disposee entre les deux sources El et E2 et à egale distance de celles-ci. Dans ce cas, l'instant de declenchement de la source E3 est pris comme origine des temps et les sources El et E2 sont declen-chees symetriquement par rapport à cette origine. L'utilisa-tion d'une troisième source présente l'intérêt pratique d'accro1tre l'énergie acoustique transmise dans le sol chaque tir.
Le dispositif de mise en oeuvre de l'invention ~figure 7) comporte un systeme d'émission 1 adapte à commander les sources utilisees El, E2 ... Em avec des décalages de temps choisis et à définir une échelle ou base de temps pour un système d'enregistrement 2 connecte au dispositif de recep-tion R. Les signaux lus sur les enregistrements effectuessont introduits dans un système de calcul et d'exploitation 3 où les pendages respectifs des réflecteurs souterrains peuvent être calculés en accord avec la méthode selon l'in-vention.
Les paramètres significatifs de l'intensité des réflexions subies par les ondes acoustiques emises peuvent être, ~ titre d'exemple non limitatif, la valeur quadratique moyenne ou la valeur absolue moyenne de l'amplitude des signaux enregistres pendant un intervalle de temps de réfé-rence.
Dans le cas où l'on utilise plusieurs sources déclen-chées en séquence, la durée de l'intervalle de temps de réfé-!
, , _ , . . ' 87~1 rence sera choisi de même ordre que la durée totale des impulsions emises par lesdites sources.
~ ,.
L'energie reflechie suivant la direction OM et cor-respondant à des ondes acoustiques emises successivement suivant les deux diagrammes de directivite Ai et Aj sera - proportionnelle respectivement aux valeurs ai et aj associees à cette direction. Si on compare les energies des ondes - -reflechies sur les enregistrements correspondant respectivement aux deux diagrammes de directivite, on determine des couples de valeurs d'energie que l'on compare avec les couples de valeurs (ai, aj) associees à chaque direction d'emission-reception. Lorsque l'on trouve une correspondance avec un ~-couple particulier de valeurs (ai, aj)on peut de ce fait dé- ~-terminer que l'energie reçue a été réfléchie par un miroir ayant un pendange latéral ~ correspondant à ce couple parti-culier de valeurs.
Il est clair que c'est le même miroir ou la même partie du miroir qui réfléchit les ondes dont on compare les énergies et que l'on peut ainsi faire abstraction du coef-ficient de réflexion de la couche. Suivant un exemple par-ticulier de realisation, la méthode de prospection sismique selon l'invention est mise en oeuvre en utilisant un dispositif d'emission comportant deux sources d'impulsions acoustiques El, E2 et une flûte sismique tractee derrière un navire non represente (figure 4). Ees deux sources sont maintenues de facon sensiblement symétrique par rapport à un point T du plan du profil et à une distance d de celui-ci pouvant être a titre d'exemple comprise entre 10 et 20 mètres.
En un point de tir T2n du profil, la source El est - 30 déclenchée. Après un intervalle de temps de valeur 2~t, on déclenche la source E2. Le diagramme de directivité du dispositif d'emission dans un plan perpendiculaire au plan . , : ,~, .
du profil correspond pour ce tir au diagramme Al (figure 5).
Le navire ayant progresse, un nouveau tir est ef-fectue en un point T2n + 1 eloigne du point de tir T2 d'une distance D qui peut être de l'ordre de quelques dizaines de metres selon la vitesse d'évolution et/ou l'intervalle de temps choisi entre les tirs successifs.
Mais pour ce tir, c'est la source E2 qui est tout d'abord actionnée puis la source El apres un intervalle de temps identique de 2~t. Le diagramme de directivité A2 du dispositif d'emission, dans un plan perpendiculaire au plan du profil, a sensiblement la même configuration que le diagramme Al mais est orienté symétriquement par rapport à
la verticale OZ.
Au cours des tirs suivants, aux points T2n + 2' T2n + 3, etc... du profil, on inverse à chaque fois l'ordre de tir des deux sources El et E2. Le nombre de configurations p etant égal à 2, le même diagramme de directivite du dis-positif d'émission est obtenu tous les deux tirs. Si n est l'ordre de couverture multiple a l'enregistrement, on separe les enregistrements obtenus successivement en deux groupes correspondant respectivement aux diagrammes de directivité
Al et A2. Pour augmenter le rapport du signal au bruit, on effectue de preference une couverture multiple d'ordre n/2 sur les enregistrements des deux groupes.
Puis on passe ensuite à la comparaison des enregis-trements.
Cette operation est facilitee si, au prealable, on établit une fonction D representative des differences entre les énergies émises suivant les directions d'emission comprises dans les deux diagrammes de directivite Al et A2.
La forme des deux diagrammes étant connue, on mesure les valeurs al et a2 caractéristiques des énergies émises sui-9_ ' ~ . .
. . , .. .: ~: . , :
vant chaque direction OT (figure 5) coupant ces deux dia-grammes et on calcule la difference relative d'amplitude D
dont l'expression est donnée, a titre d'exemple, par la ; relation:
; D ( ) al 2 (I) al 2 dans laquelle ~ est l'inclinaison de OT par rapport à la verticale et représente le pendage latéral du réflecteur H.
La fonction D choisie a pour avantage d'etre sans dimension et antisymétrique par rapport a la variable ~. Il est bien cvident cependant que toute autre fonction D repré-sentative des différences entre les énergies peut être utilisee sans sortir du cadre de l'invention.
Un exemple pratique de courbe representative de la fonction D, en fonction de a, est illustree a la figure 6.
Les deux diagrammes de directivité étant sensiblement symé-triques par rapport à la verticale, la courbe représentative de la fon~tion D est symétrique par rapport à l'origine O et crolt de fa~on monotone lorsque l'angle ~ varie entre les valeurs -~M et +~M~ Pour les valeurs de l'angle a inférieures à -~M ou supérieures à ~M~ la fonction D est décroissante.
Par un choix judicieux du nombre des sources et des intervalles de temps de décalage entre leurs instants ,! de déclenchement, on peut arriver a rejeter la valeur maximale ~M au dela de 60. - -En pratique, le pendage latéral des couches sou-terraines réfléchissantes est toujours inférieur à 60~ et de ce fait on peut faire correspondre a chaque valeur de la fonc-tion D une valeur et une seule de l'angle ~ définissant le pendage latéral.
es opérations de couvertures multiples d'ordre n/2 ayant été effectuées, on mesure sur les deux ensembles d'en-X
registrements résultants les valeurs respectives de paramètrescaractéristiques de l'énergie réfléchie par chaque réflecteur.
Puis on compare ces valeurs en déterminant la valeur de la fonction D en accord, par exemple, avec la relation (1) et l'on en déduit la valeur de l'angle ~ de pendage latéral de chaque réflecteur.
Une source E3 peut être disposee entre les deux sources El et E2 et à egale distance de celles-ci. Dans ce cas, l'instant de declenchement de la source E3 est pris comme origine des temps et les sources El et E2 sont declen-chees symetriquement par rapport à cette origine. L'utilisa-tion d'une troisième source présente l'intérêt pratique d'accro1tre l'énergie acoustique transmise dans le sol chaque tir.
Le dispositif de mise en oeuvre de l'invention ~figure 7) comporte un systeme d'émission 1 adapte à commander les sources utilisees El, E2 ... Em avec des décalages de temps choisis et à définir une échelle ou base de temps pour un système d'enregistrement 2 connecte au dispositif de recep-tion R. Les signaux lus sur les enregistrements effectuessont introduits dans un système de calcul et d'exploitation 3 où les pendages respectifs des réflecteurs souterrains peuvent être calculés en accord avec la méthode selon l'in-vention.
Les paramètres significatifs de l'intensité des réflexions subies par les ondes acoustiques emises peuvent être, ~ titre d'exemple non limitatif, la valeur quadratique moyenne ou la valeur absolue moyenne de l'amplitude des signaux enregistres pendant un intervalle de temps de réfé-rence.
Dans le cas où l'on utilise plusieurs sources déclen-chées en séquence, la durée de l'intervalle de temps de réfé-!
, , _ , . . ' 87~1 rence sera choisi de même ordre que la durée totale des impulsions emises par lesdites sources.
~ ,.
Claims (18)
1. Méthode de prospection sismique pour la détermi-nation du pendage latéral de couches souterraines d'un milieu réfléchissant les ondes acoustiques par rapport au plan de profil sismique comportant l'utilisation d'un dispositif d'émission d'ondes acoustiques dont le diagramme de directivité peut prendre des configurations différentes, caractérisée en ce qu'elle comporte:
- l'émission séquentielle par le dispositif d'émission d'ondes acoustiques suivant plusieurs diagrammes de directivité
différents prédéterminés;
- la réception et l'enregistrement séquentiels des signaux correspondant respectivement aux échos sur les couches souterraines des ondes acoustiques séquentiellement transmises;
- le traitement des signaux enregistres comportant une combinaison suivant une loi déterminée des valeurs respectives d'au moins un paramètre représentatif de l'intensité des ondes acoustiques réfléchies, lues sur les enregistrements correspon-dant aux différents diagrammes de directivité successifs et la comparaison entre les résultats de cette combinaison et ceux d'une autre combinaison effectuée suivant une loi identique, des inten-sités acoustiques transmises, relevées pour chaque direction d'émission dans chacun des diagrammes de directivité prédéterminés du dispositif d'émission.
- l'émission séquentielle par le dispositif d'émission d'ondes acoustiques suivant plusieurs diagrammes de directivité
différents prédéterminés;
- la réception et l'enregistrement séquentiels des signaux correspondant respectivement aux échos sur les couches souterraines des ondes acoustiques séquentiellement transmises;
- le traitement des signaux enregistres comportant une combinaison suivant une loi déterminée des valeurs respectives d'au moins un paramètre représentatif de l'intensité des ondes acoustiques réfléchies, lues sur les enregistrements correspon-dant aux différents diagrammes de directivité successifs et la comparaison entre les résultats de cette combinaison et ceux d'une autre combinaison effectuée suivant une loi identique, des inten-sités acoustiques transmises, relevées pour chaque direction d'émission dans chacun des diagrammes de directivité prédéterminés du dispositif d'émission.
2. Méthode de prospection sismique selon la revendi-cation 1, caractérisée en ce que le paramètre représentatif de l'intensité des ondes réfléchies est la valeur absolue moyenne de l'amplitude des signaux enregistrés pendant un intervalle de temps sensiblement égal à la durée de l'émission.
3. Méthode de prospection sismique selon la revendica-tion 1, caractérisée en ce que le paramètre représentatif de l'intensité des ondes réfléchies est la valeur quadratique moyenne de l'amplitude des signaux enregistrés pendant un intervalle de temps sensiblemenet égal à la durée d'émission.
4. Méthode de prospection sismique selon la reven-dication 1, caractérisée en ce que, à chaque emplacement d'une succession d'emplacements choisis dans le plan du profil sismique, on réalise plusieurs émissions en changeant à chaque fois le diagramme de directivité de l'émission.
5. Méthode de prospection sismique selon la reven-dication 1, caractérisée en ce que l'on réalise une seule émission en chaque emplacement d'une succession d'emplacements choisis dans le plan du profil sismique et en ce que deux émissions consécutives sont effectuées avec des diagrammes de directivité différents.
6. Méthode de prospection sismique selon la reven-dication 4, caractérisée en ce que l'on réalise l'émission successivement suivant au moins deux diagrammes de directivité, dans le plan perpendiculaire au plan du profil sismique, symétriques par rapport audit plan.
7. Méthode de prospection sismique selon la reven-dication 1, caractérisée en ce que ladite loi déterminée est choisie pour que, à chaque valeur de l'angle d'émission, corresponde une valeur et une seule du résultat de ladite première combinaison.
8. Méthode de prospection sismique selon la revendica-tion 6, caractérisée en ce que ladite loi déterminée est choisie pour que, à chaque valeur de l'angle d'émission, corresponde une valeur et une seule du résultat de ladite première combinaison.
9. Méthode de prospection sismique selon la revendica-tion 8, caractérisée en ce que la seconde combinaison est effec-tuée en déterminant les valeurs d'une fonction dépendant du rapport de la différence entre lesdits paramètres et de la somme de ces dits paramètres et en ce que la première combinai-son est effectuée en déterminant les valeurs d'une fonction dépendant du rapport entre la différence des intensités transmises suivant une même direction respectivement dans les deux diagrammes de directivité différents et la somme desdites intensités, lesdites intensités étant relevées sur les deux diagrammes de directivité.
10. Méthode de prospection sismique selon la revendica-tion 1, caractérisée en ce que les émissions sont effectuées suivant un nombre prédéterminé de diagrammes de directivité
différents, et en ce que le traitement des signaux enregistrés comporte la commation des traces d'enregistrement successives correspondant à un même diagramme de directivité, préalablement à ladite seconde combinaison des paramètres représentatifs de l'intensité des ondes acoustiques réfléchies.
différents, et en ce que le traitement des signaux enregistrés comporte la commation des traces d'enregistrement successives correspondant à un même diagramme de directivité, préalablement à ladite seconde combinaison des paramètres représentatifs de l'intensité des ondes acoustiques réfléchies.
11. Dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte ledit dispositif d'émission, un dispositif de réception comportant une pluralité de récepteurs disposés suivant une ligne sensiblement parallèle au plan du profil, des moyens d'enregistrement des ondes acoustiques réfléchies, des moyens pour déterminer les valeurs des paramètres représentatifs de l'intensité des ondes acoustiques réfléchies et des moyens pour combiner les valeurs respectives desdits paramètres et comparer les résultats de cette combinaison avec les résultats de ladite première combinaison.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé
en ce que le dispositif d'émission comporte plusieurs sources d'émission d'ondes acoustiques et des moyens pour déclencher lesdites sources en séquence.
en ce que le dispositif d'émission comporte plusieurs sources d'émission d'ondes acoustiques et des moyens pour déclencher lesdites sources en séquence.
13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé
en ce que le dispositif d'émission comporte plusieurs sources d'émission d'ondes acoustiques et des moyens pour appliquer des décalages de temps prédéterminés entre les sources.
en ce que le dispositif d'émission comporte plusieurs sources d'émission d'ondes acoustiques et des moyens pour appliquer des décalages de temps prédéterminés entre les sources.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé
en ce que le dispositif d'émission comporte un nombre pair de sources disposées symétriquement par rapport à un point.
en ce que le dispositif d'émission comporte un nombre pair de sources disposées symétriquement par rapport à un point.
15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé
en ce que le dispositif d'émission comporte des sources disposées symétriquement par rapport à un point où l'on dispose une source centrale.
en ce que le dispositif d'émission comporte des sources disposées symétriquement par rapport à un point où l'on dispose une source centrale.
16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que ledit point est situé sur la ligne de capteurs.
17. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé
en ce que les sources sont alignées suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la ligne de capteurs.
en ce que les sources sont alignées suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la ligne de capteurs.
18. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé
en ce qu'il comporte en outre des moyens pour effectuer une sommation des différentes traces d'enregistrement correspondant à chacun des diagrammes de directivité.
en ce qu'il comporte en outre des moyens pour effectuer une sommation des différentes traces d'enregistrement correspondant à chacun des diagrammes de directivité.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7702690A FR2379075A1 (fr) | 1977-01-28 | 1977-01-28 | Methode de prospection sismique permettant la determination du pendage lateral de couches souterraines et dispositif pour sa mise en oeuvre |
| FR77/02690 | 1977-01-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1108741A true CA1108741A (fr) | 1981-09-08 |
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ID=9186110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA295,808A Expired CA1108741A (fr) | 1977-01-28 | 1978-01-27 | Determination du pendage lateral de couches souterraines |
Country Status (11)
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| JP (1) | JPS53102201A (fr) |
| BE (1) | BE863182A (fr) |
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| GB (1) | GB1583703A (fr) |
| IE (1) | IE46500B1 (fr) |
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| FR2471611A1 (fr) * | 1979-12-17 | 1981-06-19 | Geophysique Cie Gle | Procede et appareil de geophysique sismique avec traitement par foyers |
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| US8077547B2 (en) * | 2008-09-26 | 2011-12-13 | Providence technologies, Inc. | Method and apparatus for seismic exploration |
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Family Cites Families (7)
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| DE2345884C3 (de) * | 1973-09-12 | 1979-05-23 | Ruhrkohle Ag, 4300 Essen | Verfahren und Anordnung zur Vorfelderkundung im Zuge des Abbaus eines Kohleflözes |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| MKEX | Expiry |