Étude théorique et modélisation d'une source piézoélectrique enterrée unidirectionnelle pour applications sismiques

Theoretical study and numerical modelling of a buried directional piezoelectric source for seismic applications

• Auteur / Autrice : Madjid Berraki
• Direction : Jean-Claude Debus, Bertrand Dubus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments-frontières, Méthode des

Éléments finis, Méthode des

Impédance mécanique

Green, Fonctions de

Ondes -- Propagation

Ondes sismiques

Piézoélectricité

Transducteurs

Imagerie quadridimensionnelle

Prospection sismique

Mots clés libres

Cagniard-de Hoop, Méthode de

Réflectivité, Méthode de

Domaine temps-fréquence, Méthode

Résumé

Un problème commun de l'acquisition en sismique 4D et de l'imagerie des zones de piémont, est celui de la reproductibilité du signal source. En effet, d'une part, le principe du monitoring est de déceler des variations infimes au niveau du réservoir via des comparaisons de données sismiques ; d'autre part, l'imagerie des zones au relief chaotique requiert un signal peu perturbé. Aujourd'hui, les sources sismiques classiques, posées en surface, n'assurent pas cette reproductibilité. En premier lieu, il est impossible d'assurer à chaque acquisition un repositionnement de la source (camion vibrateur) au même endroit. De plus, au voisinage de la surface du sol, il existe une zone d'une dizaine de mètres d'épaisseur, appelée la zone altérée (Weathered Zone en anglais notée WZ), constituée d'un milieu dont les propriétés mécaniques varient avec les conditions climatiques. Ainsi, un signal émis par la source traversant cette zone peut être modifié par des variations climatiques ; il n'est donc pas reproductible.

L'évolution des enregistrements effectués au niveau des récepteurs n'est pas attribuable uniquement aux variations dans le réservoir. La solution proposée dans cette thèse est la conception une source enterrée unidirectionnelle. La première partie expose un principe de source unidirectionnelle. Il s'agit de la combinaison, en milieu infini et en champ lointain, de forces ponctuelles dont les amplitudes complexes sont ajustées. La seconde partie décrit le rayonnement de la source unidirectionnelle idéale en milieu réel. Le modèle développé repose sur la détermination de la fonction de Green du milieu semi-infini, soit par méthode de Cagniard De Hoop (demi-espace), soit par méthode Réflectivité/DWN (milieu semi-infini stratifié). Un transducteur piézoélectrique unidirectionnel enterré, est modélisé dans la troisième partie. Le code éléments finis ATILA est utilisé pour modéliser la source piézoélectrique. Le milieu extérieur est représenté par sa matrice d'impédance, calculée soit par méthode itérative (demi-espace), soit par le code éléments de frontière MISSAXI (milieu semi-infini stratifié).