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Nouveaux schémas d'imagerie sismique pour la caractérisation de la sub-surface

Nouveaux schémas d'imagerie sismique pour la caractérisation de la sub-surface

New seismic imaging approaches for the subsurface characterisation

Proposition de thèse

Spécialité

Géosciences et géoingénierie

Ecole doctorale

GRNE - Géosciences, Ressources Naturelles et Environnement

Directeur de thèse

CHAURIS Hervé

Unité de recherche

Géosciences

ContactHervé Chauris
Site Web
Mots-clés

., .

., .

Résumé

L'imagerie sismique a pour objectif de déterminer la structure du sous-sol, par exemple les vitesses des ondes P, à partir de l'analyse des données sismiques acquises en surface. Pour des images quantitatives, la résolution du problème inverse se fait de manière itérative. Récemment et en parallèle, trois groupes (Shell Pays-Bas, Université de Houston et MINES ParisTech) ont proposé un schéma direct, par opposition au schéma itératif (ten Kroode, 2012 ; Hou and Symes, 2015 ; Chauris and Cocher, 2017). Il permet de reconstituer les propriétés quantitatives des réflecteurs en une seule itération. Peu de personnes pensaient qu'un tel schéma pouvait exister. Il s'avère que la technique est très proche de la technique standard de migration, avec seulement des poids à ajouter dans l'opérateur d'imagerie (Chauris and Cocher, 2018). Ces nouveaux operateurs sont d'excellents préconditionneurs (accélérateurs) pour par exemple l'inversion des formes d'onde et offre des perspectives pour l'imagerie stochastique.
La thèse a deux objectifs principaux :
• Mieux comprendre les limitations de l'approche directe. Par exemple, que donne la nouvelle approche lorsque les données ne sont pas denses en surface (typiquement quelques points de tirs éloignés les uns des autres) ? Est-ce que l'approche est toujours valable dans les milieux complexes comme l'indique la théorie ?
• Etendre la méthode directe au-delà de l'approximation acoustique. Il s'agit de prendre en compte la densité variable, l'anisotropie et les propriétés élastiques du milieu.
Les applications concernent plusieurs échelles spatiales, depuis les premiers mètres du sous-sol jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur.

Seismic imaging aims at determining the subsurface structures, for example P-wave velocity models, from seismic data usually acquired at the surface. For quantitative images, the standard approach is to solve iteratively the inverse problem. Recently and in parallel, three groups (Shell, The Netherlands ; University of Houston, USA ; and MINES ParisTech, France) proposed a direct solution for the inverse problem, instead of an iterative resolution (ten Kroode, 2012 ; Hou and Symes, 2015 ; Chauris and Cocher, 2017). Quantitative properties can be obtained within a single iteration. Only few persons thought such a scheme was possible. It appears that the technique is very similar to the standard migration scheme, with only additional weights in the imaging operator (Chauris and Cocher, 2018). These new operators are explicit, simple in terms of implementation and excellent preconditioners (a way to speed up the resolution of the inverse problem) for example for the full waveform inversion. They offer new perspectives for the stochastic imaging.
The thesis has two main objectives:
• Better understand the limitations of the direct approach. For example, how does the new approach behave when the input data are not dense at the surface (typically only a few sparse shot gathers)? Is the approach always valid in complex media as the theory seems to indicate?
• Extend the method beyond the acoustic approximation. The objective is to take into account the variable density, anisotropy and elastic properties of the model.
Applications include the imaging of the first meters until the first kilometers.

Contexte

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Encadrement

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Profil candidat

Un bon bagage mathématique et physique est nécessaire pour pouvoir comprendre et étendre l'approche. Il est également essentiel d'avoir eu une expérience en programmation informatique. Enfin, le goût pour la géophysique et tout particulièrement l'imagerie sismique est un élément incontournable.

A strong background in maths or physics is important to understand and extend the approach. It is also essential to have had an experience in programming (e.g. C, Fortran, python Â…). The candidate should be motivated for investigating geophysical applications, in particular in the context of seismic

Références

Chauris, H. and Cocher, E. [2017] From migration to inversion velocity analysis. Geophysics, 82(3), S207–S223.
Chauris, H. and Cocher, E. [2017] Review of different expressions?for the extended Born approximate inverse operator, submitted to the EAGE Annual Meeting in Copenhagen, W07.
Hou, J. and Symes, W.W. [2015] An approximate inverse to the extended Born modeling operator. Geophysics, 80(6), R331–R349.
ten Kroode, A.P.E. [2012] A wave-equation-based Kirchhoff operator. Inverse Problems

Type financement

Autre type de financement

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