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Khazraj , Kaoutar , 1992-....

Maillot , Bertrand

Barnes , Christophe , 19..-....

Operto , Stéphane

Chauris , Hervé , 1973-....

Métivier , Ludovic , 1982-...

Baina , Reda M'Hammed

CY Cergy Paris Université , 2020-....

École doctorale Sciences et ingénierie , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Laboratoire Géosciences et Environnement , Cergy-Pontoise

Paramétrisation hybride champ/objet et inversion full-wave hybride de données sismiques de puits dans un contexte subsalt , Kaoutar Khazraj ; sous la direction de Bertrand Maillot et de Christophe Barnes

Titre provenant de l'écran-titre

Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie

Partenaire(s) de recherche : GEC - Laboratoire géosciences et environnement Cergy (Laboratoire)

Autre(s) contribution(s) : Stéphane Operto (Président du jury) ; Bertrand Maillot, Christophe Barnes, Hervé Chauris, Ludovic Métivier, Reda M'Hammed Baina (Membre(s) du jury) ; Hervé Chauris, Ludovic Métivier (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat Sciences de la terre et de l'univers - Cergy CY Cergy Paris Université 2024

Les techniques d'imagerie sismique jouent un rôle crucial dans l'exploration et la compréhension des structures sous la surface de la terre. Dans le domaine de l'exploration pétrolière les zones sous les corps de sel (dites subsalt) représentent un défi pour les techniques d'imagerie conventionnelles. L'application de la full-wave inversion (FWI) aux données sismiques de puits devrait permettre de résoudre au moins partiellement ces difficultés. Dans ce contexte subsalt, l'objectif principal est d'imager et aussi de caractériser les réservoirs d'hydrocarbures pouvant se trouver aux flancs et sous les corps de sel. Néanmoins, le contexte particulier de la sismique de puits, combiné aux défis liés à l'imagerie sous et autour des corps de sel nécessitent l'introduction de contraintes fortes dans le problème inverse géophysique en raison d'une sous-détermination du problème. La présente thèse propose une approche en trois étapes pour aborder ces défis. Tout d'abord, elle suggère d'incorporer de l'information géologique extit{a priori} dans le processus d'inversion en définissant des objets géologiques délimités par des discontinuités permettant aussi une introduction plus fine de l'information ext{a priori} sur les paramètres physiques par objet. Ensuite, elle vise à formaliser et à calculer le gradient par rapport aux paramètres géométriques du modèle qui définissent ces discontinuités. Enfin, elle propose de mettre en place un algorithme d'inversion full-wave hybride qui combine les approches de type champ et de type objet. Cette FWI hybride utilise à la fois le gradient des champs physiques et le gradient relatif aux paramètres géométriques. Le contenu de la thèse est réparti en quatre chapitres. Le premier chapitre présente les concepts fondamentaux utilisés dans l'algorithme FWI hybride. Il met l'accent sur des approches de représentation duale des interfaces (explicite/implicite) par l'utilisation de maillages non-structurés déformables pour la discrétisation des discontinuités et de la méthode level set pour la représentation implicite des objets géologiques dans le problème inverse. Le chapitre 2 décrit les étapes du développement d'une plateforme logicielle permettant l'implémentation numérique de ces approches et la réalisation de tests FWI hybride. Cette plateforme logicielle comprend un code de modélisation de la propagation des ondes par la méthode des éléments spectraux et un code d'inversion basé sur le calcul des gradients simples ou conjugués, avec une approche probabiliste du problème inverse. Le troisième chapitre détaille les différentes étapes de l'algorithme FWI géométrique et sa mise en application à des données de sismique de puits pour estimer la position des interfaces sel/sédiment pour un milieu 2D. Enfin, le quatrième chapitre présente l'algorithme d'inversion hybride et sa mise en oeuvre avec des données de sismique de puits dans le but d'estimer les vitesses des ondes de compression et de cisaillement, ainsi que la position de la frontière des corps de sel pour un milieu 2D. Les résultats des tests numériques présentés sont prometteurs, ce qui permet de valider notre approche d'inversion hybride.

Seismic imaging techniques play a crucial role in the exploration and understanding of subsurface structures. In the field of petroleum exploration, subsalt zones present a challenge for conventional imaging techniques and full-wave inversion (FWI). The application of FWI to seismic well data is expected to overcome these challenges. The primary goal is to characterize hydrocarbon reservoirs that may be located beneath and alongside salt bodies. However, the context of well seismic imaging, combined with the challenges of imaging beneath and around salt bodies, requires the introduction of strong constraints into the geophysical inverse problem due to its underdetermined nature.This thesis presents a three-step approach to tackle these challenges. Firstly, it suggests incorporating extit{a priori} geological information into the inversion process by defining geological objects bounded by discontinuities. Secondly, it aims to formalize and compute the gradient with respect to the geometric parameters that define these discontinuities. Thirdly, it proposes the implementation of a hybrid full-wave inversion algorithm that combines field and object-based approaches. This hybrid FWI utilizes both the gradient of physical fields and the gradient relative to geometric parameters.The thesis content is divided into four distinct chapters. The first chapter introduces the fundamental concepts used in the hybrid FWI algorithm. It highlights the approach based on a dual representation of interfaces (explicit/implicit) using deformable unstructured meshes for the explicit discretization of discontinuities and the level-set method for the implicit representation of the geological objects in the inverse problem. Chapter 2 describes the development steps of a software platform for the numerical implementation of these approaches and the execution of hybrid FWI tests. This software platform includes a wave propagation modeling code based on the spectral elements method and an inversion code based on the gradient computation using the Green's function method, with a probabilistic approach to the inverse problem. The third chapter outlines the various stages of the geometric FWI algorithm and its application to well seismic data to estimate the position of salt/sediment interfaces in 2D environments. Finally, the fourth chapter presents the hybrid inversion algorithm and its implementation with well seismic data to estimate the velocities of compression and shear waves, as well as the position of salt body boundaries in 2D environments. The results of the presented numerical tests are promising, validating our hybrid inversion approach.

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(Accès au texte intégral) http://www.theses.fr/2024CYUN1267/document

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