A imagem sísmica é um método de observação geofísica do subsolo. Permite visualizar as estruturas geológicas em profundidade graças à análise dos ecos das ondas sísmicas. Não deve ser confundido com sismologia , que é o estudo de ondas sísmicas e terremotos por si próprios.
As ondas sísmicas podem ser de origem natural ( terremoto ) ou provocadas pelo homem. O sinal inicial geralmente vem de uma fonte fornecida para imagens (caminhão vibrador, explosivo, canhão de ar, etc.), mas também pode ser constituído de ruído ambiente (atividades industriais, passagem de trens), então falamos de sísmica passiva. Em todos os casos, as ondas seguem as mesmas leis de propagação das ondas de luz. As três principais técnicas de prospecção sísmica são:
O registro acústico usa a transmissão direta de ondas para medir a velocidade do som em rochas atravessadas por um poço.
Sísmica por reflexão estuda o reflexo das ondas sísmicas nas interfaces entre várias camadas geológicas . Torna possível ter uma imagem 2D ou 3D de superfícies tipicamente da ordem de 1000 km 2 para profundidades inferiores a 10 km, o que permite aos geólogos das empresas petrolíferas estimar as probabilidades de encontrar petróleo. Um estudo sísmico pode ser dividido em 3 etapas principais:
Grandes empresas com cobertura global (CGG, PGS, Western-Geco ...) e empresas mais localizadas geograficamente realizam a aquisição de dados no campo. A duração de uma missão geralmente varia entre 6 meses e 2 anos, mas depende da superfície a ser estudada, do tipo de terreno e da precisão necessária.
Usamos canhões de ar no mar, caminhões vibradores ou dinamite em terra para criar uma onda que se propagará no subsolo. A onda criada é um impulso (dinamite, pistola de ar) ou uma sinusóide cuja frequência varia ao longo de um espectro definido por um tempo t (caminhão vibrador usado sempre que o terreno permitir). Neste último caso, a correlação do sinal registrado na saída do vibrador com o sinal piloto enviado na entrada do vibrador dá uma "wavelet" próxima ao pulso desejado. Uma etapa de processamento adicional, portanto, torna possível obter uma imagem tão clara quanto usar armas de ar comprimido ou dinamite. As ondas emitidas se propagam de acordo com as leis de reflexão e refração de Snell-Descartes e são parcialmente refletidas a cada mudança na velocidade de propagação (camada geológica). Eles são recebidos por sensores ( hidrofones no mar ou geofones na terra). O estudo sísmico pode ser de pista única ou de pista múltipla. Neste último caso, além de aumentar a relação sinal-ruído, é possível calcular as velocidades do meio percorrido. Essas informações são então usadas para converter os dados em profundidade.
Muitos parâmetros caracterizam um estudo sísmico. Os principais são:
Os dados sísmicos são então submetidos a um complexo processamento de computador. O objetivo deles é remover o ruído, aumentar a resolução e compensar muitos efeitos físicos para atingir a resolução máxima da imagem. O processamento de dados é feito em grandes Datacenters e pode levar mais de 2 anos. Este é um campo de aplicação para um grande número de técnicas de processamento de sinais que aproveitam ao máximo os grandes avanços feitos nas últimas décadas na computação.
No campo da pesquisa de petróleo, a interpretação geralmente é realizada diretamente nas empresas clientes. Ao combinar os dados de perfuração, os geólogos estimam as probabilidades de encontrar combustíveis fósseis e, portanto, orientam a escolha das operações de perfuração subsequentes.
A refração sísmica usa a propagação de ondas ao longo das interfaces entre os níveis geológicos. Este método é particularmente adequado para certas aplicações de engenharia civil e hidrologia. Permite estimar o modelo de velocidade e o mergulho das camadas. Actualmente está limitado no campo prático a objectivos cuja profundidade seja inferior a 300 m , mas está na origem da descoberta em 1956 do campo petrolífero de Hassi-Messaoud , o mais importante de África, a uma profundidade média de 3.300. metros.
A reflexão da superfície sísmica fornece uma imagem temporal do subsolo. Para obter uma calibração de profundidade mais precisa do que a obtida usando as velocidades deduzidas dos dados sísmicos, os geofísicos usam dados de poços, como testemunhagem sísmica e perfilagem sônica e, mais recentemente, o perfil sísmico vertical (PSV). A necessidade de entender melhor os reservatórios, a fim de usá-los de forma otimizada, levou os geofísicos a desenvolver técnicas específicas para sísmica de poços em resolução mais alta do que a sísmica de superfície convencional.
Em particular para a prospecção de petróleo , canhões de ar comprimido, canhões de água ou vibradores acústicos são usados para produzir ondas de explosão e hidrofones ou outros sensores sísmicos distribuídos ao longo de cabos (por exemplo puxados por um navio) para formar antenas acústicas lineares , muitas vezes chamadas de "streamers" ou “streamers sísmicos”.
A sísmica marítima (aspecto estrutural da localização da armadilha) pode ser complementada se necessário por uma técnica eletromagnética (aspecto petrológico dado pela avaliação da condutividade elétrica: eletro-fácies) que permite detectar a presença ou não de hidrocarbonetos . Quase 80% dos depósitos de petróleo são detectados por esses dois métodos associados. Esta investigação multifísica reduz drasticamente o número de poços de exploração (wilcats) e o risco de acidentes associado.