Inversion des formes d’onde dans un millieu 3d élastique pour données sismiques répétitives en utilisant une méthode d’injection de grille

L'inversion des formes d'onde a récemment été reconnue par la communauté de la sismique d'exploration comme une méthode efficace pour quantifier les propriétés élastiques de la subsurface de la Terre. La technique exploite toute l'information contenue dans les enregistrements sismiques, en termes d'amplitude et de phase. Cela permet généralement d'obtenir une plus haute résolution en comparaison avec des méthodes conventionnelles, basées uniquement sur les temps d'arrivées. En pratique en raison de coûts de calcul excessifs, l'implémentation de l'inversion des formes d'onde est limitée à la géométrie 2D pour des niveaux de modélisation de propagation des ondes élevés (ex. élasticité/viscoélasticité) ou à la géométrie 3D pour le cas de l'approximation acoustique. Cependant, la Terre est bien évidemment est tris-dimensionnelle, élastique et hétérogène. C'est pourquoi l'inversion 3D élastique est nécessaire afin d'obtenir des modèles plus précis et plus fiables. L'approximation acoustique peut considérablement influencer les résultats de l'inversion, principalement en raison de la mauvaise prise en compte de la variation de l'amplitude avec l'offset. La différence entre la réponse acoustique et élastique conduit à l'effet de surinterprétation, qui devient extrêmement important dans le cas de la présence de forts contrastes de vitesse d'onde S et densité. Dans cette thèse j'ai développé un schéma d'inversion pour le milieu 3D élastique, et démontré sa faisabilité pour des jeux de données de petite échelle. L'inversion est basée sur la solution de l'équation d'onde élastique par la méthode des différences finies. L'algorithme permet d'inverser les vitesses des ondes P et S. La densité est liée à la vitesse des ondes P par une relation empirique car ce paramètre est connu pour être difficile à retrouver. En utilisant modèle "3D SEG/EAGE overthrust", je montre l'importance de l'utilisation de la géométrie 3D et les erreurs dans le modèle inversé, produites à cause de l'approximation acoustique. D'autre part, les résultats de l'inversion 3D élastique fournissent un modèle de vitesse haute-résolution vraisemblable. Malgré l'augmentation considérable de la puissance de calcul informatique, l'application de l'inversion 3D élastique sur des jeux de données réelles reste très difficile. Afin de réduire le temps de calcul, j'ai développé un moyen efficace d'exécuter l'inversion 3D élastique pour les données de la sismique répétitive, en utilisant la méthode dite d'injection de grille. Après l'intégration de cette méthode dans le schéma d’inversion, je peux réduire considérablement les dimensions du modèle et réaliser tous les calculs nécessaires, uniquement à proximité de la zone d'intérêt. La comparaison des résultats finaux de l'inversion locale et de l'inversion conventionnelle, c'est-à-dire effectuée dans le modèle entier, montre que notre approche permet d'atteindre une réduction significative du temps de calcul et des besoins en mémoire sans dégrader significativement la qualité des modèles obtenus. L'approche possède un grand potentiel pour la surveillance des réservoirs. Finalement, la méthode de pseudo-densité est examinée. Ceci permet de permettre d'obtenir une inversion acoustique plus stable, lorsque l'on inverse des longueurs d'ondes intermédiaires dans le milieu contenant des couches de contrastes forts. L'approche proposée réduit les effets négatifs liés à l'approximation acoustique, mais elle n'est cependant pas capable de remplacer entièrement l'inversion élastique, qui quant à elle est connue pour être beaucoup plus coûteuse.