Faucon, Timothée (2007) Segmentation morphologique et topologique de cubes sismiques. PhD thesis Morphologie Mathématique, ENSMP - CMA Centre de Mathématiques Appliquées, ENSMP p.181.

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Abstract

n a context of oil and gaz exploration and production, much information can be extracted from 3D seismic cubes. This information provides the geophysician with a knowledge of the subsoil structure and the geometry of the geological layers. Geometrical information is important for further processing and extracting surfaces corresponding to geological layers is a necessary step.



Current techniques of extraction most of the time requires the help of a specialist to be correctly achieved. This is a tedious job which takes a lot of time.



The present work deals with semi-automatic extraction of main geological layers from seismic amplitude datasets acquired by seismic reflection. It consists in segmenting seismic data by means of morphological and topological tools. Our process is almost automatic and allows the user to save time.



Some applications to seismic data improvement are also given in this manuscript. They facilitate further processing and pattern extraction of 3D seismic data by providing methods to compute seismic attributes.

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Table of content

Table des matières

1 Introduction 15

1.1 Motivations - 16

1.2 Approche - 16

1.3 Plan de la thèse - 17

2 Contexte 21

2.1 Contexte de la thèse - 22

2.2 L'exploration et la production pétrolières - 22

2.2.1 L'histoire du pétrole - 22

2.2.2 Le contexte économique - 23

2.2.3 Le pic pétrolier ( Peak-Oil ) - 24

2.2.4 Caractérisation d'un gisement pétrolier - 25

2.2.5 La caractérisation réservoir - 28

2.3 La sismique ré exion - 29

2.3.1 Principe - 29

2.3.2 Acquisition sismique - 30

2.3.3 Les di érentes révolutions techniques - 31

2.4 Traitement sismique - 33

2.5 Les images sismiques - 33

2.5.1 Dé nitions - 35

2.5.2 Bestiaire - 36

2.6 Conclusion - 39

3 Segmentation morphologique d'images sismiques 3D 41

3.1 État de l'art de la segmentation d'images sismiques - 42

3.1.1 Les techniques 2D - 42

3.1.2 Les méthodes 3D - 43

3.1.3 Choix de la technique - 44

3.2 Présentation du jeu de test - 45

3.3 Préalables à la segmentation - 46

3.3.1 Anamorphose - 46

3.3.2 Filtrage - 46

3.3.3 Filtrage par krigeage factoriel - 47

3.4 Outils de segmentation morphologique - 48

3.4.1 La ligne de partage des eaux - 49

3.4.2 Application de la ligne de partage des eaux - 50

3.4.3 Hiérarchie de partitions et segmentation hiérarchique - 51

3.5 Application naïve de la segmentation hiérarchique aux données sismiques 3D - 56

3.5.1 Calcul des sources de l'inondation - 56

3.5.2 Problème de la segmentaion naïve d'images sismiques : les fuites lors de l'inondation - 57

3.6 La segmentation hiérarchique par cylindres appliquée aux images sismiques . . 61

3.6.1 Approche du problème des fuites - 61

3.6.2 Solution proposée - 61

3.7 Paramétrage et mesures de la qualité de la segmentation - 68

3.7.1 Comportement de l'algorithme - 68

3.7.2 E et des di érents paramètres - 70

3.7.3 Compléments d'analyse - 77

3.7.4 Exemples d'horizons obtenus - 79

3.7.5 Temps de calcul - 82

3.8 Une perspective intéressante : la segmentation d'images sismiques 4D - 85

3.9 Conclusion - 86

4 Segmentation topologique d'images sismiques 3D 87

4.1 Outils de topologie discrète - 88

4.1.1 Quelques dé nitions - 88

4.1.2 Les bords - 92

4.2 Classification topologique des voxels - 92

4.2.1 Résultat de la classification - 93

4.3 Amincissement hiérarchique de surfaces sismiques - 95

4.3.1 État de l'art - 95

4.3.2 Point simple en trois dimensions - 95

4.3.3 Description de la méthode - 96

4.3.4 Convergence de l'algorithme - 99

4.3.5 Discussion - 103

4.3.6 Améliorations possibles - 104

4.4 Segmentation topologique de surfaces sismiques - 107

4.4.1 De la classification à la segmentation - 107

4.4.2 Les limites de la classification - 107

4.4.3 Est-il nécessaire de contrôler la 6-adjacence des composantes connexes du fond avec le point central ? - 110

4.5 Séparation des structures multi-couches restantes - 112

4.6 Résultats - 115

4.7 Conclusion - 118

5 Calcul d'attributs sismiques - 121

5.1 Les attributs sismiques - 122

5.1.1 Dé nition - 122

5.1.2 Quelques exemples d'attributs - 122

5.2 L'azimut et le pendage - 122

5.2.1 Définitions - 122

5.2.2 Calcul de l'azimut et du pendage - 123

5.2.3 Applications - 125

5.3 Le contrôle qualité du pointer d'horizon - 126

5.4 Hiérarchisation a posteriori des horizons extraits - 130

5.4.1 Expérimentation - 132

5.4.2 Résultats - 133

5.4.3 Discussion - 139

5.5 Conclusion - 139

6 Variogramme géologiquement guidé 141

6.1 Le variogramme - 142

6.1.1 Généralités - 142

6.1.2 Caractéristiques du variogramme - 144

6.1.3 Variogramme expérimental - 146

6.1.4 Modélisation du variogramme - 146

6.2 Calcul de variogrammes expérimentaux sur une image sismique - 147

6.2.1 Le calcul de variogrammes expérimentaux en pratique - 151

6.3 Variogramme géologiquement guidé - 151

6.3.1 Définition du volume de travail - 153

6.3.2 Calcul du variogramme géologiquement guidé - 153

6.3.3 Résultats - 157

6.3.4 Amélioration des résultats - 169

6.4 Conclusion - 169

7 Conclusion - 171

7.1 Apports de ces travaux - 172

7.2 Retombées académiques et industrielles - 173

7.3 Perspectives - 173

Statistiques de consultation

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