Thèse de doctorat : Sciences de la terre : Strasbourg : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 200-300. Notes bibliogr.. Index.

Th. doct.--Sci. de la terre--Paris 7, 1991. / 1992 d'après la déclaration de dépôt légal. Bibliogr. p. 205-208. Résumé en anglais et en français.

Th. univ.--Géophys.--Paris 6, 1995. / 1996 d'après la déclaration de dépôt légal. Notes bibliogr. Index. Résumé et introd. en français et en anglais.

Th. doct.--Géol.--Rennes I, 1995. / Bibliogr. p. 157-164. Résumé en français et en anglais.

Thèse doct.-ing.--Paris VI, 1984. / 1985 d'après la déclaration de dépôt légal. Bibliogr. p. 99.

Cette thèse présente une nouvelle approche pour la détection de failles sismiques. Notre but est d'améliorer la qualité de détection en calculant les attributs classiques sur un support basé sur les connaissances a priori des objets. Plusieurs supports sont considérés : le filtrage linéaire utilisant des segments de longueur fixe et de direction variable, ainsi qu’un algorithme stochastique : les processus objet. Pour simuler ces processus, on propose deux modèles : soit utilisant une chaîne de segments, soit utilisant une courbe pour décrire une faille. Une des intérêts de cette méthode est qu’elle offre la possibilité d’utiliser un support commun pour les différents détecteurs de failles. On peut donc envisager un système pour fusionner les différents attributs utilisant les processus objet. / This thesis presents a new approach for seismic fault detection. Its goal is to increase the detection accuracy by computing some classical attributes on a support founded on an a priori knowledge about the faults. Several forms of support are proposed: a linear filtering method using fixed length segments of variable direction, respectively using a stochastic algorithm: the marked point processes. To simulate this process we propose two object models, using a network of connected linear segments and a more complex curved support which aims to describe each fault using one object. One interest of this approach is the possibility of using a common support for different fault detection operators. Then a whole detection framework can be proposed which acts like a decision fusion process.

Nous nous intéressons à l'application de la méthode de Galerkine discontinue avec pénalité intérieure (IPDGM) pour la migration terrestre par équations d'ondes. Il s'agit d'utiliser la propagation d'ondes sismiques pour produire des images du sous-sol et notre contribution se situe au niveau de la résolution du problème direct que nous proposons de faire par une méthode d'éléments finis s'appuyant sur des tétraèdres. Cette méthode est particulièrement bien adaptée pour la migration terrestre où il est nécessaire de prendre en compte la topographie du site qui est de plus en plus souvent accidentée. Tout d'abord, nous analysons les performances de la méthode d'éléments finis que nous avons choisie et concluons qu'elle surpasse les méthodes de différences finies classiquement utilisées pour la Reverse Time Migration (RTM) et qu'elle est aussi performante en terme de précision que la méthode d'élément spectraux qui est la méthode d'éléments finis la plus populaire en géophysique. Nous justifions ensuite notre choix en montrant qu'on peut imager des régions complexes en utilisant notamment des données synthétiques générées avec un autre code que le code IPDGFem développé durant la thèse. Pour finir, nous nous intéressons à la technique de pas de temps locaux qui permet d'adapter le pas de temps de la méthode à la taille des mailles utilisées et proposons une nouvelle discrétisation temporelle qui permet de combiner des ordres différents en temps et en espace. Les premiers résultats obtenus en 1D sont très intéressants et encourageants et le 2D est en cours de développement.

Ce mémoire porte sur le développement de nouvelles méthodes de fusion d’images à partir d’un formalisme à base d’Equations aux Dérivées Partielles (EDP). Les deux premiers chapitres bibliographiques portent sur les 2 domaines au centre de notre problématique : la fusion et les EDP. Le Chapitre 3 est consacré à la présentation progressive de notre modèle EDP de fusion constitué par un terme de fusion (diffusion inverse isotrope) et un terme de régularisation. De plus, un des attraits de l’approche EDP est de pouvoir traiter avec le formalisme des données bruitées. L’association d’un terme de diffusion dépendant du type de données à traiter est donc abordée. Le chapitre 4 est consacré à l’application des modèles de fusion-diffusion aux données sismiques. Pour répondre aux besoins de filtrage de ces données sismiques, nous proposons deux méthodes originales de diffusion 3D. Nous présenterons dans ce mémoire l’approche de fusion 3D intégrant une de ces méthodes nommée SFPD (Seismic Fault Preserving Diffusion). / This thesis focuses on developing new methods for image fusion based on Partial Differential Equations (PDE). The starting point of the proposed fusion approach is the enhancement process contained in most classical diffusion models. The aim of enhancing contours is similar to one of the purpose of the fusion: the relevant information (equivalent to the contours) must be found in the output image. In general, the contour enhancement uses an inverse diffusion equation. In our model of fusion, the evolution of each input image is led by such equation. This single equation must necessarily be accompanied by a global information detector useful to select the signal to be injected. In addition, an inverse diffusion equation, like any Gaussian deconvolution, raises problems of stability and regularization of the solution. To resolve these problems, a regularization term is integrated into the model. The general model of fusion is finally similar to an evolving cooperative system, where the information contained in each image starts moving towards relevant information, leading to a convergent process. The essential interest of PDE approach is to deal with noisy data by combining in a natural way two processes: fusion and diffusion. The fusion-diffusion proposed model is easy to adapt to different types of data by tuning the PDE. In order to adapt the fusion-diffusion model to a specific application, I propose 2 diffusion models: “Seismic fault preserving diffusion” and “3D directional diffusion”. The aim is to denoise 3D seismic data. These models are integrated into the fusion-diffusion approach. One of them is successfully transferred to the industrial partner: french oil company Total. The efficiency of our models (fusion and fusion-diffusion) is proven through an experimental plan in both noisy and noisy-free data.

L’atténuation sismique est un paramètre physique très utile pour décrire et imager les propriétés du sous-sol, et tout particulièrement les roches saturées et les nuages de gaz. Les approches classiques analysent l’amplitude du spectre des données ou bien la distorsion de ce spectre, avec des méthodes asymptotiques. L’inversion des formes d’onde (Full Waveform Inversion en anglais, FWI) est une approche alternative qui prend en compte les aspects de fréquences finies. En pratique, à la fois les vitesses et l’atténuation doivent être déterminées. Il est connu que l’inversion multi-paramètre ne conduit pas à un résultat unique.Ce travail se focalise sur la détermination des vitesses et de l’atténuation. La dispersion liée à l’atténuation produit des modèles de vitesse équivalents en termes de cinématique. Je propose une inversion hybride : la « relation cinématique » est un moyen de guider l’inversion des formes d’onde non-linéaire. Elle se décompose en deux étapes. Dans un premier temps, l’information cinématique est remise à jour, et ensuite les vitesses et l’atténuation sont modifiées, pour une cinématique donnée. Différentes approches sont proposées et discutées au travers d’applications sur des données synthétiques 2D, en particulier sur les modèles Midlle-East et Marmousi. / Seismic attenuation is a useful physical parameter to describe and to image the properties of specific geological bodies, e.g., saturated rocks and gas clouds. Classical approaches consist of analyzing seismic spectrum amplitudes or spectrum distortions based on ray methods. Full waveform inversion is an alternative approach that takes into account the finite frequency aspect of seismic waves. In practice, both seismic velocities and attenuation have to be determined. It is known that the multi-parameter inversion suffers from cross-talks.This thesis focuses on retrieving velocity and attenuation. Attenuation dispersion leads to equivalent kinematic velocity models, as different combinations of velocity and attenuation have the same kinematic effects. I propose a hybrid inversion strategy: the kinematic relationship is a way to guide the non-linear full waveform inversion. The hybrid inversion strategy includes two steps. It first updates the kinematic velocity, and then retrieves the velocity and attenuation models for a fixed kinematic velocity. The different approaches are discussed through applications on 2D synthetic data sets, including the Midlle-East and Marmousi models.

Le Champ d'Aghajari est situé dans le Dezful, une des zones du Zagros structurée par d'importantes failles de charriage, et contenant la majeure partie des champs d'huile iraniens. La formation calcaire de l'Asmari, datant de la fin Oligocène à début Miocène, constitue l'une des principales couches réservoir du Sud-Ouest de l'Iran, avec un historique de production de plus d'un demi siècle pour plusieurs champs de cette région. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la structure de ce champ, connu principalement par les puits de production,<br />grâce à la première sismique 3D récemment acquise et en intégrant les informations fournies par la sismique de puits. Le problème principal est que le toit et la base du réservoir n'apparaît pas dans la zone à huile du réservoir, où les interfaces sont très pentés. Étant donné l'importance des pendages (environ 40°), les réflexions en sismique de puits zéro offset sont attendues principalement sur les composantes horizontales, ce qui rend impératif le traitement des 3 composantes. Une méthode originale d'orientation des 3 composantes est employée et les résultats confirment la<br />présence de réflecteurs pentés, en accord avec la sismique de surface sur le côté Est de la structure.<br />Plusieurs nouvelles approches d'imagerie ont été appliquées afin de comprendre et résoudre les problèmes d'illumination de la zone réservoir. Nous avons appliqué pour la première fois en terrestre l'approche « Beyond Dix » de CGGVERITAS qui permet de construire un modèle profondeur à partir de pendages et courbure résiduelles move-out mesurée sur les images PSTM (pré-stack time migration). Les résultats migrés en profondeur sont plus précis dans le recouvrement mais la zone réservoir n'est pas améliorée. La raison en est que<br />les images temps ne permettent pas de mesurer les pendages et courbures résiduelles dans la zone d'intérêt en raison d'une part de fort multiples et d'autre part d'u niveau de bruit important.<br />Une nouvelle technique prototype de migration PSTM a été développée à l' IFP, permettant une sélection de l'azimut, du pendage géologique et la recherche automatique du meilleur pendage locale. L'application de ces techniques est très encourageante et montre qu'il est possible d'extraire les réflexions pentées en améliorant le rapport signal sur bruit de la migration elle-même.<br />L'étude additionnelle d'exploration d'une autre structure anticlinale du Zagros, par utilisation combinée de sismique de surface, des données de puits, du PSV et de l'information géologique, illustre comment l'analyse intégrée des données permet d'améliorer la compréhension des structures profondes, et de contribuer à prendre de meilleures décisions de forage, dans la mesure où cette intégration est suffisamment rapide.<br />Au final, dans le Zagros, la sismique de surface est définitivement une bonne méthode d'exploration structurale, mais son application aux études fines de réservoir n'a pas été démontrée, malgré les efforts effectués.