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Total soutient activement le développement du vibrateur marin, une source sismique marine de nouvelle génération. Cette technologie répond à des enjeux importants : nous permettre d’explorer en minimisant tout impact sonore de nos opérations sur la faune marine, tout en améliorant l’imagerie de cibles profondes et la répétabilité de nos acquisitions 4D.

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Andrew Feltham

R&D

Améliorer l'imagerie sismique 4D et minimiser l'impact sonore de nos opérations

Un vibrateur marin pour optimiser les acquisitions sismiques - Exploration-Production - Total

Une nouvelle génération de source marine sismique

Depuis plus de cinquante ans, les canons à air sont les sources sonores les plus utilisées en exploration sismique marine. Placées à quelques mètres sous la surface de l’eau, ces sources à impulsion libèrent à grande vitesse et à haute pression des bulles d’air qui explosent dans l’eau et génèrent les ondes sonores dont les réflexions dans le sous-sol permettent d’imager des zones prospectives à explorer.

Bien que très performante, cette technologie n’est pas parfaite, en particulier en termes de répétabilité du signal sismique ou de contrôle de ses contenus fréquentiels. De plus, des préoccupations environnementales ont été exprimées par certaines ONG, en particulier sur ses impacts potentiels sur la faune marine.

Bien qu’aucune étude scientifique n’ait démontré les effets néfastes des canons à air sur une population de mammifères marins Total travaille, avec comme partenaires Shell et Exxon Mobil, au développement d’une technologie alternative à moindre impact sonore : le vibrateur marin. Il s’agit d’un véritable défi technologique. Le concept, en effet, n’est pas nouveau. Mais, depuis les années 1960, il n’a jamais débouché sur un système commercialement et technologiquement viable, susceptible de rivaliser avec la qualité du signal et la fiabilité du canon à air.

Pour maximiser ses chances de réussite, le projet industriel conjoint Marine Vibrator, géré par le Global Petroleum Research Institute (GPRI) de la Texas A&M University, a conduit ses travaux sur trois concepts technologiques distincts. Cette approche lui a permis de retenir, in fine, le meilleur, aux performances très prometteuses : l’INP (Integrated Projector Node), vibrateur marin conçu par Applied Physical Science (APS), entité du groupe industriel General Dynamics.

Le vibrateur marin, gage d'un impact sonore minimal

Les niveaux de bruit émis par le vibrateur marin dans l’océan sont beaucoup plus bas que ceux des canons à air. Leur impact potentiel sur l’environnement des espèces marines sera donc encore plus faible. Cette minimisation de l’impact sonore tient à la réduction des niveaux de pression acoustique (SPL, Sound Pressure Level) et d’exposition sonore (SEL, Sound Exposure Level) associés à l’émission du signal.

  • Une pression acoustique plus faible : à la différence du canon à air, le vibrateur marin est une source non impulsive. Il ne libère pas toute l’énergie nécessaire à l’imagerie d’un seul coup mais la répartit au fil du temps. Cet allongement de la durée d’émission du signal (appelée sweep), portée de quelques millisecondes (canon à air) à plusieurs dizaines de secondes (vibrateur marin) réduit le niveau acoustique (SPL, Sound Pressure Level), donc la pression maximale émise par la source.
  • Une gamme de fréquence réduite : alors que le canon à air émet toutes les fréquences acoustiques simultanément, le vibrateur marin n’émet que la seule gamme de fréquences requises pour l’imagerie en éliminant toutes les fréquences inutiles qui sont supérieures à environ 100 Hz. Le niveau d’exposition sonore auquel sont soumis les animaux marins qui se trouveraient au voisinage immédiat des sources sismiques s’en trouvera donc réduit.

L’assurance d’un impact minimal de cette nouvelle génération de source sismique constitue un facteur clé de son développement. C’est pourquoi Total a souhaité que l’évaluation de ses impacts sonores sur la faune marine soit réalisée par le JIP Sound and Marine Life. Ce JIP, dont Total est un des membres les plus actifs, mobilise en effet des expertises technologiques et scientifiques de haut niveau, qui permettent d’avoir toute confiance dans la qualité de l’évaluation. En 2018, la première phase de cette étude, réalisée à ce stade sous forme théorique par modélisation, a confirmé le bénéfice environnemental associé au vibrateur marin. Une seconde phase de l’étude, réalisée à partir de données acquises en mer, livrera ses résultats dans un avenir proche.

L'équipe du vibrateur marin - Recherche & Développement - Exploration-Production - Total

Les nombreux atouts technologiques du vibrateur marin

La technologie du vibrateur marin cumule plusieurs avantages potentiels pour nos futures campagnes d’exploration marine.

  • Une imagerie du sous-sol de plus grande qualité : l’IPN conçu par APS permet délivre un très bon niveau d’amplitude du signal sur une large bande de fréquence, en particulier sur les très basses fréquences qui sont les plus difficiles à atteindre. Cet enrichissement du signal dans les très basses fréquences, combiné à la possibilité de déployer le vibrateur à plus grande profondeur que le canon à air, contribuera à améliorer la qualité des données sismiques et de l’imagerie de cibles profondes.
  • Une meilleure répétabilité de la sismique 4D : le vibrateur marin d’APS concentre des technologies sophistiquées qui permettent un contrôle extrêmement précis du signal obtenu, donc sa reproduction « à l’identique » ou repeatability à des fins de sismique 4D, c’est-à-dire répétées dans le temps.
  • Une productivité améliorée : en rendant possible l’utilisation des sources sismiques émettant en mode simultané, le vibrateur marin permettra de réduire le temps, donc le coût des campagnes d’acquisition.
  • L’accès aux domaines de transition : à la différence du canon à air, le vibrateur marin pourra être utilisé dans les zones de transition peu profondes entre mer et terre, élargissant ainsi les domaines de l’exploration en offshore.

Un prochain déploiement en conditions réelles

En 2018, le vibrateur prototype d’APS a brillamment passé l’épreuve d’un premier test TRL4 dans les eaux du Lac Seneca de l’État de New-York. Au terme de tests d’endurance concluants, nous envisageons un prochain field test TRL6 de la technologie en 2021 sur l’un de nos champs et espérons disposer d’un nombre suffisant d’IPN pour déployer une première acquisition industrielle mettant en jeu un réseau de vibrateurs marin à l’horizon 2023.

Dans cette perspective, et pour préparer le futur traitement des données acquises par le moyen de cette nouvelle source sismique, Total a pris l’initiative de lancer un projet SEAM (SEG Advanced Modeling Program) sur le traitement des données du vibrateur marin. Avec, pour enjeu, de montrer que ses données seront exploitables et que des contracteurs seront capables de les traiter.

Recherche & Développement

Un moteur de la compétitivité de Total

Gisement

Améliorer l'image structurale des réservoirs d'Al-Shaheen

Environnement

Placer l'environnement au coeur de notre stratégie