Acoustique

L’acoustique est la science des ondes mécaniques qui se propagent dans les gaz, les liquides et les solides. Dans l’industrie pétrolière, elle est omniprésente : la sismique réflexion qui a permis de découvrir les structures du bassin d’Agadem (Termit) repose sur la propagation d’ondes élastiques dans le sous-sol ; la diagraphie sonique mesure la vitesse du son dans les roches pour en estimer la porosité ; les sonars, échosondeurs et sondes ultrasonores servent à l’imagerie sous-marine, au contrôle de la cimentation des puits et à l’inspection des pipelines comme celui de l’oléoduc Niger–Bénin. Ce cours de 20 h de CM, 10 h de TD et 30 h de travail personnel donne au futur technicien supérieur les bases physiques nécessaires pour comprendre, contrôler et interpréter ces mesures.

Objectifs d’apprentissage

• Décrire une onde acoustique par ses grandeurs (fréquence, longueur d’onde, célérité, intensité, niveau en décibels, impédance).
• Relier la vitesse des ondes P et S aux propriétés élastiques et à la densité des roches et des fluides.
• Calculer des coefficients de réflexion, des angles de réfraction et l’atténuation d’une onde.
• Expliquer la chaîne d’acquisition et de traitement d’un signal acoustique (échantillonnage, filtrage, sommation, correction NMO).
• Appliquer ces notions à la sismique terrestre et marine, à l’imagerie sous-marine et à la diagraphie sonique.

Prérequis

Bases de physique générale (mécanique, ondes, énergie), trigonométrie, logarithmes et puissances de dix.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Ondes acoustiques et ultrasonores : grandeurs fondamentales
2. Leçon 2 — Propagation des ondes dans les milieux géologiques et pétroliers
3. Leçon 3 — Acquisition et traitement des signaux acoustiques
4. Leçon 4 — Applications en géophysique et imagerie acoustique

Modalités d’évaluation

Volume horaire : CM 20 h, TD 10 h, TP 0 h, TPE 30 h (3 crédits). Évaluation : contrôle continu (quiz en ligne, exercices de TD, devoir surveillé) 40 % et examen terminal écrit 60 %.

Bibliographie

• A. D. Pierce, Acoustics: An Introduction to Its Physical Principles and Applications, Springer / Acoustical Society of America.
• L. E. Kinsler, A. R. Frey, A. B. Coppens, J. V. Sanders, Fundamentals of Acoustics, Wiley.
• R. E. Sheriff, L. P. Geldart, Exploration Seismology, Cambridge University Press.
• Ö. Yilmaz, Seismic Data Analysis, Society of Exploration Geophysicists.
• X. Lurton, An Introduction to Underwater Acoustics, Springer.