Méthodes géophysiques

La géophysique d’exploration mesure en surface (ou en forage) des grandeurs physiques — temps de propagation des ondes élastiques, champ de pesanteur, champ magnétique, conductivité électrique — pour reconstituer la structure et la nature du sous-sol sans le forer. En exploration pétrolière, elle intervient à toutes les étapes : reconnaissance régionale d’un bassin par gravimétrie et magnétométrie aéroportées, délimitation des pièges par sismique réflexion 2D puis 3D, caractérisation des réservoirs et suivi de production. Au Niger, l’essentiel des découvertes du rift de Termit–Agadem a été obtenu grâce à la combinaison de levés gravimétriques régionaux, qui ont révélé l’architecture en grabens du rift, et de campagnes sismiques 2D et 3D qui ont permis d’implanter les puits sur des blocs basculés et des failles normales. Ce cours, de niveau licence professionnelle, présente les principes physiques, l’acquisition, le traitement de base et l’interprétation des principales méthodes, avec des calculs d’ordre de grandeur que tout technicien de l’exploration doit savoir mener.

Objectifs d’apprentissage

• Expliquer la propagation des ondes P et S et appliquer les lois de Snell–Descartes à la sismique réfraction.
• Décrire une chaîne d’acquisition et de traitement sismique réflexion (géométrie, couverture, corrections, sommation, migration).
• Interpréter une section sismique : pointé d’horizons et de failles, conversion temps–profondeur, impédance, résolution, indicateurs directs d’hydrocarbures.
• Réaliser les corrections gravimétriques de base et interpréter une anomalie de Bouguer ou magnétique.
• Connaître le principe et le domaine d’emploi des méthodes électromagnétiques (TEM, magnétotellurique, CSEM).
• Choisir la méthode ou la combinaison de méthodes adaptée à un objectif d’exploration.

Prérequis

Connaissances en géophysique et en géologie : géologie générale et structurale (S1–S2), physique des ondes et acoustique (S5), exploration et évaluation géophysique (S5), notions de trigonométrie et de logarithmes.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Propagation des ondes sismiques et sismique réfraction
2. Leçon 2 — Sismique réflexion : acquisition et traitement
3. Leçon 3 — Interprétation sismique et prospection des hydrocarbures
4. Leçon 4 — Gravimétrie, magnétométrie et méthodes électromagnétiques

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 20 h de cours magistraux (CM), 10 h de travaux dirigés (TD : exercices de calcul, interprétation de sections et de cartes), 0 h de travaux pratiques, 30 h de travail personnel de l’étudiant (TPE) ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD notés, quiz en ligne, mini-projet d’interprétation d’une ligne sismique) pour 40 % et examen terminal écrit pour 60 %.

Bibliographie

• Kearey P., Brooks M., Hill I., An Introduction to Geophysical Exploration, Blackwell Science.
• Telford W. M., Geldart L. P., Sheriff R. E., Applied Geophysics, Cambridge University Press.
• Sheriff R. E., Geldart L. P., Exploration Seismology, Cambridge University Press.
• Yilmaz Ö., Seismic Data Analysis, Society of Exploration Geophysicists (SEG).
• Chapellier D., Mari J.-L., Géophysique de gisement et de génie civil, Éditions Technip.