Most seismic time‐lapse studies so far have been of a qualitative nature. Identification of areas with minor or no seismic changes has been used to plan new infill drilling targets. Increased accuracy in seismic acquisition methods, in both conventional streamer surveys and newer methods such as multicomponent sea‐bed seismic and permanent sensors, opens possibilities for the next step: quantitative time‐lapse analysis. Quantitative methods here mean the estimation of, for instance, a change in fluid saturation from 20% water to 90% water or the estimation of a pore pressure change of 5 MPa. Explicit expressions for the uncertainties associated with estimated changes in, for instance, reservoir pressure and fluid saturation are derived. These formulae can be used to compare relative uncertainties between estimated parameters as well as to identify the critical factors in various estimation techniques. The importance of accurate rock physics input, as well as that of highly repeatable time‐lapse seismic data, is emphasized. Furthermore, uncertainty analysis can be used to find optimal weight factors when the same parameter (e.g. saturation change) is estimated by two or three different techniques.

The In Salah CCS project in central Algeria is a world pioneering onshore CO2 capture and storage project which has built up a wealth of experience highly relevant to CCS projects worldwide. Carbon dioxide from several gas fields is removed from the gas production stream in a central gas processing facility and then the CO2 is compressed, transported and stored underground in the 1.9km deep Carboniferous sandstone unit at the Krechba field. Injection commenced in 2004 and since then over 3.8Mt of CO2 has been stored in the subsurface. The storage performance has been monitored using a unique and diverse portfolio of geophysical and geochemical methods, including time-lapse seismic, micro-seismic, wellhead sampling using CO2 gas tracers, down-hole logging and core analysis, surface gas monitoring, groundwater aquifer monitoring and satellite InSAR data. Routines and procedures for collecting and interpreting these data have been developed, and valuable insights into appropriate Monitoring, Modelling and Verification (MMV) approaches for CO2 storage have been gained. We summarize the key elements of the project life-cycle and identify the key lessons learned from this demonstration project that can be applied to other major CCS projects, notably: The need for detailed geological and geomechanical characterization of the reservoir and overburden; The importance of regular risk assessments based on the integration of multiple different datasets; The importance of flexibility in the design and operation of the capture, compression, and injection system. The In Salah project thus provides an important case study for knowledge transfer to other major CCS projects in the planning and execution phases. © 2013 The Authors. Published by Elsevier Ltd. Selection and/or peer-review under responsibility of GHGT

Analyse et traitement de données sismiques 4D en continu et en temps réel pour la surveillance du sous-sol La sismique réflexion 3D est largement utilisée dans l'industrie pétrolière. Cette méthode d’auscultation du sous-sol fournit des informations sur les structures géologiques et peut être utilisée pour construire des modèles de réservoir. Cependant, les propriétés dérivées des données sismiques 3D (et 2D) ne sont que statiques: elles ne permettent pas d’évaluer ce qui change avec le temps. L'ajout d'une dimension temporelle aux données 3D est obtenue par la répétition des mesures à plusieurs dates séparées de plusieurs mois voire même de plusieurs années. Ainsi, la sismique4D (time-lapse) permet d’appréhender les modifications du sous-sol sur le long terme. Depuis les années 90, cette méthode est utilisée dans le monde entier en mer et à terre. Pour réaliser une surveillance beaucoup plus fréquente (quotidienne), voire continue (quelques heures) du sous-sol, CGG a développé, en collaboration avec Gaz de France (désormais ENGIE) et l’Institut Français du Pétrole (maintenant IFPEN), une solution basée sur des sources et des récepteurs enterrés: SeisMovie. SeisMovie a été initialement conçu pour suivre et cartographier en temps-réel le front de gaz lors des opérations de stockage en couche géologique. Il est aussi utilisé pour observer l’injection de vapeur nécessaire à la production d’huile lourde. Dans cette thèse, nous apportons des contributions à trois défis qui apparaissent lors du traitement des données sismiques issues de ce système. Le premier concerne l'atténuation des variations de proche surface causées par les ondes « fantômes » qui interfèrent avec les ondes primaires. Le second concerne la quantification des modifications du sous-sol en termes de variation de vitesse de propagation et d’impédance acoustique.Le troisième concerne le temps-réel : le traitement doit être au moins aussi rapide que le cycle d’acquisition (quelques heures). En effet l’analyse des données doit permettre aux ingénieurs réservoirs de prendre rapidement des décisions (arrêt de l’injection, diminution de la production). Dans un cadre plus général, il existe des similitudes conceptuelles entre la 3D et la 4D. En 4D, ce sont les acquisitions répétées qui sont comparées entre elles (ou avec une référence). En3D, pendant l’acquisition, les géophysiciens de terrain comparent les points de tir unitaires entre eux afin d’évaluer la qualité des données pour prendre des décisions (reprendre le point de tir, continuer). Dès lors, certains outils 4D temps réel développés pendant cette thèse peuvent être appliqués. Ainsi une toute nouvelle approche appelée TeraMig pour le contrôle qualité automatisé sur le terrain sera également présentée.