全球地震勘探技术发展趋势分析

全球地震勘探技术发展趋势分析

2014-09-29 15:10:55 0

地震勘探 采集技术 处理技术 解释技术 油藏地球物理技术 王炳章

文|王炳章 等 中石化石油物探技术研究院

1、前言

以地震勘探方法为主体的油气地球物理勘探技术，是油气发现和增储上产的最主要技术手段。随着全球经济和社会发展对能源需求的不断增长，油气勘探开发的程度在不断提高，难度在不断加大。极端地表环境和恶劣地表条件，复杂地下构造、超深层和海洋深水、小尺度目标体、各向异性、油藏(流体)变化等各种复杂地质问题以及工程难题，都需要应用地球物理技术予以研究攻克。

地震勘探技术发展到今天，已经并持续融入当代最尖端的科学技术，解决油气地质问题的能力不断增强，除了能查明地下地层分布和构造特征，准确圈定各种构造圈闭外，在寻找和发现隐蔽油气圈闭和直接找油气等方面也取得明显效果。

地震勘探资料：

可以提供地下有关地层、岩性和含油气情况； 划分与追踪油气层，弄清其分布范围；

预测油气藏的类型，监测开采过程中油气的动态变化；

在油气勘探开发全过程中，有效地节省钻探工作量并提高钻井成功率。 地震勘探技术创新已成为跨国石油公司和专业技术服务公司保持竞争力的核心战略；地震勘探技术的发展和科技进步，已成为推进油气勘探开发产业可持续发展和提高效益的最主要推动力。

2、地震勘探技术发展趋势

纵观当前全球地震勘探技术的发展趋势，大体上沿着如下几个途径： 从单纯的纵波勘探向多波勘探发展；

从简单地表和浅水区向复杂地表和深水区发展； 从常规地震采集向全数字精细地震采集发展； 从窄方位角勘探向宽方位角勘探发展； 从三维勘探向四维勘探发展；

从探查构造圈闭向寻找隐蔽圈闭发展； 从叠后成像向叠前成像处理发展； 从时间域向深度域发展； 从各向同性向各向异性发展；

从叠后地震反演向叠前弹性反演发展； 从油气勘探向油藏开发延伸。

2.1地震勘探理论研究进展

随着油气勘探的对象越来越复杂，常规的水平层状均匀介质理论、各向同性理论、线性算法等地震勘探基础理论存在明显的不适应性，新的地震勘探理论向传统的均匀层状介质理论发起了冲击，更加逼近真实地质-地球物理条件的裂缝介质、多相介质、离散介质、黏弹性介质、各向异性及非线性算法等新理论，逐渐发展并走向应用。

2.2地震采集技术发展趋势

遵循采集、处理、解释一体化的发展思路，借助于先进仪器装备和各种采集新技术的不断推出，地震采集技术正向着适应更恶劣地表条件、更复杂地下构造和更隐蔽含油气圈闭勘探需求的精细采集方向发展。

采用24位超万道地震仪、数字检波器加网络技术支撑，精细表层调查和模型驱动的采集设计，进行单点接收、大动态范围、无线化传输、超多道记录、小面元网格、高覆盖次数、高品质震源、多分量接收、全方位信息、环保型作业的高密度三维地震全波场采集，不断提高地震资料的纵、横向分辨率和有效信息的精确度。

2.3地震处理技术发展趋势

地震资料处理的全过程中更加注重地质、地球物理意义；

波动方程静校正、多次波及噪声消除新技术(如三维SRME和IME等)、真振幅处理新技术、面向目标的高精度处理流程、叠前时间偏移处理、大范围三维地震连片处理等新技术新手段得到广泛应用；

多分量、宽方位和各向异性处理技术得到深入研究和着力推行；

偏移成像新技术成为研究和应用的热点，全波动方程的叠前深度偏移技术已经成熟，且速度建模功能不断完善，运算效率大大提高，叠前深度偏移正在成为常规处理作业，盐下及陡倾构造成像和各向异性叠前深度偏移也已进入应用阶段。 未来的地震资料处理技术将向着基于全方位、真三维、全波场数据体的波场智能辨识、自动去噪和多尺度数据一体化成像等方面发展。

2.4地震解释技术发展趋势

充分挖掘与利用各种新技术处理后的地震数据体所包含的一切信息，正在向以叠前解释为主、与高精度叠加属性分析相结合的全信息解释发展，更准确地刻画构造、更精细地预测储层和更逼真地表征油藏。

自动化解释技术推动了全三维解释技术的进步； 物理和数学模型正演为准确查明复杂构造提供了支撑；

高分辨率层序地层学和地震沉积学解释成为岩性油气藏解释的新手段； 叠前地震反演、多尺度资料联合属性分析，使储层预测向更精细的方向发展； 多分量资料的应用和多波各向异性分析技术，使得储层裂缝检测和流体识别成为可能；

结合油藏工程资料实现对油气藏注/采的实时监测；

基于岩石物理模型的多学科综合解释实现了油气藏的动态表征； 企业级地震解释系统代表了解释技术的发展方向；

一体化协同工作平台实现了多学科融合和互动，并使解释和建模有机地结合在一起；

盆地级的可视化与解释提高了综合研究水平。

2.5地震仪器装备技术发展趋势

地震采集仪器始终向着更高精度、大道数、智能化、轻便化、特色化、一体化的方向发展。随着数字检波器投入生产应用，地震采集系统的技术核心不断向末端转移，即从以地震仪器为核心，发展到以采集站为核心，再向以检波器为核心的方向发展；先进的网络支撑和数据的无线传输(无线/有线混装)方式，显著提高了采集施工效率；海上地震采集装备以高端物探船(＞12缆)和OBC为主要趋势，并开始出现OBN(海底节点地震)等新技术。

资料处理装备以大规模PCCluster和基于GPU(图形处理器)架构的计算服务器为发展趋势。解释方面，则以根据用户特点或发展要求定制的企业级解释系统和工作模式为发展趋势。

3、国外地震勘探技术发展水平

在各种高科技行业新技术成果的快速融入之下，国外地震勘探技术持续迅速发展。地震野外数据采集使用全数字地震采集系统、大吨位可控震源和先进的采集设计软件，不断适应各种复杂地表和地下地质目标的勘探需求，经济、快速、环境友好地获得高保真、高精度的野外资料，促进油气勘探开发步入高精度阶段。

高密度、宽方位地震勘探技术实现规模应用；

三维地震精细采集和叠前偏移已成为认识地下复杂构造和复杂油气藏的常规方法；

时延(4D)地震技术在提高采收率方面的应用也取得良好效果和效益。

全数字地震采集系统和高密度地震采集、PC-Cluster处理解释、虚拟现实等一批先进技术和装备，深度偏移、叠前反演、可视化等技术的应用，使得地震资料的处理解释取得很大进步，大大提高了油气勘探开发的精度和效率。

3.1国外地震采集技术发展水平

国外地震采集技术发展的一个突出特点是单点、超万道、高密度采样的精细采集；精细表层调查、模型驱动的采集设计，以及全数字地震采集系统，都体现着数据采集强调向与资料处理、解释一体化发展的趋势。

高密度采集提供了高采样率、超多道记录的多方位信息；

基于微电子技术的MEMS数字检波器的应用，扩展了动态范围(＞90dB)，拓宽了地震记录频带，有利于提高深层弱信号反射；

三维全波场采集获得“充分、均匀、对称、连续”的高保真、高精度采样数据，同时获取的转换波资料更有利于缝洞识别、各向异性研究和油气水流体检测。

3.1.1全数字地震采集系统

2002年开始，推出了全数字地震采集系统(超万道的24位遥测地震仪＋MEMS数字检波器＋地震区域网络和远程控制系统)，其目前的代表性产品为2005年分别推向市场的法国Sercel公司的428XL系统和美国IO公司的Scorpion系统。428XL系统可以配接模拟检波器FDUs或数字检波器DSU1、DSU3，总带道能力为10×10道(2ms采样)。在I/OSystemIV系统基础上升级的ION公司Scorpion系统，亦可支持模拟与数字两种检波器，最大带道能力为12×104道(2ms采样)。

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基于微电子机械系统(MEMS)芯片制成的微加速度三分量数字地震检波器，集数据采集、处理及传输功能于一体，具有超低噪声、大动态范围和极高向量保真度的性能，其线性频率及相位响应可达500Hz；动态范围大于105dB；超低噪声，最低为-147dB/Hz；极高的向量保真度，失真小于0.003%；直接24位全数字输出；无倾斜角度限制。

3.1.2高密度地震采集技术

高密度数据采集方式代表了精细采集的发展趋势。20世纪末至21世纪初，国外多家地球物理服务公司相继推出针对高密度空间采样的地震勘探新技术，虽然各自对技术的表述有所不同，但都采用了全数字地震采集系统、精细表层调查、模型驱动(以照明分析为主)的采集设计、高效震源激发，以及采集效果的后评估等一系列技术措施，其共同的目的就是加密空间采样密度。如WesternGeco公司的Q-系列技术和DISCover技术，CGG公司的Eye-D技术，PGS公司的HD-3D和GeoStreamer技术等；BP则开发出了FOMA采集技术；还有近年出现的海上宽方位多缆采集技术和OBC/4C以及OBN(海底节点地震)等新技术。

这些全数字、全波场的高密度地震采集技术都充分强调采集、处理(解释)一体化的理念。以Q-系列技术中的Q-Land技术(陆上地震采集和处理综合系统)为例，其技术核心是单点单分量(1C)接收、三维压噪、室内数字组合、处理解释一体化。

技术特点在于：

①大于3×104道的大动态范围(82dB)的GAC加速度高频数字检波器、单点接收系统(其改进型产品Q-Xpress达到10×10道)；

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②大带宽可控震源系统；

③在数字组合前对单点记录进行静校正和消除相干噪声处理(十字最小数据集抽取、高密度资料噪声识别、自适应面波压制、规则干扰压制、随机噪声压制)；

④室内数字组合技术(DGF———包括仪器和检波器去相位化、组内静校正、相关、脉冲衰减、振幅微扰校正、时间微扰校正、相干噪音衰减、空间防假频滤波等步骤)，使得在采集阶段毋须采用野外检波器组合，提高了施工效率和记录的信噪比。

高密度采集使得数据处理的每一步都能保持很宽的频带，不受假频干扰，剖面分辨率和成像品质大幅提高。高密度采集带来了一系列新技术和新成果，包括：多道滤波、Radon保真去多次波、地表相关多次波去除(SRME)、方位数据规则化、方位偏移、方位各向异性计算分析、精确的AVO-AVA分析、油藏精细描述与4D地震油藏监测的应用等，大大推动了地震处理、解释技术的全面进步。

3.1.3其他地震采集新方法 (1)多震源采集(同时源)方法

从最大限度地降低采集成本(经费、作业时间等)的需求出发，基于高保真可控震源、滑动扫描技术，以及采集设计、野外施工和资料处理等方面的共同改进，使得多震源采集从设想逐步走向了实现。最近出现的距离分隔的同时源技术(DSSS)、独立同时扫描(ISS)同时源技术和伪随机扫描同时源技术(SPST)，大大提高了地震采集的效率，同时显著降低了采集费用。

从采集效率来看，在已进行的多震源采集试验中，2010年底的报道是每天完成的炮数已达4.5×10炮左右(而且是有实时质量控制的采集；CGGVeritas公司)。多震源数据处理的关键技术是炮分离，而炮分离技术的不尽完善也是当前同时源技术的不足，目前多采用加抖动震源和带有效稀疏约束性的分离算法。多震源数据处理技术的发展方向应是不再进行炮分离，而直接处理各炮同时采集的巨量道数的记录(超级道)。近来研究比较活跃的最小二乘法偏移(LSM)技术是一种可能的选择。

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(2)海上地震采集新方法

①海上宽方位地震采集方法：包括双检接收技术、多枪-多缆宽方位观测技术和OBC技术。双检接收是同时采用压电检波器和速度检波器接收，可以有效压制来自海水面的虚反射干扰。当来自地下有效波相位一致时，两种检波器接收的来自海水面的虚反射波信号相位相差180°，通过匹配叠加即可消除海水面的虚反射波。

宽方位角观测的优点在于改善了照明度，较好地压制了多次波，提高了分辨率和信噪比；具有极好的炮检距覆盖和最小的填充量，有利于后续灵活地实施扩展方案；宽方位数据的叠前深度偏移处理实现了更清晰的盐下成像。

②海上时延地震观测新方法：由于OBC(海底电缆)技术的进步和OBC采集得到广泛支持，以及OBN(海底节点地震)等新技术的出现，采用海底永久、半永久性布设的传感器观测网络，可进行高效快速的多期次地震监测测量，使得海上时延(4D)地震技术发展迅速。

在非永久性海上时延地震观测方面，由于单拖缆船测量时的不确定性较大，必须等待合适的流向，通常还会留下覆盖空白区，而加密观测费用又太高，于是出现了双船时延地震观测方法。采用震源船和拖缆船双船测量，能够掌控时延观测的覆盖范围，提高各次测量间的可重复性。

③海上全方位采集方法：除了宽方位多缆采集方法外，近年来出现的海上全方位采集解决了传统海上拖缆采集方位角小、覆盖次数少的缺陷，分辨率及信噪比有明显增高，对海底以下的照明效果显著改善。经过大量试验，WesternGeco公司的螺旋式海上全方位采集方法获得成功。

他们进行了不同采集观测系统的模拟对比，并在黑海深水油气田对不同观测系统的实际采集结果进行了比较；在印尼海上和挪威Heidrun海上油气田盐底辟上采集所获地震资料均圆满完成了预定的地质任务，同时还提高了施工效率。为适应深海和深水盆地的勘探需求，近年来还发展了深海OBN技术，大容量气枪、长拖缆排列等地震采集新方法。

3.2国外地震处理技术发展水平

地震资料常规处理涉及能量恢复与均衡、去噪、反褶积、静校正、速度分析与叠加、偏移成像等技术环节。

围绕高度保持地震波的真振幅和尽量提高地震资料的信噪比和分辨率的“三高”要求，近年来国外地震处理技术持续快速发展，新的处理技术不断走向应用，如波动方程静校正技术、表面相关多次波消除技术(SRME)和层间多次波消除技术(IME)、真振幅处理新技术、多分量资料处理技术、宽方位资料处理技术、各向异性处理技术等，而其中尤以偏移成像处理技术始终是地震勘探技术优选发展的方向。

叠前偏移成像技术是近年来地震技术发展的一大亮点，叠前深度偏移正在成为常规处理作业，已实现上万平方千米三维资料的整块叠前深度偏移处理。

3.2.1地震偏移成像技术发展水平

地震叠前偏移成像技术的发展主要集中在叠前偏移算法对复杂构造的成像能力和在生产中的实用性(包括成像精度和计算效率)，即研发提高复杂地表、复杂地下构造成像精度的方法技术，包括开发适合在地表起伏剧烈、岩性横向急剧变化地区(如加拿大山前带)和地下构造复杂区(如美国墨西哥湾盐下)应用的成像方法。

国外已开发出了高效的适合大规模海洋地震数据处理的波动方程共方位角叠前深度偏移、适合高陡构造精确成像的克希霍夫叠前偏移、提高盐下成像精度的广义屏法偏移、适合山前带低信噪比地震资料成像的共聚焦点叠加等方法。 目前地震偏移成像方法的研究方向正在由复杂构造成像向各向异性成像、非反射波成像岩性成像扩展，高斯束叠前成像和逆时偏移技术，仍是近期方法研究和应用研究的热点；非反射波成像、各向异性成像和真振幅成像技术，逐渐引起勘探地球物理界的关注。

速度分析与建模技术是地震成像配套技术中最为重要的一环。对于任何偏移方法来说，速度模型的正确性都是直接决定构造成像质量的关键所在，往往成像方法精度越高，对速度模型的依赖性越强、反应越敏感、要求也越高。速度分析的方法主要从剩余曲率类方法向基于射线追踪的层析反演速度分析方法发展，进而发展了基于波路径(胖射线)的层析反演速度分析方法；速度建模技术主要从手动建模向人工约束的自动建模方向发展，从构造简单层状模型向构造复杂构造模型方向发展，对于复杂地表情况下的模型更新技术研究尚不多见。

基于波动理论的有限敏感度核法、波路径(胖射线)层析、波形反演等速度分析方法研究正在开展，其中波路径层析已对实际数据开始应用。Paradigm的偏移软件已经集成了基于射线理论的层状、块状、网格状速度模型层析反演分析方法，功能包括各向同性、各向异性叠前深度偏移的速度建模；Omega软件也集成了比较完善的速度模型更新算法，其中层析反演算法已经发展到多方位角联合层析。

3.2.2地震资料处理软件发展水平

国外的地震资料处理工作多为大型地球物理专业服务公司和一些具有特殊技术的专业服务公司承担。为解决油公司复杂探区的构造成像问题和抢占巨大的地震资料处理市场，各大地球物理服务公司和软件厂商集中力量研发与集成地震资料处理新技术，加紧实施地震成像技术成果的产品化，推出了各具特色的处理软件系统，如Omega、Pro-max、GeoCluster、Focus和GeoDepth等。

这些软件均具有完整的实现地震资料常规处理和大规模叠前成像处理的功能，如GeoDepth软件包括Kirchhoff叠前深度偏移、共炮域波动方程叠前深度偏移、共反射角叠前深度偏移、逆时叠前深度偏移和全方位角深度域成像等方法；

Omega软件有自适应高斯束偏移、高斯包束偏移和逆时偏移；GeoCluster软件有控制的射线束叠前深度偏移等。

除地震处理技术的水平外，国外地震处理软件的发展水平，核心是高性能并行计算能力的提高，其中SMP(共享内存对称多处理系统)、NUMA(非均匀内存访问系统)和CC-NUMA(高速缓存一致性-非均匀内存访问系统)、MPP(分布式大规模多处理系统)，是当前高性能并行计算的主流；GeoCluster和Omega2软件系统都是基于PC-Cluster、NUMA和CC-NUMA架构的新一代处理系统。地震处理软件发展的另一个重要方面是处理过程的三维可视化监控，Landmark已将ProMax处理系统和GeoProbe进行适度的整合，Paradigm也在处理过程中大量使用了三维可视化技术(速度分析、速度建模等)。

3.2.3地震资料处理能力的发展水平

地震资料处理能力也就是计算机运算能力和计算技术的发展水平。随着地球物理技术的发展，尤其是近年来高密度地震采集技术的普及应用，精细采集的三维地震资料涉及海量数据的处理，更需要强大的计算能力作为支撑。

WesternGeco公司在全球建有31个处理中心，规模在1×10CPU/核以上的有10个；CGG公司在全球有46个处理中心，其中休斯顿中心超过3×10CPU/核；Paradigm公司在全球有20个处理中心。

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在处理能力大幅增强的支撑下，叠前偏移处理已在复杂区块作为常规处理环节，为解决复杂构造成像难题提供有力的技术手段，也成为一些重大油气新发现的主要技术。为适应地球物理数据信息量的高速递增和更高的成像精度要求，国外地震资料处理能力的提高更注重于计算技术的发展，其主要体现是开发高性能计算机，包括高速计算机芯片和微机集群并行计算机，以及高效稳定的并行算法和并行机制。

继PCCluster集群技术之后，图形处理器通用计算技术(GPGPU)、现场可编程门阵列技术(FPGA)也引入了叠前偏移成像这种计算密集型的任务中，在逆时偏移等新技术的实现中，可成倍提高运算速度。这些高性能计算技术在弹性波场模拟和三维叠加等作业中，甚至创造出加速数十到数百倍的记录。

3.3国外地震解释技术发展水平

随地震技术的不断进步，其应用范围和解决问题的能力不断增强，与解决地质需求的目标相适应，地震解释涵盖的技术范围不断扩大。地震解释技术的发展可划分为构造解释、构造＋沉积解释和地震-地质综合解释三个阶段。 地震-地质综合解释的目的是通过应用合理的解释方法技术，将地震信息转化为尽可能多的地质信息，涉及的内容广泛，既包括构造解释、岩性预测、物性预测，还包括流体预测和综合评价等，通常习惯称为“储层预测(或描述)”。 针对不同目标的地震解释技术均涉及到大量独特的思想、方法、技术，由此也形成了众多新的学科，如地震地层学、层序地层学、地震沉积学、地震储层

地质学等；而每一项地震解释技术本身也涵盖大量的技术内容。可见要全面阐明目前地震解释技术的发展水平必定篇幅巨大，因此这里仅论及当前油气勘探中需求最大的隐蔽油气藏预测和碳酸盐岩储层预测技术的主要进展。

3.3.1隐蔽油气藏预测技术发展水平

隐蔽油气藏大致可分为复杂断裂构造隐蔽型和复杂地层岩性隐蔽型两大类。 目前隐蔽性油气藏地震解释的基本研究思路是：

在三维数据“三高”精细处理和精细构造解释基础上，应用高分辨率层序地层学、地震沉积学等解释方法，和波阻抗反演、AVO分析、谱分解等针对目的层段的地震解释性处理技术及其有机组合，通过处理、解释一体化工作模式，实现地质、地震、测井数据的有机结合，完成储层描述与评价，提出有利圈闭和井位部署建议。

目前，重点研究和发展的隐蔽性油气藏解释和预测技术系列主要有： ①三维精细构造解释(包括多信息约束的层位标定、结合相干数据体分析的复杂断裂系统解释、高精度速度建模、构造(要素)确认与评估等技术)；

②高分辨率层序地层学和地震沉积学解释；

③以波阻抗和AVO为主的地震反演(针对三维数据体的AVO分析、波阻抗反演及两者的联合反演等)；

④谱分解技术(包括谱分解薄层厚度调谐分析、AVO属性与谱分解联合处理解释、振幅谱和相位谱切片及剖面的综合解释等)；⑤时频分析和三瞬处理(包括小波变换、声波测井曲线时频分析、井旁地震记录时频分析、地震记录的三瞬属性(瞬时频率、瞬时相位和振幅包络)处理技术等)；

⑥特殊岩性体油气藏的处理与解释(包括针对特殊岩性体的目标处理、碳酸盐岩缝洞储层解释性处理、火成岩储集体的处理与解释等技术)；

⑦多参数综合分析(包括回归与聚类判别分析、地质变量的空间变异性分析、克里金法等地质统计分析、最大特征向量分析等技术)；

⑧圈闭评价与油气检测(包括隐蔽型圈闭评价、油气检测系列技术、流体信息检测的处理与解释技术)；

⑨数据库的建设、网络支撑和可视化处理解释等辅助性技术。

3.3.2碳酸盐岩储层预测技术发展水平

碳酸盐岩油气藏是十分重要的油气勘探领域，碳酸盐岩约占全球沉积岩的二成，却已含有五成以上的油气探明储量。碳酸盐岩储层按其储集空间类型可分为孔、缝、洞三类，其中裂缝型碳酸盐岩储层预测是主要难点和研究重点。

当前，碳酸盐岩储层预测技术主要在以下几方面取得了较大进展：

①结合成因分析的碳酸盐储层解释技术(构造应力模拟技术、岩溶成因分析、地震沉积学、地震地貌学等)；

②通过相邻地震道资料不连续性研究特殊地质现象的第三代本征值相干技术和第四代几何张量相干技术；

③通过计算反射层曲率预测储层裂缝的3D曲率体技术； ④结合成因分析预测礁体的地震反射结构分析技术；

⑤与方位角和入射角有关的各向异性叠前地震属性(衰减、干涉、分形维等)提取与分析技术；

⑥采用叠前方位角道集数据反演或宽方位NMO速度扫描分析等方法的各向异性裂缝预测技术；

⑦基于岩石物理模型研究裂缝储层参数空间变化规律的井—地多波联合反演技术；

⑧叠前地震弹性参数反演技术(走时层析反演、振幅反演、子波反演、AVO分析与波阻抗联合反演、AVO分析与谱分解技术联合处理与解释，以及多波弹性参数反演等)；

⑨多学科、多信息裂缝储层综合描述技术(裂缝方位综合分析、裂缝的平面和空间分布研究、裂缝的连通性研究、流体饱和度等参数分析和裂缝储层综合评价等)；也包括三维可视化等辅助性技术。

3.3.3国外地震综合解释软件发展水平

地震综合解释系统经历了20余年的发展，已经从地震资料构造解释系统逐渐演变成了基于多学科综合的油气藏综合解释系统，三维可视化技术为盆地级的地学数据可视化提供了可能；

地震自动化解释技术(基于地震属性的断层自动化解释和地质体空间追踪技术等)推动了全三维解释技术的进步；

地震岩石物理的研究成果已广泛用于油气藏的表征；

高分辨率层序地层学和地震沉积学(地震地貌学)为岩性油气藏的描述提供了新的思路和工具；

叠前地震反演和属性分析技术使地震解释的触角伸向了油气藏内部的流体。 地震综合解释软件发展的另一个重要标志，就是“以模型为中心，以数据为驱动”的新一代解释软件已初见端倪，Schlumberger公司基于

“S2S(Seis-mic-to-Simulation)从地震到模拟”的思路，推出了全新的Petrel软件，目的在于融合地震、地质、测井、油藏工程等多个学科的综合研究；AGM公司(AustinGeoModeling)推出了新一代地质解释软件Recon，集成了地震沉积学的技术方法，实现了三维环境中的多井对比和地质建模的一体化。

3.4国外油藏地球物理技术发展水平

在勘探地球物理技术基础上延伸发展起来的油藏地球物理技术，一般可定义为在已知的油气藏上使用的地球物理技术，泛指可应用于油藏(流体性质及油水接触面)监测、油藏动态描述和提高采收率(寻找剩余油)等油气开发阶段的物探技术。

两者的区别并非方法上的不同，而是可利用的资料不同(后者有井的信息和油藏的内部信息可供使用)，或者说利用资料的方式不同。以地震技术为主体的油藏地球物理技术亦称“开发地震技术”和“生产地震技术”，主要包括时延地震技术、多波多分量地震技术、井中地震技术以及盲源(被动震源)地震技术。

3.4.1时延(4D)地震技术发展水平

时延(4D)地震是在油藏开采的不同时期采集(3D)地震资料，通过多次地震资料间的变化，监测由于生产开采等因素所引起的油藏性质在时间、空间上的变化，动态描述油气藏。

时延地震技术经过20年的发展已日趋成熟并进入商业应用，成为油气生产开采计划、油藏动态管理决策支持的重要手段，BP公司在北海等油田提高采收率的应用中取得了巨大的经济效益。时延地震技术要求油藏满足一定的岩石物理要求，油藏的气、水饱和度及压力等的变化必须能够引起地震属性产生可检测到的变化。

时延(4D)地震技术的发展和进步主要表现在以下几方面：

①岩石物理实验分析研究：通过实验室模拟材料、环境与实际岩性、环境间差异的标定，研究各种因素引起的储层性质和岩石物性的变化，以及相应的地震响应特征的变化；

②可行性研究和风险评价：通过打分法、影响图法等方式，评价时延地震异常能否被检测，估计时延地震投入/产出的效益，做出实施时延地震部署的决策评价；

③时延地震数据采集技术：采用永久-半永久型震源和检波器布设方法，时间、空间稀疏采样技术，以及尽可能一致的观测系统等技术，提高不同时期采集地震数据的可重复性，去除各种干扰因素，并在保证分析解释可靠性的同时，尽量降低采集的经济成本、时间成本和环境成本；

④时延地震数据处理技术：弱信号检测技术，一致性处理技术，求差异型和非求差异型处理流程和方法，时延地震资料与生产、工程资料的结合等； ⑤时延地震资料分析解释：重复观测数据的差异性分析，油藏参数估计，油水体系研究(研究重点)等；

⑥时延地震技术的应用：与油藏工程技术相结合，时延地震技术已在油气田扩边、开发方案调整、油藏动态监测(热采、气驱和水驱生产，CO2流动，压

实状态的变化等)和剩余油研究，乃至油藏管理等方面发挥了重要作用，是提高采收率的主要地球物理技术。

3.4.2多波多分量地震技术发展水平

①多分量地震数据采集技术和装备：近年来，近海多波多分量地震技术发展很快，取得良好的勘探效果，其主要原因是海底4分量采集(SUMIC)和OBC技术已基本成熟，海底电缆采集系统(SYNTRAK480、SeaRay等)在国外已商业应用。 对于常规海上多分量采集，CGG是采用桩式检波器，用遥控机械插入海底；PGS的一种技术是采用雪橇式检波器，放置海底，自重耦合，海底电缆连接；另一种是采用常规纵波电缆外接用砂包包扎的速度检测器；Geco采用的是检波器内置冲油纵波电缆的采集技术。在陆上多分量地震采集装备方面，ION公司生产的VectorSeis、Sercel公司生产的DSU3等数字三分量检波器，几乎占据了全球所有的市场份额。

②多波多分量地震资料处理技术：Omega、GeoCluster、Foucs，ProMAx、SeisUp等国外成熟的地震资料处理商业软件，以及一些非商业化软件系统(如GXT公司、EAP项目组等)，均具有多分量资料处理的专门模块。从多波波场分离一直到各向异性叠前时间偏移处理，已经形成一套完整的2D/3D多分量资料处理流程，满足实际生产需求。目前，多分量资料成像处理已开始向多波各向异性叠前深度偏移处理实用化的方向发展。

③多波多分量地震资料解释技术：国外成熟的商业性多分量解释系统以VectorVista和ProMc为代表。这些软件提供了多波反射波组的标定和匹配、多波AVO联合反演、方位各向异性分析等解释工具，从而获得高精度的多波阻抗、速度比、密度以及裂缝发育等地震属性参数，使得直接进行岩性识别、含气性预测和裂缝检测成为可能。高精度的速度比计算、转换波叠前弹性波阻抗(PSEI)反演、横波分裂检测裂缝、多波流体预测等，仍然是多分量解释技术的研究重点。

④多波多分量地震技术的应用：在油气勘探阶段，多波多分量地震技术成功应用于PS波穿过气云成像，用PS波振幅信息能够很好的展示砂体分布，在速度比和密度剖面上能够可靠进行含气性预测，用快慢横波分裂精细刻画裂缝发育的方向和密度；在油气开发阶段，多波多分量地震技术能够用于油藏监测、流体检测和油藏动态描述。

3.4.3井中地震技术发展水平

由于近地表对高频地震波的吸收，地面接收的地震波频率一般限于100Hz以内，而井中地震可避开近地表的影响，贴近储层进行地震观测，获取高分辨率的资料。VSP(垂直地震剖面法)可得到明显高于地面接收地震记录的频率，而井

间地震的主频更能达到地面地震的10倍以上。因此，井中地震技术既是连接地面地震和测井资料的桥梁，也是直接解释油藏的有力工具。

①井间地震技术：到本世纪初，井间地震的采集和处理技术已基本成熟，国外已开展大量的油藏井间地震观测。大功率井中震源和多级多检波器的出现，使井间地震采集在经济上得以可行；在处理方面不但可利用直达波信息反演井间的物性，还可利用反射波成像得到高分辨率的井间构造细节。

国外井间地震采集装备目前为Schlumberger、ION、Ser-cel等公司所垄断，井中接收仪器一般在12～24级，以3分量或4分量检波器为主，已出现多达240级的井下三分量检波器串(如Schlumberger)。针对井间地震资料的处理，国际上还没有公认的十分成熟的商业软件系统，相对来说，Z-seis(并购了Tomoseis)、VSFusion和GeoTomo公司内部使用的井间资料处理软件较为成熟，且服务于世界各大油公司，对解释岩性油气藏(如细分河道)、刻画小断层、解释油藏的连通性和监测气驱边界等取得较好的效果。

②VSP技术：相对于井间地震，VSP技术早已普及应用于油气勘探开发各阶段，但其关键技术仍在持续发展中。除零偏和有偏VSP等常规技术外，变偏

(Walkaway)VSP、环状(Walkaround)VSP已应用于油气储层的地震响应特征分析、对油藏精确成像和裂隙性油藏的各向异性分析和裂缝检测，单井和多井3D-VSP也应用到特殊条件下(如气云下、盐丘侧翼)的构造精确成像和岩性解释。 值得指出的是，近期出现的VSP虚拟震源处理新技术，可得到与井筒平行的构造成像，如盐丘侧翼、溶洞边界和断层等；还有就是VSP和地面地震联合处理，恢复地面地震的高频成分，扩大了VSP技术的应用范围。

③井中时延地震：井中时延地震是井中地震技术的一个重要发展趋势。它主要依赖于在井壁埋设的永久检波器和传输光缆进行重复地震测量，所以也被称为“智能井”技术。其优点是保证了重复测量时检波点与地层耦合的一致性，更有利于监测油气藏开采过程中的流体变化，还可用于压裂监测的微地震观测。法国Geomec天然气公司采用上述方式监测地下储气藏在用气淡季和旺季时注汽和抽气过程中的气水界面升降变化，取得良好应用效果。

近期，Amoco、Aramoco、Chevron等油公司都有智能井计划，有的已进入实施和观测阶段。可能涉及到敏感的资源和技术问题，各油公司对智能井的监测效果秘而不宣。

4、结语

纵观全球石油工程技术研发与应用服务领域，自20世纪90年代中期以来，全面进入了高新技术取胜的时代。当今全球石油企业普遍以技术创新作为可持续

发展和提高经济效益的最主要手段，科技进步已成为石油工业发展最根本的持久动力。

伴随着油气能源需求的不断增长，国外大型油公司都在下大力气坚持不懈地发展地震勘探高新技术，抢占技术的制高点，始终担当油气地球物理勘探技术发展的主要推动者，在技术创新和推广应用中发挥了重要的导向作用。以地震勘探技术为主体的油气地球物理勘探技术，其科技进步对石油工业的发展具有事关成败的关键作用。

纵观我国石油工业发展史上油气探明储量的每一次大幅度增长，都与地球物理勘探核心技术的进步密切相关，充分说明推进地震勘探技术进步是实现石油工业可持续发展最有效的战略措施。

全面了解国外地震勘探技术的发展趋势和发展水平，是为了更好地发展我们自己的核心技术和特色技术，全力推进我国石油工业的健康快速发展。同时也必须充分认识到，虽然所有的科学技术具有共性，但中国的油气地质问题具有中国特色，我们必须立足于走自己的路，切实加强地震勘探技术的自主创新，用中国特色的地球物理新理论、新方法和新技术，解决中国特定地质情况下的油气勘探开发问题，用自主知识产权的油气地震勘探新技术开拓国际油气勘探开发市场，国内寻求新突破，国外寻求新发展，为我国经济建设的快速发展提供充足的油气资源保障。(其他作者为王丹，陈伟)

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