油氣地震勘探技術發展歷程及研究方向

摘要：文章回顧了油氣地震勘探技術發展歷程，分別從地震勘探的方法、地震勘探處理技術及解釋攻關方向、地震剖面解釋軟件包、地震勘探儀器發展方向等方面分析了油氣地震勘探技術研究現狀及其發展方向。

關鍵詞：地震勘探技術。發展歷程；研究方向

一、引言

地震勘探技術廣泛用于石油和礦產資源勘探、環境污染(如廢水、有毒氣體擴散等)監測與探查、地質災害(山體滑坡、地面塌陷等)調查、水文(尋找水源等)勘察、工程質量(路基、大壩質量檢測等)探測等，是尋找、發現和利用油氣資源的首要環節。

二、地震勘探技術發展歷程

地震勘探技術經過了一個世紀的研究和發展，從1845年Mallet以“人工地震”測量地震速度實驗開始，1922年明特羅普地震勘探公司正式組建裝備了兩個地震勘探隊，利用機械式地震儀在墨西哥和美國墨西哥灣沿岸地區進行折射波法地震勘探，1913年由Reginald Fessenden提出了反射法地震勘探，1924年利用單次覆蓋地震資料首次在美國德克薩斯州發現穹隆油田，50年代W.H.Mayne發明了共深度點(共中心點或共反射點)疊加技術，美國Conoco公司發明了地震可控震源，1967年Exxon石油公司在休斯頓附近的Friends word油田進行了首次3D地震測量。

我國第一個地震勘探隊是在地球物理勘探專家翁文波的指導下1949年籌備，1951年在上海成立后開赴陜北地區進行工作。我國地震勘探儀的發展經歷了四個階段：電子管技術為地震勘探發展的第一階段，20世紀50年代首次利用電子管光電照相記錄地震儀(動態范圍為25dB左右)發現了大慶長垣油田；模擬技術為地震勘探發展的第二階段，60年代半導體器件構成的模擬磁帶記錄地震儀(動態范圍為45dB左右)發現了大港、遼河、勝利等油田；數字記錄地震儀技術(動態范圍達90dB)為地震勘探發展的第三階段，1980年開始了第一次三維數字地震勘探；遙測技術為地震勘探發展的第四階段，90年代后大規模集成電路記錄地震儀(動態范圍達120dB)，數據傳輸方面出現了網絡遙測技術。

三、地震勘探技術研究方向

為尋找復雜和隱蔽的油氣藏，我國開始了矢量地震、山地地震勘探技術研究，地震勘探技術的發展應主要集中在如何提高地震勘探的分辨率以及如何改善深層數據品質兩大研究領域。目前地震勘探技術主要的發展方向是：高分辨率地震、3D／4D地震、VSP地震與并間微地震、多波多分量地震、高精度地震信號處理技術、地下成像技術、處理解釋一體化及三維可視化技術。

1.地震勘探方法

國內外目前廣泛采用的地震勘探方法主要有反射法、折射法、透射法及二維地震、三維地震、四維地震(時移地震)。矢量地震勘探(即多波地震勘探)，激發縱波，同時接收縱波和橫波，可以利用縱波和橫渡來提高成像質量、預測巖性與裂縫和檢測油氣，井中微地震監測是在油氣開采過程中，注水、注氣、熱驅或水力壓裂等因素所引起的地下應力場變化，導致巖層裂縫或斷裂產生的沖擊力，從而產生地震波，據此在井中安置檢波器進行接收，通過計算機對數據進行技術處理與解釋，對油氣田開發過程中孔隙流體前緣運動進行監測。VSP地震是地面擊發地震波，由放入井中的檢波器接收在地層中傳播的地震波信號，根據不同的地震波形態，將地層層序分開，可確定儲層深度和規模、識別地層沉積序列和沉積構造。

2.地震勘探處理技術及解釋攻關方向

地震資料解釋是地震勘探的最后一個環節，解釋結果的準確與否不但取決于地震資料品質的好壞，而且取決于解釋水平的高低，其主要研究方向有：針對不同地質目標，有針對性的數據重復處理技術；數據處理技術；深層及深部、隱蔽性油氣藏、碳酸鹽巖、斷塊、裂縫等構造的地震處理技術研究；復雜地區(沙漠、灘海、高寒區、表層火山巖覆蓋區、高陡傾角山前盆地、黃土塬和高原等)地震資料采集技術及低信噪比數據處理技術研究海洋石油勘探開發不斷向深水海域推進，勘探領域已從水深300m擴展到3000m的深海區，深海勘探采集技術及數據處理技術研究；直接找油氣的多波多分量地震數據與油田開發監測的井中和井間地震數據、時移地震數據處理技術；提高地震剖面分辨率和信噪比的非線性地震信號處理技術和隨機波動理論研充隨鉆地震技術及地震資料解釋技術的研究；廣角地震資料解釋技術的研究；地震剖面構造解釋可視化研究。

3.地震剖面解釋軟件包

國內地震剖面解釋軟件沒有自主開發的解釋軟件基本是引進國外的，主要解釋軟件系統有：法國CGG公司的Geovecteur Plus、美國西方地球物理服務公司的Omega、美國Landmark公司的Land-mark、PROMAX、3DVI、Voxcube，美國坦索地球物理公司的CM和以色列Paradigm公司的GeoDepth等。開發具有自主知識產權的地震剖面處理解釋人機一體三維可視化軟件系統是地震資料處理解釋面臨急需解決的問題。

4.地震勘探儀器發展方向

地震勘探隨著向深層、隱蔽、復雜構造等尋找油氣藏，對地震儀提出了新的要求，要有更高的垂直與空間分辨率、大的動態范圍及高信噪比。目前，在地震勘探中高分辨率勘探已成為主要發展方向，傳統地震檢波器已成為勘探的瓶頸。鑒于其本身顯著的優點，光纖檢波器將是主要發展方向，地震勘探設備包括震源、檢波器、地震儀及輔助設備。

震源包括炸藥、可控振源及氣槍。由于炸藥的危險性及環保的要求，可控振源和氣槍將成為主要震源，要求震源特性為總能量要高(能量最大傳播距離接近1km)、能量釋放時間要短和初始能量向下傳播、寬頻帶(5～800Hz)、破壞性小。現使用的檢波器有動圈式、渦流式、壓電式和數字式檢波器，種類較多但動態范圍只有50dB左右，嚴重制約了地震勘探的發展。海洋、沼澤用光纖水聽器、陸地用光纖多分量檢波器和井下光纖檢波器將是未來的主流，光纖Bragg檢波器的動態范圍達到94dB。地震儀控制震源起振并記錄采集站的信號，已達上萬道24位A／D遙測，無線網絡和有線遙測相結合上萬道數字地震儀將是未來網絡地震勘探的主流。輔助設備主要有采集站、插接線、傳輸線纜等設備，光纜將是未來的主要傳輸媒介。

四、結語

通過發揮中國石油整體優勢，整合科技資源，加強新技術應用研究，加大技術集成配套力度，形成特色的高密度地震、多波、時移地震、井筒地震等油藏地球物理配套技術，將油藏綜合識別能力從10～15m提升到3～5m，使生產滿足程度由目前的平均60％提高到70％，逐步解決油氣田勘探開發中存在的瓶頸問題。加大核心裝備和軟件系統研發，形成基于GeoEast平臺、面向油藏的油氣勘探開發綜合軟件系統；國產地震儀器技術和經濟指標達到產業化標準；可控震源國內占有率達90％以上；通過成熟技術推廣、瓶頸技術攻關、前沿技術跟蹤研究、軟硬件系統的研發，必將更進一步提升中國石油物探技術核心競爭力，從而實現多做物探、少打井，總體勘探開發少投入、多產出，實現上游業務發展方式的轉變，更好地為提高油氣勘探開發效益服務。