信息化背景下地震處理技術的一些發展趨勢及對策探討

邱鐵成， 焦敘明， 李 欣， 謝 濤， 李永超

(中海油服物探事業部， 天津 300451)

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信息化背景下地震處理技術的一些發展趨勢及對策探討

邱鐵成， 焦敘明， 李 欣， 謝 濤， 李永超

(中海油服物探事業部， 天津 300451)

基于信息化對地震處理技術影響的認識，結合實例分析，總結了地震處理技術的一些發展趨勢及對策，具體從四個方面對信息化背景下地震處理技術的發展趨勢進行了探討，即技術理論基礎的擴展、技術的交叉融合發展、海量資料中有效信息的提取、數據及系統管理的信息化。最終認為，深入認識信息化背景下地震處理技術的一些發展趨勢，有利于把握處理技術未來發展方向、明確未來工作重點。

地震處理； 信息化； 發展趨勢； 對策； 交叉融合

0 引言

信息化指的是社會經濟的發展，從以物質與能源為經濟結構的重心，向以信息為經濟結構的重心轉變的過程。進入21世紀，以物聯網、云計算等為代表的新一代信息技術掀起了一場全新的科技革命，從大的戰略方面來說，國家根據工業和科技發展的需要，提出了信息化和工業化相融合的發展戰略。

從具體方面來說，隨著信息化的不斷發展，人們的工作、生活、學習等各方面都在不斷地隨之發生改變，各類學科之間、技術之間的界限變得更加模糊，作為傳統能源工業的石油勘探領域，包括地震處理技術在內的各類物探技術也在逐步向融合化、信息化的技術發展方向推進，尤其是隨著網絡期刊、電子書籍、會議交流等信息傳播媒介種類的不斷增加，處理技術發展的深度和廣度在迅速提升。

信息化使得大量處理研究人員能夠緊跟國際前沿技術，并將其應用到各類生產實踐中，從而及時指導地震資料處理、改善資料品質。 目前研究較熱門的疊前深度偏移技術，大量科研及生產機構都在深入研究[1-9]，段鵬飛等[6]針對典型的橫向各向同性(TI)介質，根據深度域構造成像與偏移速度分析的需要，研究了基于射線理論的局部角度域疊前深度偏移成像方法；吳幫玉等[7]將局部余弦基小波束波場分解、傳播與觀測系統沉降法疊前深度偏移相結合，推導了源-檢波器觀測系統沉降法傳播算子；謝飛[8]等研究了高斯射線束疊前深度偏移成像方法。就目前而言，從信息化的角度對地震處理技術的發展趨勢的研究明顯不足，這里將結合以往的相關處理工作經驗，具體從四個方面對信息化背景下地震處理技術的發展趨勢進行探討，并針對這些方面提出相應對策。

1 處理技術的一些發展趨勢及對策

1.1 技術理論基礎的擴展

1.1.1 特點

處理技術的信息化發展趨勢之一是其理論基礎在不斷更新擴展，一些過時的理論逐漸被舍棄，如偏移成像方面，疊后偏移理論本身無法解決傾斜界面情況下共反射點疊加的問題，從而降低了橫向分辨率，該理論基本被疊前偏移理論取代，近些年，疊前深度偏移、逆時偏移技術的不斷嘗試及應用有效地促進了疊前偏移理論的發展。在信息化背景下，處理技術理論基礎的范圍更寬泛、相關技術間理論基礎的聯系更緊密，出現相互融合發展的特點，如GPU技術與逆時偏移技術的結合[10-14]有力地促進了計算科學與地球物理學的交叉融合。

1.1.2 對策

1)處理人員理論基礎的完善。信息化發展要求重視處理技術的理論基礎，在面對復雜的處理問題時，扎實的理論基礎對處理員有重要指導作用。具體而言，從處理問題的接觸，到處理方法、技術的試驗，再到形成解決問題的思路，需要處理員自身對問題有獨立思考的能力、能不斷領悟并形成一套正確認識問題的模式，提高解決處理難題的研究能力，在這個過程中，理論基礎的完善(包括物探、地質、計算機等多學科)對創造性解決問題有重要意義，它不僅強調物探基礎的重要性，也強調了知識體系的完整性，在解決問題的過程中才能不斷加深對處理工作的認識，否則就只是操作處理軟件、熟悉流程，認知能力有限，一旦遇到非常規處理問題，則無法觸類旁通、找到根本原因，對技術的創新更是無從談起。

另外，處理思維能力也屬于理論基礎的范疇，而且是更重要的理論基礎，面對處理難題，有意識地自我訓練解決問題的思維能力，理清問題中各要素間的因果聯系，進而找準解決問題的突破口。

2)不同專業人員的溝通交流。信息化決定了處理技術的開放性，物探、地質、系統維護等人員很容易通過各種途徑的學習，對彼此掌握的技術有一定程度的認識，同時從自身的視角可以更好地發現對方的不足，在理論基礎等方面互相學習、優勢互補。在面對復雜的處理問題時，僅依靠自身能力及經驗明顯不夠，要想形成解決問題的完整思路，需要大家不斷溝通、合作，知識、經驗、技巧的碰撞才能得到靈感，并能彌補信息不對稱造成的不足，進而完善解決問題的思路。

例如在速度分析方面，需要投入更多的時間進行細致研究，不同的地質認識對速度場的解釋影響較大，與地質人員進行有效溝通以強化對研究區的地質認識，條件允許情況下與地質人員共同解釋速度場，這在地質復雜區和重要目標區會取得明顯效果。將經過細致調整后的速度場進行偏移，然后輸出速度線，經過多次反復的速度迭代分析，形成了更精確的速度場，這使得新處理資料(圖1)在花狀斷層區比老資料成像更清楚、合理，地層的接觸關系更可靠。

圖1 珠江口盆地A區塊相同測線新老偏移速度場疊加剖面對比

1.2 技術的交叉融合發展

1.2.1 特點

在信息化的背景下，處理技術與其他技術間的聯系越來越緊密，技術間的界限更加模糊，例如，一個區塊的偏移成像結果不僅與處理方法有關，更與數據采集因素密切相關，為提高各向異性、復雜構造情況的成像效果[15]，應當從偏移方法、觀測系統等多方面綜合考慮，加強技術間的聯合應用。

1.2.2 對策

1)提高綜合技能 。對處理人員來說，要注重各項處理技能的訓練，掌握理論基礎是動腦能力的訓練，掌握處理軟硬件資源(包括處理軟件的熟練操作、軟硬件設備的有效配置、計算機系統的熟悉掌握等)，則是對動手及動腦能力的訓練。另外，還包括其他各種處理技術、方法等。各項技術本身都有其局限性，尤其是一些常規技術在長期的應用中其缺點不斷顯現，而很多新技術通常包含著新思路，處理工作中應當重視新技術的應用及經驗積累，在面對不同的處理難題時才會有更多的處理思路，有時會起到意想不到的效果。圖2是渤海灣盆地B區塊常規資料與OBC采集處理資料對比圖，對比可見，采用新的采集及處理技術后使得資料成像質量有了較大提高，成像模糊區變得更清晰，地層內部信息更豐富。

圖2 渤海灣盆地B區塊常規資料與OBC采集處理資料對比

2)重視處理思路。盡管處理技術向交叉融合方向發展，對綜合技能的要求也更高，但從根本上來講，處理的任務是得到更高品質的資料，因此如何熟練掌握、靈活應用好這些綜合技能至關重要，這就需要重視處理思路，可以將各類技術按功能進行分類管理、按適用范圍進行合理搭配，針對不同的處理目的采用相應的技術組合，進而形成幾種處理思路，在大量試驗的基礎上對處理思路進行優選。表1總結了海洋地震資料的典型噪音類型及去噪思路，去噪思路的劃分借鑒了以往的去噪經驗，并針對不同資料進行了相應試驗，在具體的處理工作中可以選擇相應思路或者將這些思路靈活搭配形成組合思路，以取得最佳去噪效果為目的。

表1 海洋地震資料的典型噪音類型及去噪思路

1.3 海量資料中有效信息的提取

1.3.1 特點

信息化背景下，有關地震處理的各種技術、方法、思路、經驗等信息量越來越多，信息的獲取范圍更寬泛、獲取方式更靈活，其他研究領域中具有借鑒意義的方法、思路，也可以作為處理工作的有益參考，因此對有效信息的鑒別提取變得越來越難。分析認為，可以從信息獲取途徑的優選及信息的分類利用兩方面入手解決該問題。

1.3.2 對策

1)信息獲取途徑的優選。信息獲取途徑的優劣決定了信息的質量，信息的獲取是要花功夫去搜集、挖掘的，得來的信息要盡可能真實可靠，這就需要對信息獲取的途徑進行選擇，例如，從處理經驗豐富的專家那里獲得的處理經驗比一般處理員那里準確度、說服力更高；某項新技術的理論和發展思路等信息應優先選擇在該領域研究較領先的科研機構中獲取；某項新技術的應用效果等信息應優先選擇在該方面實踐經驗豐富的生產單位中獲取。以上這些是相對可靠的獲取信息的間接途徑，如果時間等方面允許，應花一定精力多搜集原始信息，原始信息中包含更多可供研究的對象，有些甚至能直接影響研究結果，間接得來的信息中，這些對象可能被弱化或去除了。

目前來看，信息化的重要特點之一是人們在信息提取的途徑上越來越依賴于網絡媒介，書籍等紙質媒介使用頻率變少了，這改變了人們的研究習慣，網絡媒介獲取信息具有快捷性、及時性的優點，但對處理研究人員來說則不能只看重這一點，應優先考慮信息的質量，選擇從重要學術期刊等專業資料中獲取信息，避免選擇一般報刊、百科搜索等證據來源不足的渠道。

2)信息的分類利用。信息時代，在地震處理方面，即使通過信息獲取途徑的優選，獲取的有效信息也是海量的，若將這些有效信息不分主次地全部利用是不可能的，應將這些有效信息進行合理的分類，在面對不同的處理問題時，按重要性依次采用相應的有效信息來快速解決問題。

不同的外部條件下，面對同一問題，需要的有效信息的重要性是不同的，最重要的信息應優先考慮和應用，相反若將一般信息當作最重要信息優先應用，必然造成結果的偏差。表2是不同條件下相鄰區塊拼接問題的有效信息重要性劃分，由此可見，當相鄰區塊資料信噪比相差大時，提高信噪比是首要考慮的信息，除了考慮去噪方法外，還可考慮用疊后拼接方案來改進拼接效果，在能量、相位、頻率匹配的時窗選擇上，也應選擇信噪比接近的范圍，可見，有效信息A影響甚至決定了B和C的應用。

表2 不同條件下相鄰區塊拼接問題的有效信息重要性劃分

1.4 數據及系統管理的信息化

1.4.1 特點

隨著地震探區采集、處理工作量的累積，地震資料的數據量越來越大，大數據量的存儲、傳輸、分析等工作也越來越難，對某一特定區塊而言，可能有三套以上不同年度采集或處理的數據，新、老數據內部均蘊藏著多種有潛在價值的信息，因此需要對這些數據進行信息化科學管理，為新老地震資料對比等方面研究做好鋪墊。集群計算機系統是目前地震處理的主流平臺[16]，隨著疊前深度偏移等新技術的成熟，對數據的存儲、傳輸、運算要求更高，集群系統的配置規模在不斷擴大，這也要求對該系統體系架構進行科學管理和維護。

1.4.2 對策

1)強化數據管理技術。地震勘探已進入大數據時代，傳統的數據管理技術在數據傳輸、分析等方面表現出效率低、效果差等缺點，物聯網、云計算、數據挖掘等前沿技術[17-19]對物探大數據管理有重要意義，例如，結合物聯網技術，可以幫助搭建科學合理的云計算平臺，從而快速提升海量數據組織、運算的效能；運用聚類分析、神經網絡等數據挖掘方法可以對海量地震數據進行高效分析、快速挖掘有用信息。

2)提高集群系統的穩定性與運算效率。提高集群系統的穩定性和運算效率是數據信息化科學管理的基礎，要達到這點，需要對系統中的計算節點、I/O節點進行優化配置，找到制約系統性能的關鍵問題及解決辦法，例如，針對目前制約系統性能的I/O瓶頸問題，可以選擇合適的并行文件系統應用到實際的地震處理系統中[20-21]，提高 I/O 效率。

由于集群系統包括高性能節點、高性能網絡、操作系統、并行編程環境、應用程序等多個部分，系統的穩定性和運算效率的提高首先取決于如何將這些部分進行最優化配置，以組成高性能的集群系統結構，其次，提高各部分本身的性能，例如，近幾年CUP/GPU協同并行運算技術日益成熟[11-12]，在計算量大、并行化較強的疊前深度偏移等方面表現出明顯優勢，大幅提高了集群系統的運算效率。

2 結束語

1)作者從技術理論基礎的擴展、技術的交叉融合發展、海量資料中有效信息的提取、數據及系統管理的信息化四個方面，探討了信息化背景下地震處理技術的一些發展趨勢，并提出了相應對策。

2)認識信息化背景下地震處理技術的一些發展趨勢，能夠幫助把握處理技術未來的發展軌跡，跟蹤與捕獲前沿研究問題，對今后處理工作的安排有一定借鑒意義。

3)隨著信息化水平的不斷提高，其對處理技術的影響會更加深遠，有待研究人員在此方面進行更進一步的研究。

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The information development trend and countermeasures of seismic data processing technique

QIU Tie-cheng， JIAO Xu-ming， LI Xin， XIE Tao， LI Yong-chao

(Geophysical-China Oilfield Services Limited，TianJin 300451，China)

Based on understanding of information effect on seismic data processing technique, combined with case analysis, the seismic processing technology information development trend and countermeasure are summarized. Specifically, information development trend of processing technology is discussed from four aspects: extension of seismic processing theory, integration development of seismic processing technology, effective information extraction from mass data and information management of data and the system. Finally, by deeply understanding the information development trend of seismic data processing technique, it can help grasp the future direction of seismic processing technology development and understand future work's focus.

seismic data processing； information； development trend； countermeasures； integration

2014-08-26 改回日期：2014-11-12

邱鐵成(1983-)，男，碩士，研究方向為石油物探處理技術及方法，E-mail:qiutch001@163.com。

1001-1749(2015)04-0512-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.04.16