油氣地震勘探技術(shù)發(fā)展歷程及研究方向

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

關(guān)鍵詞：地震勘探技術(shù)。發(fā)展歷程；研究方向

一、引言

地震勘探技術(shù)廣泛用于石油和礦產(chǎn)資源勘探、環(huán)境污染(如廢水、有毒氣體擴散等)監(jiān)測與探查、地質(zhì)災(zāi)害(山體滑坡、地面塌陷等)調(diào)查、水文(尋找水源等)勘察、工程質(zhì)量(路基、大壩質(zhì)量檢測等)探測等，是尋找、發(fā)現(xiàn)和利用油氣資源的首要環(huán)節(jié)。

二、地震勘探技術(shù)發(fā)展歷程

地震勘探技術(shù)經(jīng)過了一個世紀(jì)的研究和發(fā)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(qū)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(fā)現(xiàn)穹隆油田，50年代W.H.Mayne發(fā)明了共深度點(共中心點或共反射點)疊加技術(shù)，美國Conoco公司發(fā)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(dǎo)下1949年籌備，1951年在上海成立后開赴陜北地區(qū)進行工作。我國地震勘探儀的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：電子管技術(shù)為地震勘探發(fā)展的第一階段，20世紀(jì)50年代首次利用電子管光電照相記錄地震儀(動態(tài)范圍為25dB左右)發(fā)現(xiàn)了大慶長垣油田；模擬技術(shù)為地震勘探發(fā)展的第二階段，60年代半導(dǎo)體器件構(gòu)成的模擬磁帶記錄地震儀(動態(tài)范圍為45dB左右)發(fā)現(xiàn)了大港、遼河、勝利等油田；數(shù)字記錄地震儀技術(shù)(動態(tài)范圍達90dB)為地震勘探發(fā)展的第三階段，1980年開始了第一次三維數(shù)字地震勘探；遙測技術(shù)為地震勘探發(fā)展的第四階段，90年代后大規(guī)模集成電路記錄地震儀(動態(tài)范圍達120dB)，數(shù)據(jù)傳輸方面出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)遙測技術(shù)。

三、地震勘探技術(shù)研究方向

為尋找復(fù)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(shù)研究，地震勘探技術(shù)的發(fā)展應(yīng)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(shù)據(jù)品質(zhì)兩大研究領(lǐng)域。目前地震勘探技術(shù)主要的發(fā)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(shù)、地下成像技術(shù)、處理解釋一體化及三維可視化技術(shù)。

1.地震勘探方法

國內(nèi)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(fā)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(zhì)量、預(yù)測巖性與裂縫和檢測油氣，井中微地震監(jiān)測是在油氣開采過程中，注水、注氣、熱驅(qū)或水力壓裂等因素所引起的地下應(yīng)力場變化，導(dǎo)致巖層裂縫或斷裂產(chǎn)生的沖擊力，從而產(chǎn)生地震波，據(jù)此在井中安置檢波器進行接收，通過計算機對數(shù)據(jù)進行技術(shù)處理與解釋，對油氣田開發(fā)過程中孔隙流體前緣運動進行監(jiān)測。VSP地震是地面擊發(fā)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(jù)不同的地震波形態(tài)，將地層層序分開，可確定儲層深度和規(guī)模、識別地層沉積序列和沉積構(gòu)造。

2.地震勘探處理技術(shù)及解釋攻關(guān)方向

地震資料解釋是地震勘探的最后一個環(huán)節(jié)，解釋結(jié)果的準(zhǔn)確與否不但取決于地震資料品質(zhì)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(zhì)目標(biāo)，有針對性的數(shù)據(jù)重復(fù)處理技術(shù)；數(shù)據(jù)處理技術(shù)；深層及深部、隱蔽性油氣藏、碳酸鹽巖、斷塊、裂縫等構(gòu)造的地震處理技術(shù)研究；復(fù)雜地區(qū)(沙漠、灘海、高寒區(qū)、表層火山巖覆蓋區(qū)、高陡傾角山前盆地、黃土塬和高原等)地震資料采集技術(shù)及低信噪比數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究海洋石油勘探開發(fā)不斷向深水海域推進，勘探領(lǐng)域已從水深300m擴展到3000m的深海區(qū)，深?？碧讲杉夹g(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究；直接找油氣的多波多分量地震數(shù)據(jù)與油田開發(fā)監(jiān)測的井中和井間地震數(shù)據(jù)、時移地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)；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(shù)和隨機波動理論研充隨鉆地震技術(shù)及地震資料解釋技術(shù)的研究；廣角地震資料解釋技術(shù)的研究；地震剖面構(gòu)造解釋可視化研究。

3.地震剖面解釋軟件包

國內(nèi)地震剖面解釋軟件沒有自主開發(fā)的解釋軟件基本是引進國外的，主要解釋軟件系統(tǒng)有：法國CGG公司的Geovecteur Plus、美國西方地球物理服務(wù)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(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地震剖面處理解釋人機一體三維可視化軟件系統(tǒng)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(fā)展方向

地震勘探隨著向深層、隱蔽、復(fù)雜構(gòu)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(tài)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(fā)展方向，傳統(tǒng)地震檢波器已成為勘探的瓶頸。鑒于其本身顯著的優(yōu)點，光纖檢波器將是主要發(fā)展方向，地震勘探設(shè)備包括震源、檢波器、地震儀及輔助設(shè)備。

震源包括炸藥、可控振源及氣槍。由于炸藥的危險性及環(huán)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?，F(xiàn)使用的檢波器有動圈式、渦流式、壓電式和數(shù)字式檢波器，種類較多但動態(tài)范圍只有50dB左右，嚴(yán)重制約了地震勘探的發(fā)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(tài)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(wǎng)絡(luò)和有線遙測相結(jié)合上萬道數(shù)字地震儀將是未來網(wǎng)絡(luò)地震勘探的主流。輔助設(shè)備主要有采集站、插接線、傳輸線纜等設(shè)備，光纜將是未來的主要傳輸媒介。

四、結(jié)語

通過發(fā)揮中國石油整體優(yōu)勢，整合科技資源，加強新技術(shù)應(yīng)用研究，加大技術(shù)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(shù)，將油藏綜合識別能力從10～15m提升到3～5m，使生產(chǎn)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(fā)中存在的瓶頸問題。加大核心裝備和軟件系統(tǒng)研發(fā)，形成基于GeoEast平臺、面向油藏的油氣勘探開發(fā)綜合軟件系統(tǒng)；國產(chǎn)地震儀器技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)達到產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)；可控震源國內(nèi)占有率達90％以上；通過成熟技術(shù)推廣、瓶頸技術(shù)攻關(guān)、前沿技術(shù)跟蹤研究、軟硬件系統(tǒng)的研發(fā)，必將更進一步提升中國石油物探技術(shù)核心競爭力，從而實現(xiàn)多做物探、少打井，總體勘探開發(fā)少投入、多產(chǎn)出，實現(xiàn)上游業(yè)務(wù)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，更好地為提高油氣勘探開發(fā)效益服務(wù)。