世界物探技术现状及中国石油物探技术发展的思考

杜金虎，熊金良，王喜双，王西文，王学军

（1.中国石油勘探与生产分公司；2.中国石油大港油田分公司；3.中国石油勘探开发研究院西北分院；4.中国石油东方地球物理公司）

世界物探技术现状及中国石油物探技术发展的思考

杜金虎1，熊金良2，王喜双1，王西文3，王学军4

（1.中国石油勘探与生产分公司；2.中国石油大港油田分公司；3.中国石油勘探开发研究院西北分院；4.中国石油东方地球物理公司）

随着计算机技术的快速发展，世界物探技术发展可归结为三大趋势：陆地装备已具备15万道带道能力，海上装备已具备26缆的能力，未来装备向百万道发展；采集技术向宽方位、高密度、宽带可控震源、双检电缆等技术发展；处理技术向叠前深度、逆时偏移，全波形反演等技术发展。“十一五”以来，中国石油坚持走技术发展之路，立足四大领域，持续开展技术攻关，物探技术取得了长足的进步。但是，中国石油物探技术与国际大公司相比，在装备制造、计算机硬件能力、关键技术的自主创新能力方面存在较大差距。本文在分析世界物探技术发展趋势的基础上，结合中国石油各探区的勘探现状，就中国石油物探技术应用与未来发展作了分析和思考，并提出了一些可操作性意见与建议，以期推动中国石油物探技术的持续快速发展。

计算机技术；物探技术；中国石油；技术发展；分析和思考

0 引言

为了跟踪国际地球物理技术的发展趋势，把握石油物探技术在地震装备、地震采集、地震处理、地震解释、油藏工程和软硬件环境等方面的应用现状，中国石油组团参加了2011年度第73届欧洲EAGE年会。

第73届欧洲EAGE年会的主题是“非常规能源和技术的作用（Unconventional Resources and the Role of Technology）”。来自全球的300多家公司和相关组织在会议展览中心展示了他们的技术实力，参会人员有 EAGE，CGGV，Shell，Statoil，PGS，Total，Eni，Schlumberger等公司的董事会主席、CEO或高级副总裁等业内高管和专家。大会报告涵盖108个专题，交流领域主要涵盖了地球物理、油藏工程、地质工程、多学科一体化、近地表工程等五大领域，其中以地球物理和油藏工程为主要研究领域。

第73届EAGE年会展示的成果代表了地球物理技术应用和发展的最高水平。代表团在听取大会技术报告，参观国际大型地球物理公司和服务公司展台，与各大地球物理公司进行技术交流与座谈的基础上，会后在北京召集有关专家就中国石油物探技术应用与发展主题进行了认真研讨，分析了世界物探技术现状和发展趋势，结合中国石油各探区的勘探现状,就中国石油物探技术应用与未来发展作了分析和思考，并提出了一些可操作性意见与建议，以期推动中国石油物探技术的持续快速发展。

1 世界物探技术现状

1.1 地震装备技术

陆地地震装备已具备15万道带道能力，海上地震装备已具备26缆的能力，未来装备向百万道发展。

（1）SERCEL公司陆地装备具备15万道以上带道能力，未来装备向百万道发展。SERCEL公司是本次展览会上的亮点，主要有3项产品或技术值得关注：一是在428XL系统上发展的G系统，其特点是每个交叉站和LCI箱体可以管理10万个地震道，光缆的传输率达1 Gb/s，系统已经具备100万道采集能力，能满足实时5万道的记录速度；二是新研制的水上节点系统，其工作深度达6 km；三是新式封装的DSU1（单分量数字检波器），更方便野外耦合。

（2）PGS公司以海上采集为主，其装备代表了地震勘探船和操控拖缆能力的先进水平。PGS公司认为高效率地获取最好分辨率的关键是勘探船要采集到更多的道数，尽可能多带拖缆。PGS公司现在正在建造最新的Ramform W-class勘探船，拥有约26×12000 m的拖缆能力。

（3）INOVA公司开发的谐波畸变压制技术和低频信号激发技术，其节点系统为单点3道，提高了可控震源的激发信号质量。

（4）OYO GEOSPACE公司采用了水深达150 m的OBC采集系统。该系统的特别之处是数字包（采集站）与主缆活动连接，方便数字包的更换和维修，以及OBC电缆的收放，比较适合浅海地区作业。

1.2 采集技术

宽方位、宽频带、高密度、高带道、小面元将是陆上、海上采集的发展趋势。

（1）陆上采集技术向单检、宽频带、宽（全）方位、高密度、高带道、小面元和提高可控震源的宽频带激发能力（尤其是提高可控震源的低频拓展能力）等方向发展。

①UniQ陆地采集技术

西方地球物理公司（WestGeco）的UniQ陆地采集技术，具有宽频带可控震源激发、单点检波器接收、15万道采集能力和全方位采集的优点。在利比亚Lehib区块，常规陆地地震技术采集的资料频宽为8～48 Hz，而应用UniQ陆地地震技术采集的资料频宽为 5～65 Hz，频带拓宽近 20 Hz（图 1）。

图1 UniQ陆上采集技术（左）和常规陆地采集技术（右）成像效果、频谱对比（WestGeco）Fig.1 The imaging effect and frequency spectrum comparison separately based on UniQ land acquisition technique （left） and conventional land acquisition technique （right）

②陆上宽频可控震源采集技术

CGGV公司的陆上宽频可控震源采集技术（EmphaSeis），可以增加低频的倍频程。如图2所示，在Khaldae试验区块，与常规的可控震源采集（扫描频率 6～72 Hz）相比，EmphaSeis可控震源扫描频率改进为4～72 Hz，低频几乎提高1个倍频程。图2左为可控震源采用线性扫描与EmphaSeis扫描的PSTM 8 Hz的低通滤波剖面对比，图2右为频谱分析（图中纵轴为对数表示的相对振幅，横轴为频率）。

（2）海上采集技术主要有双缆技术、变深度拖缆技术、双检技术、全方位双螺旋采集技术、精确点位控制技术、更深水域勘探技术。

①双缆宽频采集技术

WestGeco公司的Q-Marine海上采集技术和UP/DOWN双拖缆技术（同时采用浅、深层双层电缆），可以压制鬼波、提高频宽。浅层电缆采样较密，可提高精度，深层电缆采用稀疏采样，可提高效率。全方位双螺旋采集技术 （FAZ Dual Coil Shooting Acquisition），采用四只船沿着环形路径进行超长偏移距海上地震采集，两条震源船和两条拖缆船，可带道15万道、14 km的偏移距，提供了更好的目标照明。在墨西哥湾，全方位双螺旋采集技术提高了盐丘的照明度，取得了良好的勘探效果（图3）。

图3 窄方位采集（左）和WestGeco全方位采集（右）成像效果对比（WestGeco）Fig.3 The imaging effect comparison of narrow azimuth acquisition （left） and WestGeco full azimuth acquisition （right）

②单缆变深宽频采集技术

CGGV公司的海上宽带地震采集技术（Broad-Seis），采用高密度、宽频带、宽方位、变深度拖缆（6～50 m）、长排列（8～12 km）、去鬼波等技术，采集的资料频宽 2.5～150 Hz（图 4、图 5、图 6）。 图 4为不同深度拖缆采集资料的频谱分析，由于单一的压力检波器接收，鬼波的极性和反射波的极性相反，在不同深度拖缆采集资料的频谱上产生陷频效应，导致资料频宽受限。图5为CGGV公司的BroadSeis海上宽带地震技术，采用变深度拖缆原理来提高低频，电缆深度6～50 m，长度8～12 km，低频可达到2.5 Hz。

③双检电缆技术

PGS公司完善了GeoStreamer双检电缆技术，提高了地震记录频宽，并与Seabird公司合作从事深水节点地震勘探。

图4 不同深度拖缆采集地震资料的频谱分析Fig.4 Frequency spectrum analysis of the streamers with different depth levels

图5 BroadSeis海上宽带地震资料的频谱分析（CGGV）Fig.5 CGGV BroadSeis marine wideband seismic frequency spectrum analysis

图6 常规地震（左）和BroadSeis海上宽带地震（右）成像效果对比（CGGV）Fig.6 The imaging effect comparison of conventional seismic （left） and CGGV BroadSeis marine wideband seismic （right）

1.3 地震处理技术

WestGeco，CGGV，PGS，Paradigm 等公司的叠前深度偏移成像和逆时偏移技术成为油公司应用和发展的主流技术，全波形反演技术具有良好的应用前景。

（1）叠前深度偏移和各向异性深度偏移技术

统计表明，近两年WestGeco公司的深度偏移已占一半处理工作量，且深度偏移工作量逐年提升。由图7可看出，水平层状介质经深度偏移后的成像效果明显好于时间偏移。另外，深度偏移方法向高斯BEAM、波动方程叠前深度偏移、逆时偏移发展；由各向同性向各向异性、VTI深度偏移向TTI深度偏移发展。

逆时偏移是本次展会的亮点技术，数家国际大公司都展示了很好的逆时偏移成果。WestGeco，CGGV和PGS公司的逆时偏移技术应用到实际地震资料中，取得了良好的成像效果（图8）。CGGV，PGS等公司攻克了倾斜各向异性（TTI）逆时偏移、全方位逆时偏移速度建模等瓶颈技术，实现了TTI各向异性逆时偏移和全方位角逆时偏移，提高了复杂构造的成像精度和复杂岩性的反演精度（图9）。

（2）全波形反演技术

全波形反演集中在如何提高反演效果和反演效率2个方面。本次会议上，PGS，WestGeco，Exxon-Mobile等公司展示了实际数据全波形反演成果，速度模型的分辨率和精度均得到明显提高，展示了全波形反演的应用前景（图10）。虽然全波形反演距规模化应用尚有一段距离，但其应用前景仍十分看好。

（3）CGGV公司基于角度域道集和三维深度域层析成像的全方位角建模技术

CGGV公司基于角度域道集和三维深度域层析成像，实现了全方位角速度建模。该公司的宽频带地震信号处理技术，通过压缩子波，提高了地质界面地震响应的空间分辨率。

图7 叠前时间偏移（转换到深度域）（左）和叠前深度偏移（右）效果对比（WestGeco）Fig.7 The imaging effect comparison of WestGeco pre-stack time migration （converted to depth domain） （left） and pre-stack depth migration （right）

图8 波场外推深度偏移（左）和逆时偏移（右）效果对比（WestGeco）Fig.8 The imaging effect comparison of WestGeco wavefield continuation depth migration （left） and anisotropic reverse time migration （right）

图9 不同偏移方法效果对比（CGGV）Fig.9 The imaging effect comparison based on CGGV different migration methods

图10 常规（左）和全波形（右）反演速度模型深度切片对比（WestGeco）Fig.10 The depth slices comparison of WestGeco conventional（left） and full waveform （right） inversion velocity models

（4）360°全方位角叠前成像处理系统

Paradigm公司推出了EarthStudy 360°全方位角叠前成像处理系统。该系统利用全方位采集数据进行全方位角的叠前深度偏移、射线照明属性分析、各向异性层析成像和叠前道集属性分析与地震解释。该系统目前仍处于试应用阶段。

1.4 地震解释技术

引领地震解释技术进步的一个特点是：油公司提出技术需求，服务公司研发新技术，做好技术支撑和技术保障，推动地震解释技术进步。地震解释技术主要涉及地震油藏描述、四维地震、AVO/AVA反演、全方位或宽方位地震资料解释、多波处理解释。

（1）油藏描述的重点是碳酸盐岩的储层预测和裂缝预测。普遍的思路是：应用蚂蚁追踪技术进行小断层解释，确定断层及主要裂缝发育方向；利用曲率等几何属性预测裂缝发育方向和发育程度；利用宽方位地震资料计算各向异性属性，定量预测裂缝发育程度。

（2）应用四维地震进行油藏监测。注重地震资料的各种属性与不同开发阶段油藏性质之间的匹配，从而利用地震资料更好地监测油藏。

（3）AVO/AVA反演注重岩石物理等基础模型研究。

（4）全方位或宽方位地震资料越来越广泛地应用在油气勘探生产中，对研究非均质储层如裂缝型储层的预测中将发挥越来越重要的作用。

（5）多波处理解释技术越来越广泛地应用在油气勘探生产中的气藏检测、油气藏流体预测。

2 中国石油物探技术发展的思考

随着计算机技术的快速发展，世界物探技术发展可归结为三大趋势：陆地装备已具备15万道带道能力，海上装备已具备26缆的能力，未来装备向百万道发展；采集技术向宽方位、高密度、宽带可控震源、双检电缆等技术发展；处理技术向叠前深度、逆时偏移，全波形反演等技术发展。“十一五”以来，中国石油坚持走技术发展之路，立足四大领域［1-8］，持续开展技术攻关，物探技术取得了长足的进步。但是，面对飞速发展的世界物探技术，中国石油一是面临的高陡构造、碳酸盐岩、低渗透、火成岩等复杂勘探领域；二是与国际大公司相比，在装备制造、计算机软硬件能力、关键技术的自主创新能力方面存在一定的差距。面对国际地球物理技术的现状和发展趋势，结合中国石油各探区的勘探现状，就中国石油物探技术应用与未来发展作了分析和思考，并提出了如下意见和建议，以期推动中国石油物探技术的持续快速发展。

（1）结合各探区的勘探重点，认真研究物探技术的应用与发展

中国石油各探区面临地面与地下地震地质条件差异大，勘探难度大等难题，而在有利凹陷区，大多已完成了三维地震的2次覆盖和多轮次的处理。未来的勘探要解决什么问题，采用什么思路，发展什么技术，是物探工作者需要深思的问题。如渤海湾一些盆地，近年来2次三维地震采集已经完成，今后可否借鉴国外的小面元、高密度、宽频带、宽方位地震采集和各向异性逆时偏移处理技术，以此来提高复杂断块的照明度和小断裂的成像精度；针对塔里木油田碳酸盐岩非均质储层，可否借鉴国外的小面元、高密度、宽频带、全方位地震采集技术，各向异性逆时偏移和全波形反演处理解释技术，来提高缝洞型储层的定量雕刻精度。

因此，根据中国石油物探技术发展的实际情况，应认真研究并重点发展如下技术：

①在地震装备上，陆地装备应向10万道以上带道能力发展，海上地装备应向20缆以上的能力发展，未来装备向百万道发展。

②在采集技术上，陆上、海上采集应向宽方位、高密度、宽频带可控震源、双检电缆等技术发展。

③在地震处理上，应向各向异性逆时偏移、全波形反演等先进技术发展。

④在地震解释上，应向多波处理解释、四维地震、岩石物理等解释技术发展。

（2）加大地震采集、处理和软硬件的投入

中国石油陆上地震装备目前是万道以下带道能力，海上地震装备是10缆以下的能力，物探技术的发展对地震装备提出了更高的要求。

国际上地震采集技术的成功经验是采用宽频带、宽方位采集技术，尤其是提高可控震源的低频拓展等技术。如Kuwai公司在Greater Burgan区块的陆上采集，采用了2.5×2.5 m的小面元、炮密度2000 点/km2、可控震源低频激发（3.5～120 Hz）、纵横比为1、单点接收的观测系统。而中国石油陆上地震采集，主要以井炮、组合检波为特征，炮密度很低，采用25×25 m的面元，且方位偏窄。如果采用宽方位、高密度采集技术，不但要求陆上采集装备应具有万道以上的带道能力；而且在相同勘探面积宽方位、高密度采集数据量是常规采集数据量数百倍以上，这对计算机规模、存储、数据交换提出了更高的要求。

近几年深度偏移、逆时偏移已占国外地球物理大公司一半以上处理工作量，且工作量逐年提升。而中国石油地震逆时偏移才刚开始应用，处理工作量很少。全波形反演仅处于学术界探讨阶段，在实际中尚未使用。据统计，逆时偏移计算量约是深度偏移的100倍，全波形反演计算量约是逆时偏移的100倍。要发展各向异性逆时偏移、全波形反演等先进技术，这对计算机运算能力和相应软件提出了更高的要求。

国际上多波勘探中处理解释技术、四维地震油藏监测技术已进入生产阶段；中国石油在转换波勘探中处理解释技术有了很大进展，而多波勘探处理解释技术仍在试验阶段，四维地震油藏监测技术也在试验阶段。要发展解释新技术，这对计算机运算能力、图形处理和相应软件提出了更高的要求。

总之，要赶上国际地球物理技术的发展水平，应加大地震装备的投入，加大地震采集的投入，加大地震处理解释的计算机规模、计算机运算能力和相应软件等方面的投入。

（3）强化物探技术自主研发和原始创新

中国石油的物探技术水平与世界大油公司相比，在地震勘探技术应用领域，基本处于同一水平；在地震勘探技术创新领域，物探技术进步主要以集成创新为主，但自主创新能力不足，今后需要强化物探技术的自主研发和原始创新。

因此，应跟踪前沿、加强基础研究，强化采集、处理、解释关键技术的研发和自主创新。如在地震处理解释方面，应在各向异性、逆时偏移和全波形反演等前沿技术领域加大创新力度；应结合探区勘探目标和生产实际，进行物探技术的应用创新。

（4）强化新技术的试验和应用

结合中国石油各探区的勘探重点，针对不同类型的地质问题和技术需求，加强新技术引进和先导试验工作，在试验中创新发展，优选实用技术，做好技术储备，持续推动技术进步，突破勘探难题，提高勘探效益。

（5）持续强化物探技术攻关

针对中国石油在低渗透、碳酸盐岩、复杂构造、火山岩、深层、海上、非常规能源等“七大重点领域”所面临的瓶颈技术问题，持续强化物探技术攻关。分勘探领域形成系列配套技术；分地震技术（地震采集、处理、解释）形成关键技术，以此来推动中国石油物探技术的发展，并实现油气储量新的增长点。

（6）加大国际交流与合作，把握物探技术发展趋势

随着计算机技术的进步，国际物探技术发展迅速，宽方位、宽频带、高密度等采集技术，各向异性逆时偏移、弹性波的全波形反演等处理技术，多波处理解释、四维地震等解释技术，很快将会成为物探的主导技术。为了更好地把握技术的发展，应加强国际交流，积极参加诸如SEG，EAGE，AAPG等国际会议，跟踪国际前沿技术；为了更好地应用这些先进技术，需要加大对外交流与合作的力度，尤其是开展与国外大公司的广泛合作。

［1］中国石油勘探与生产分公司.低渗透砂岩气藏地震勘探关键技术及应用［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［2］中国石油勘探与生产分公司.复杂山地高陡构造地震勘探关键技术及应用［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［3］中国石油勘探与生产分公司.深层火山岩地球物理勘探关键技术及应用［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［4］中国石油勘探与生产分公司.碳酸盐岩储层地震勘探关键技术及应用［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［5］杜金虎，冯志强，赵志魁，等.松辽盆地中生界火山岩天然气勘探［M］.北京：石油工业出版社，2010.

［6］杜金虎，匡立春，梁世君，等.新疆北部石炭系火山岩油气勘探［M］.北京：石油工业出版社，2010.

［7］杜金虎，王招明，李启明，等.塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩油气勘探［M］.北京：石油工业出版社，2010.

［8］杜金虎，徐春春，汪泽成，等.四川盆地二叠—三叠系礁滩天然气勘探［M］.北京：石油工业出版社，2010.

Status quo of international geophysical exploration technologies and thinking about the development of PetroChina geophysical exploration technologies

DU Jin-hu1， XIONG Jin-liang2， WANG Xi-shuang1， WANG Xi-wen3，WANG Xue-jun4
（1.PetroChina Exploration&Production Company， Beijing 100007， China； 2.Dagang Oilfield Company,PetroChina，Tianjin 300270， China； 3.Research Institute of Petroleum Exploration&Development-Northwest， PetroChina，Lanzhou 730020，China；4.BGP Inc.of CNPC，Zhuozhou 072751，China）

As the rapid progress of computer techniques,the development of international geophysical exploration technologies could be summarized to three main trends.Firstly,the channel capacity of land equipments is 150000 channels,the capacity of marine equipment is 26 cables,and in the future the equipments would develop to million channels.Secondly,acquisition technique would develop towards wide azimuth,high density,wideband vibroseis and dual-geophone cables techniques.Thirdly,processing technique would develop towards pre-stack depth migration,reverse time migration and full waveforminversion techniques.Since the Eleventh Five-year period,PetroChina always adheres to technical development.Keeping a foothold on four major fields,PetroChina continuously organizes geophysical exploration technical research,and obtained great development in the geophysical exploration technologies.However,compared with international major companies,PetroChina still fall far short of independent innovation abilities in equipment manufacturing,computer hardware capability and key geophysical exploration technologies.In view of current situation of international geophysical exploration technologies and based on the practical situation of each exploratory area of PetroChina,the application and future development of PetroChina geophysical exploration technologies are analyzed,and some advices are proposed.

computer technique； geophysical exploration technologies； PetroChina； technical development； analysis andthinking

P631

A

2011-06-05；

2011-06-20

杜金虎，1959年生，男，教授级高级工程师，主要从事石油地质勘探方面的研究和管理工作。地址：（100007）北京市东直门北大街9号石油大厦。E-mail：dujinhu@petrochina.com.cn

1673-8926（2011）04-0001-08

王会玲）