从全球能源解决方案预测石油物探技术发展

□ 文/中国石化集团公司石油物探技术研究院院长 曲寿利

莫北/图

第20届世界石油大会的主题是：全球能源解决方案，促进合作、创新与投资。合作是能源发展的必然趋势，创新是创造更多的技术、方法解决资源发现与开发问题。投资是三者中最复杂的，新技术研发、生产都需投资。全球经济增长对能源的需求，特别是清洁能源的需求的增长，需要新技术、需要投资、需要合作。专家预测，未来20年，尽管能源结构向多元化、低碳化方向转变，但油气作为清洁优质能源仍将是主要能源，并保持快速发展；全球石油资源丰富，但勘探开发环境日益复杂，资源品质日益变差，未来以深水、极地、油砂和页岩等为代表的新兴领域将成为越来越重要的战略资源接替区，成为科技创新的热点和重点，特别是非常规天然气勘探开发技术的突破将改变世界天然气供需格局和行业游戏规则；在油气勘探与开发方面，未来的发展主要依赖物探技术和钻井技术的进步。

石油物探技术作为主要技术方法，在石油天然气勘探开发中发挥了重要作用。据李庆忠院士统计，过去50多年内油气储量的95%以上是用物探方法找到的，充分说明了地球物理勘探技术对石油与天然气勘探所起到的关键作用，物探技术的每一次进步都带来油气的新发现和石油探明储量新的增长高峰。物探技术经过一个世纪的发展，从最初的单道接收，发展到数十万道的接收，技术方法从二维发展到三维、四维，甚至发展到全方位、高密度实时跟踪物探观测技术。技术方法有了巨大的发展，物探技术的发展促进了油气工业的发展。特别是近三十年来，发展速度更是迅猛，带来了全世界油气工业的大发展，为新时期油气工业的发展提供有力的技术保障。我国面临的复杂山地地表、复杂山前带构造、复杂岩性储层等勘探对象和国外以深水、盐下、极地、油砂和页岩等为前景的勘探对象，都给物探技术带来了挑战，同时也给物探技术的进步与发展带来了机遇。应对这些需求，就物探技术的发展趋势作一个不成熟的猜测：

物探技术发展总体方向：应对未来国内外常规和非常规油气资源勘探开发的复杂对象，从地球物理采集、处理、成像、解释和软件装备等方面的发展来看，未来20年引领全球的油气地球物理技术发展的总体方向应该是：集成化、信息化、智能化、可视化和实时化。集成化是指从单一方法的运用发展到多种物探方法的交叉综合，从单一资料的分析解释，发展到地球物理资料与地质、钻井、测井、测试等资料的融合共享，从单一的勘探地球物理学科，发展到不断融合更多专业学科的集成；信息化是指利用信息化的先进技术实现资源、数据、知识的共享；智能化是指物探装备和软件发展的高度自动化，能够适应不同环境和地质条件的采集、处理、解释应用需求；可视化和实时化是指采集、处理、解释各环节的处理数据实时可见。

地震采集技术发展：解决山地、丛林、黄土塬、沙漠、冻土等复杂地表的勘探问题的关键是要得到较高信噪比的地震资料，最为关键的是地震采集技术。一是要有适应这些复杂环境的仪器设备，如具有百万道、三份量、自动定位、自动采集的先进大规模地震采集系统以及适应环境的绿色环保人工震源；二是要发展适应不同地表条件的地震采集激发、接收工艺，以最大可能地提高地震原始资料的信噪比；三是要研发适应复杂地表的采集设计软件，做好地震采集、处理、解释一体化的设计，以获得适合地震成像需求的“充分、均匀、对称、连续”的高保真、高精度地震数据；四是继续发展面向油藏开发的四维地震、微地震、被动源地震和宽频（低频）地震技术，实现地面与井中地震的结合、有源和无源观测的结合以及地震与非震联合的超高密度立体化数据采集。

地震资料处理技术发展：地震处理技术，首先是要发展适应复杂数据的新一代智能化、可视化、实时化数据处理软件，形成近地表波场智能辨识技术和叠前全波场自动（交互）去噪技术、自动化处理流程选配与参数测试技术和高分辨率、高保真的井震一体化全波场地震成像技术；实现数据驱动型、增量式的地震资料智能处理技术；二是发展全波场地震成像系列新技术，开展各向异性偏移、基于全波形反演的速度建模、真振幅成像等技术研究和基于波形干涉的全息高分辨率成像技术研究，实现弹性波逆时偏移（RTM）、全波形反演（FWI）、逆散射成像、岩性/物性参数直接反演与全波场成像等技术的工业化应用；三是发展多源、多尺度、多类数据的联合处理，实现四维地震、微地震、被动源地震、井中地震与非震联合的处理与应用。

地震资料解释技术发展：地震资料解释已经朝着以叠前解释为主、与高精度叠加属性分析相结合的全信息解释发展。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重要手段；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；多波多分量资料的应用和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；时延（4D）地震资料基于岩石物理模型的多学科综合解释实现油气藏的动态表征。未来的发展方向应该是基于一体化协同工作平台的多学科综合解释技术和基于岩石物理模型的多尺度资料综合油藏模拟和动态表征技术，实现全三维虚拟化解释场景中的盆地级可视化、智能化、全信息自动解释，实现层位、断层、构造、异常体、沉积环境和体系域的全局化自动解释；发展油藏地球物理技术综合应用平台，形成油藏地球物理综合监测和动态模拟的一体化智能系统，实现油气藏长效监测、动态模拟与室内管理。

物探装备与软件的发展：随着网络通讯、信号传感、电子工程、工艺材料和计算机技术的快速发展，必将促进物探装备、计算机与软件的快速发展。一是地震仪器方面，百万道的地震数据采集系统将是以完备的个性化软件为核心，以引用和集成有关新技术（MEMS、MOEMS、GPS、RFID、SoC、SSD、无线网络、纳米、太阳能等技术）为补充的有线、无线、存储方式完全兼容的自由组合式开放型网络化管理系统，具有任意道的多维多波多分量地震数据采集能力。可实现三维地震采集的面元大小到5m×5m、道密度高于4-10百万道/km2、数据密度超过100GB/km2的复杂地表的地震数据采集工作，地震勘探项目的数据规模将超过1000TB。同时，发展智能化的机器人，实现山地、极地、丛林、海底等复杂环境的自动化式作业。二是计算机方面，随着计算技术的发展，光计算机、量子计算机有望在20年内得到实际应用，现今的CPU、GPU等将为FPGA、MPU甚至能力更强大的计算器件所取代，生物信息存储提高存储能力和效率。建成适应百万道地震数据采集的海量数据处理的超大规模计算机是完全可能的，计算能力有望在现有基础上提高10万倍，为增量型实时地震资料处理解释奠定了必需的计算环境。三是物探软件方面，基于云计算的处理、解释智能化软件将快速发展，形成“数据驱动型增量式自动化地震资料处理软件系统”和“可视化、智能化、全信息地球物理解释软件系统”，实现在高速网络下的数据共享和计算、多学科协同式工作模式，并将改变现今的地球物理工作理念和流程。

总之，全球经济增长对能源的需求越来越多，特别是清洁能源需求的增长依赖于石油天然气资源的更多发现和供给；石油天然气资源的更多发现依赖于工程技术的进步，特别是依赖物探技术的进步；物探技术的进步如同全球能源解决方案一样依赖于创新、需要合作和投资。只要我们持续地坚持创新、合作和投资，就一定能实现未来的梦想。