地震成像技术进步助力深层油气勘探

20 世纪20 年代，Amerada 石油公司与美国的卡氏地球物理研究公司（Karcher’s Geophysical Research Corporation）合作，利用地震反射数据，在美国的俄克拉何马州塞米诺尔（Seminole）获得了首个埋深达4 000 ft 的石油发现。为纪念地震反射勘探技术的发明人J.Clarence Karcher，国际勘探地球物理学家学会（SEG）每年评选并颁发以其命名的杰出青年奖，以奖励在地震反射勘探领域作出突出贡献的年轻学者。受其激励，一代又一代的学者接力，推动着地震反射成像技术软硬件的发展。基于不断优化的信号获取和处理技术，人类勘探深度在不断增加。1949年，全球油井平均深度为3 600 ft，到2008年时已增至6 000 ft。随着全球石油和天然气消费量的持续增长，钻探深度也随之不断加大。目前世界上最深的油井位于俄罗斯，深达49 000 ft，而不断加深的钻探反过来又对地震勘探提出了新的要求。对于石油公司而言，针对现有产层或复杂地层之下接近地球物理分辨率极限的深层目标开展勘探至关重要。如何获取优质数据、改善成像质量也随之成为当代地球物理勘探面临的主要挑战。

深层地球物理勘探针对不同的地质背景所采取的应对之策也各异。陆上深层勘探常常面临复杂的近地表地质条件，需要不断增强信噪比，才能实现深部目标的准确成像。深海勘探则需要在地震数据采集方法和算法上不断创新。海上地震勘探技术的重大进展之一是海底节点（ocean-bottom nodes）数据采集，该项技术可实现宽方位角覆盖、更高的信噪比、多分量数据采集和4D 监测。20 世纪90 年代，业界在欧洲北海完成了第一个2D海底节点地震测量项目。2004年，具有里程碑意义的首个3D海底节点地震测量项目在墨西哥湾实施。

如今，更多尖端技术的引入，不断拓展着地震勘探的边界。海底节点和全波形反演（FWI）的结合已经广泛地应用于墨西哥湾深部构造的数据采集和解释。如何将二者有机地结合从而生成高质量的反演结果成为当前的研究趋势之一，而同时震源最优采集设计和多源地震数据分离技术则被视为解决方案。

机器学习也已成为深层地球物理勘探的得力工具，不仅能够协助开展地震数据的处理、成像和解释，还能就研究对象提出有价值的认识。分布式声波传感技术（DAS）的应用代表着垂直地震剖面（VSP）分辨率的一次重大飞跃，极大地提高了数据采集和分析的效率。在中东沙漠深处开展的双井DAS VSP walkaway资料采集和高效处理项目，成功地获得了15 m 的高垂直分辨率，并展现了DAS VSP与传统VSP方法相比在成本和数据质量方面的巨大优势。此外，先进的井下测井技术也改善了地层评价质量，进一步降低了深层勘探项目中的不确定性。

硬件和设备的推陈出新，数据采集、算法开发、计算和数字技术的快速发展正不断提高海上和陆上油气勘探成功率，同时也在逐步增强人们对极具挑战性的深层油气进行高效勘探和生产的能力。