地震勘探技术

地震勘探技术是什么？~

地震勘探技术是通过人工震源(如钻眼放炮等)产生地震波，在地面或井下接收和观察地震波在地层中传播的信息，以查明地质构造、地层等，为寻找油气田(藏)或其他勘探目的服务的勘探方法。它是油气勘探工程中最重要的勘探方法之一，其优点是精度高、分辨率高、探测深度大、勘探效率高。
地震波可分为纵波(P波)、横波(S波)和面波(瑞利波)。纵波的质点运动方向与地震波的传播方向一致，它使得介质的质点局部密集或局部分开，产生一密一疏的交替变化，并以这种方式进行波的传播，又称疏密波。横波的质点运动方向与地震波的传播方向相垂直，伴随着波的传播，它使介质发生剪切变形，又称剪切波。面波是一种沿地表传播的干扰波，主要使质点做长轴垂直于地面的、逆时针方向转动的椭圆运动。
地震勘探方法分为反射波法、折射波法和透射波法。反射波法是在离震源较近的若干测点上，测定地震波从震源到不同弹性的地层分界面上反射后回到地面的旅行时间，获得反射时间界面，多个时间界面就构成一个反射时间剖面。这种方法在地震勘探中广泛应用。折射波法是研究在速度分界面上滑行波所引起的振动，从而了解速度界面的深度和速度信息，这种方法仅在普查或特殊环境下使用。透射波法是研究透过不同弹性分界面的地震波，根据透射波的传播时间，可以测定钻井或坑道附近地质体的形态及波在介质中的传播速度。
数据采集方法可分为一维、二维、三维和四维。
工作内容包括三个方面：地震数据采集（图4.6）、地震数据处理和地震成果解释。

图4.6　石油地震勘探数据采集示意图
● 一维、二维、三维和四维地震勘探
维是构成时空理论的基本概念。构成时空的每一个因素(如长、宽、高、时间)都是一个维度。地震勘探方法按照维的不同，可分为一维地震、二维地震、三维地震、四维地震等四种勘探方法。
地震勘探中的一维勘探是观测一个点的地下情况。二维勘探是观测一条线下面的地下情况。三维勘探是观测一块面积下面的地下情况；若在同一地区不同时间重复做三维地震勘探，则可称之为四维地震勘探。四维是观测同一块面积下面不同时间的地下变化情况。根据地质任务和要达到的目的不同，可采用不同维的勘探方法。
一维地震勘探：将检波器由深至浅放在井中不同深度，每改变一次深度在井口放一炮，记录地震波由炮点直接传到检波器的时间。这种只在一口井中观测的方法，叫一维地震勘探。它能测出该井孔中地层的速度，借此可以确定各个地层的深度和厚度。
二维地震勘探：将多个检波器与炮点按一定的规则沿一直线(称测线)排列，在测线上打井、放炮和接收。采集完一条测线再采集另一条测线。最后得出反映每条测线垂直下方地层变化情况的剖面图。
三维地震则是将多道(必要时可达上千道、上万道)检波器布成十字状、方格状、环状或线束状等，炮点与检波点在同一块面积上，形成面积形状接收由地下返回地面的地震波。
四维地震勘探始于20世纪90年代初，是三维地震的延续。它要求在同一块工区不同时间(可能相隔几个月或几年，时间为第四维)用相同的采集和处理方法将所得到的三维地震勘探成果进行比较。犹如将人物传记的立体电影一帧帧放一遍，细看每帧之间的不同就可以看出人物的成长过程一样。
● 地震检波器
接收微弱地震波的第一步，是用灵敏度很高的地震检波器。它甚至能将其旁边一根小草的摆动所引起的振动记录下来。
地震数据采集系统主要由传感器(又称检波器)和数字地震仪组成。检波器埋置于地面的装置，把地震波引起的地面震动转换成电信号并通过电缆将电信号送入地震仪；数字地震仪将接收到的电信号放大、经过模数转换器转换成二进制数据、组织数据、存储数据。
地震检波器是一种将机械振动转换为电能的机电转换装置。由于各种检波器的设计不同，因而，灵敏度和频率特性也不同，所以，形成了不同的检波器型号。
● 地震道
在每个观测点上记录地震波,都必须经过检波器、放大系统和记录系统三个基本环节。它们连在一起总称“地震道”。为了提高生产效率和便于识别地震波,每次人工激发地震波时，都在许多观测点上同时接收。所以，地震仪一般是多道的。为了便于解释记录,地震仪中还设有不包括检波器在内的专用辅助地震道。

油气勘探是石油工业的最初阶段，也是发展石油工业的决定性阶段。油气勘探包括地震勘探技术，以电法勘探、电磁勘探、磁法勘探、重力勘探和放射性勘探为代表的非震勘探技术，测井技术以及综合勘探技术等。地震勘探是用人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质情况，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种基本物探方法。

　　本文中，采集的专利申请的优先权日晚于1990年1月1日，本文重点对德温特世界专利索引WPI数据库和中国专利CPRS数据库中的地震勘探数据采集、处理、解释领域的专利申请数据进行简要分析。截至到2011年12月31日共检索到涉及地震勘探领域的专利申请量为1.2005万件，合并聚族为3869项专利技术。对于数据库中以一族(这里的“族”指的是同族专利中的“族”)数据的形式出现的一系列专利文献，计算为“1项”。

　　从图1所示可以看出这20年间地震勘探领域专利技术的发展情况，地震勘探专利技术的发展呈波浪式上升趋势，直至2009年达到最高峰372项(2010、2011年数据尚有部分未公开，暂无法统计)，期间年申请量维持在200项左右。总体趋势为：项数基本稳定，件数上升相对明显。预计在未来相当长的一段时间内，地震勘探专利技术还将保持平稳发展的上升趋势。

　　为了研究地震勘探领域专利技术国家或地区分布情况，笔者对所采集的数据按照专利族最早优先权国别进行了统计。从图2可以看出，地震勘探领域的主要首次申请国家和地区是美国(2128项，53%)，其次是中国(747项，19%)，法国、英国、俄罗斯、挪威分别占2%至8%。其它国家或地区总和不超过7%。由此可见，地震勘探领域的发明创造主要在美国完成，中国、法国、英国、俄罗斯、挪威在此领域也有一定的创新能力。

　　根据地震勘探行业的分类习惯，按照地震勘探的结构和方法特征将其划分成采集、处理和解释三个技术分支。在地震勘探技术领域，有高达2167项专利申请涉及采集，1166项专利申请涉及处理，645项专利申请涉及解释。采集方面的申请高居榜首。

　　经检索，地震勘探采集、处理、解释领域共有中国专利申请997件，国内申请为727件，占73%，国外来华申请为270件，占27%。国内申请量已经超过了国外来华申请量。值得注意的是，在地震勘探领域，全球3142项专利申请仅有270项进入我国申请专利，86%以上的专利技术并没有进入我国，说明国外申请人还没有将国内申请人视为重要的竞争对手，这也为我国申请人加快地震勘探技术研发留下了一定的时间和空间。

　　从图3所示地震勘探技术国内和国外来华历年专利申请变化情况可以看出，在1991年至2000年的这一阶段中地震勘探研发基础薄弱，国内申请长期维持在年申请量10件以下的低水平。而且国外申请量也徘徊在20件以下的低水平，反映出，虽国外技术处于快速发展阶段，但出于当时的各种考虑，在我国没有进行相应的专利战略布局。我国相关行业的跟踪研发也没能跟上世界地震勘探技术的发展步伐，大量设备依靠进口，对地震勘探技术的重视程度和研发力度与国外同行差距甚大。从2001年开始，国内申请出现快速增长，专利申请量稳步增加，目前保持强势上升态势。国外来华历年专利申请量在1990年至2002年之间保持基本稳定。2001年以后，随着国内申请量的快速增长，国外来华申请量也缓慢上升。数据表明，国外技术研发起步早、研究水平高，国外来华申请已进行长期专利布局。

　　野外数据采集占整个地震勘探成本的80%以上，是勘探工程的基础。采集阶段几个技术分支中，震源(204件，占34%)和检波器(133件，占22%)所占比重最大，接收元件的配置为129件(占21%)，信号传输为72件(占12%)，数据记录27件(占4%)以及地震仪占17件(各3%)，其它部件占27件(占4%)。

　　地震数据处理方面，筛选出与地震数据处理密切相关的专利申请307件，其中涉及预处理的是25件，常规处理128件，成像处理68件，其他94件。可见，地震数据处理首先集中于常规处理，占申请总量的一半，其次是成像处理

　　根据检索结果，筛选出与地震数据解释密切相关的专利申请120件，涉及构造解释24件，沉积解释9件，岩性解释69件，可见地震数据解释集中于岩性解释，占据了申请量的58%。

　　在地震勘探领域，申请量居前5位的申请人分别为斯伦贝谢(52件)，PGS(47件)，埃克森美孚(26件)，道达尔(18件)，CGG公司(16件)，这5家公司拥有海洋和陆地勘探的核心技术。

　　地震勘探的数据采集和处理是斯伦贝谢公司的研发重点，斯伦贝谢公司的分公司遍布全球，从专利申请量、覆盖面、专利水平等各方面来看，它的领先地位无可撼动。斯伦贝谢公司是全球在地震勘探领域专利当之无愧的巨头，震源、无线信号传输和多波多分量的处理方面是斯伦贝谢公司的研发热点。

　　目前CGGVeritas
是世界上最大的地球物理服务公司。CGG公司在机械震源、海洋拖缆和地震信号无线传输方面掌握了核心技术，我国市场上大量使用的检波器、地震仪和海洋拖缆等关键设备均购自CGG旗下的瑟塞尔公司，CGG是目前我国3大石油公司的主要供货商和服务商。其MEMS数字检波器和数字地震仪等核心技术均处于保密阶段，对于我国现阶段的跟踪研发极为不利。

　　中国石油作为我国在地震勘探领域的主要申请人，占据了国内绝对的申请量，近年来，随着中石油走出国门，拓展海外市场，中石油也开始采取并购方式，逐步进行全球战略布局，这是非常可喜的一面。中国石油在采集方面的专利申请为111件。

　　掌握核心科技的国外公司法国石油、格库、瑟塞尔已经在中国进行专利布局，无线信号传输方面专利壁垒森严。在海洋拖缆控制及制造方面，PGS、瑟塞尔、施鲁博格、斯塔特等国外公司已经在我国申请了大量专利，国外来华申请基本围绕海洋勘探领域，而国内申请基本围绕陆上勘探领域。国外几大油气公司在海洋拖缆控制及其制造、无线信号传输、海洋滤波等方面均拥有重点专利乃至核心专利，并结合系列申请，其专利布局意图明显。而我国的海洋勘探刚刚起步，与国际水平还有很大差距。海洋勘探领域还存在重大专利风险。

展望非常规油气地震勘探开发技术，预期总体上将沿着两个层次发展。

一是单项技术的不断创新与发展。目前，在地震装备技术方面，陆地地震装备已具备15万道的带道能力，海上地震装备已具备26缆能力，未来装备正向陆地百万道发展。地震采集技术方面，陆地采集技术在向单检、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低频拓展能力等方向发展，海上采集技术正向双缆技术、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、更深水域勘探技术发展；地震处理技术方面，叠前深度偏移、逆时偏移技术成为应用和发展的主流技术，全波形反演技术、各向异性叠前偏移成像技术具有良好的应用前景；地震解释技术方面，油藏地球物理、AVO/AVA反演、波动方程反演、岩石物理反演、宽(全)方位地震解释、方位各向异性解释、流体预测等是发展热点；前缘技术方面，多波多分量地震技术、3D3C-VSP、随钻VSP、井间地震、多分量微地震监测以及时间推移地震技术的研究与应用将有很大的潜力。

二是针对具体勘探对象的技术集成配套与优化。针对复杂地表、复杂储层、各向异性地区和开发生产领域，以数据库为基础，在卫星及网络支持下，突出以三维数据体为对象的采集、处理、解释一体化，以叠前资料为基础的多域、多属性目标处理解释综合分析，以地震、非地震联合反演为核心的综合地球物理技术，以地质模型为核心的地震、测井、地质多学科综合研究，以油藏为目标的勘探开发一体化。对于非常规油气，即致密岩气、致密岩油、煤层气、泥页岩气、泥页岩油等特定资源类型等，为非常规油气资源勘探开发服务。

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三明市18516958385： 什么是地震勘探爆破技术 - ？
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三明市18516958385： 地震勘探的勘探方法 - ？
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三明市18516958385： 地震勘探是怎么进行的? ？
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三明市18516958385： 三维地震勘探的特点? - ？
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三明市18516958385： 地震勘探属于什么专业 - ？
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三明市18516958385： 地震勘探技术在油田开发中的作用? - ？
帛江利迈： 石油工业的主要任务之一是找到油气田并将油气开采出来,前者叫勘探阶段,后者叫开发阶段.以往由于技术水平所限,地震方法只用于勘探阶段.现在由于技术的发展,地震方法也可为油田开发提供信息.在油田开发阶段所做的地震工作叫开...

三明市18516958385： 多分量地震勘探技术的原理和应用技术 - ？
帛江利迈： 现今的多分量地震勘探在激发上和普通纵波地震勘探是相同的,都是使用炸药震源,所不同的是接收用的是三分量检波器.在接收到常规纵波的同时,也接收到了横波(转换横波),那么通过资料处理即可获得纵波剖面和转换波剖面.利用纵横...

三明市18516958385： 天然地震与地震勘探处理方法 - ？
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三明市18516958385： 地震勘探专业怎么样?这个和油气储层地质及评价专业哪个前景好一点? - ？
帛江利迈： 不知道你选的是哪个学校的. 地震勘探也就是地球物理勘探,是专业性比较强的专业,为油田地质服务类公司,考的时候对数学可能要求高些; 后者统称地质,是综合性比较强的专业.油田老总多是地质出身,呵呵.