石油地震勘探资料处理

石油地震勘探资料处理

1.地震资料数字处理是怎么回事？

既然野外地震已经采集到了反映地下地质情况的地震记录，为什么还要进行地震资料数字处理呢？这是因为野外采集的地震记录仅仅是把来自地下地层的各种信息以数码形式记录在磁带上或光盘上，还不能直接反映出地下地层的埋藏深度及起伏变化情况，还需要将地震记录拿到室内输入到运算速度非常快、存贮量非常大、专业功能非常强的计算机系统中，在专家的指令下进行反复计算和分析，才能获得直接反映地下地层真实情况的数据和图像，专业上把这一过程叫做地震资料数字处理。这个过程有点像我们生活中使用的数码照相机（或数码摄像机）的显像过程，将数码照相机拍摄到的图像输入到室内的电脑上，根据需要，对显示在屏幕上的影像进行修改、调整、增加、删减，满意后可通过屏幕拷贝、彩色打印输出图片来，也可以录制到光盘上存贮以供调用，这个过程叫做编辑，也叫处理。不过地震资料的数字处理所用的硬、软件则要复杂得多。因为数码相机拍摄到的图像仅是几米到几十米远的景物，而地震资料数字处理要对从地面开始到地下五六千米甚至上万米深范围内的地震数据进行处理，不仅将上面第一套地层，还要将下面很多套地层逐层搞清楚。这些地层在不同地区形态都不一样，有的很平，有的像喜马拉雅山似的高山，有的像雅鲁藏布江似的河谷。可见地震数字处理要把地下数千米深的看不见、摸不着，又极其复杂的地层情况搞清楚，这是多么难的一门学科。

不过，近些年来由于将迅速发展起来的计算机技术、信息技术等许多高新科学技术引用到地震资料数字处理中，为搞清地下地层情况，寻找深埋地下的油气田提供了条件，提供了可能，而且提高了油气勘探的成功率。

经过数字处理后的成果有好几十种。专业上把反映地层的埋藏深度、厚度以及形态的图件叫做水平叠加剖面（简称叠加剖面）、偏移剖面。把反映地层岩石（砂岩、泥岩等）组成及其物理性质（速度高低、孔隙大小等）等的成果叫地震属性资料。将经过数字处理的这些剖面和属性资料录制到数字磁带或光盘上，可提供给下道工序（解释）使用。

2．中国地震资料处理技术的发展历程

20世纪以来，地震勘探仪器经历了光点地震仪、模拟地震仪和数字地震仪三个发展阶段。20世纪70年代中期进入数字地震勘探阶段以后，用计算机进行数字处理具有速度快、精度高，可以反复处理等优点，对解决复杂构造问题有着

突出效果，在这个阶段发现了渤海湾盆地的复杂断块油田及塔里木盆地的大油气田，同时，也推动了我国数字处理技术的发展，大体经历了以下过程。

20世纪70年代，以压制各种干扰波、突出有效波、提高二维地震资料处理质量为主要目的，发展了一批以滤波技术为主的处理方法和处理技术。

20世纪80年代以来，围绕如何处理好三维地震资料，国内许多专家学者开展了广泛研究，研制和完善了二十多项三维处理技术，特别是对地下复杂构造的成像技术有了突破性的进展。

20世纪80年代中期以来，为了适应许多地区储层都比较薄的这个特点，开展了分辨薄地层处理技术的研究，专业上叫高分辨率处理技术。在这一时期，中国自行研究的高分辨率处理技术能把埋深3000多米、厚度10米左右的薄地层分辨出来，达到了世界水平。

20世纪80年代至90年代，为了提高复杂构造的处理水平，在处理技术上发展了正反演模型技术。所谓正演就是根据地下地质模型求出相应的地震剖面。反演就是根据地震剖面反求出地质模型。正反演技术就是由解释专家根据实际地震剖面，通过综合解释给出地下地质模型，之后，由计算机根据这个地质模型计算出相应的地震剖面。将计算出的地震剖面与实际地震剖面相比较，一致时认为处理质量是好的，解释是正确的。不一致时有两种可能，或处理有问题，或解释有问题。此时应各自查找问题，修改参数，再进行正反演技术处理，直至取得满意的结果为止。正反演技术不仅能有效地给出地下地质结构，还能反演出地层的岩石性质和地层的速度、密度等参数。这项技术已成为十分热门的研究课题。

中国地震数字处理技术从20世纪70年代初开始起步，至今仅30多年时间，不仅地震资料数字处理水平达到世界一流，而且还培养了一大批数据处理方面的学者、专家，为21世纪全面赶超世界水平奠定了坚实基础。

3．为什么地震资料数字处理需要高性能计算机

为什么地震资料数字处理需要高性能计算机呢？一是数字处理的计算工作量太大。通常一条10千米的二维地震测线仅计算一次就需要计算2880万次，若是100千米则需要计算3亿次。全国每年要处理的二维地震数据工作量在10万千米以上，而且不只是计算一次，也不是仅用一种处理方法计算，可见地震资料

数字处理的计算工作量实在是太大了。二是一个简单的处理过程需要用二十多种处理方法，有些方法涉及到高等数学的褶积、反褶积、波动方程、迭代等复杂的数学算法、费机费时。三是面对地下地质情况越来越复杂，地震勘探难度越来越大，在数字处理中就需要不断增加一些新的更为复杂的处理方法，这就需要重新处理，反复处理。所以，数字处理没有高性能计算机是无法实现的。

我国应用计算机进行数字处理大体经历了以下三个阶段：

应用百万次计算机阶段。1973年将中国研制的第一台DJS?11运算速度百万次计算机（简称150机）第一次用到地震资料数字处理中，从而开创了地震资料数字处理工作。应用这台计算机处理了近10万千米的二维地震资料，发现了任丘、中原和辽河等油田。

应用千万次和亿次计算机阶段。为了适应数字地震勘探大发展的需要，20世纪70年代后期，从法国、美国引进了运算速度千万次及亿次的大型计算机复合系统和先进的处理技术，同时将中国自行研制的第一台亿次银河（YH?1）巨型计算机用于地震资料数字处理。在这个阶段不仅完成约150万千米的二维地震资料数字处理，而且开创了我国三维地震资料数字处理工作，处理技术和处理质量都有明显提高，为西部塔克拉玛干大沙漠等地区发现大油气田做出了重要贡献。

应用微机群和并行机阶段。微机具有计算速度快，配置灵活，体积小易搬动等优点。现在可以把若干台微机（多者上万台）联合起来组成微机群用于数字处理。并行机除具备一般处理机的优点外，还具有多处理点的特点。每个处理点有自己单独的操作系统，一个点出现问题不会影响整体工作。由于微机群和并行机具有诸多的优势，它们在很多领域迅速取代了使用多年的大、中型计算机。中国数字处理领域也不例外，从20世纪90年代中期，开始引进IBM、SUN、DEC等公司的工作站和并行处理系统，同时，中国也开始使用微机群，这就极大地增强了地震资料数字处理的能力。

到20世纪末期，在石油系统用于地震资料数字处理的计算机系统就有450多台套。年处理能力达到可处理二维地震资料40万千米，三维地震资料5万平方千米。

目前，中国已成为世界上最有实力、最有竞争力的地震资料数字处理强国之一。