三維地震勘探

三維地震勘探技術是一項集物理學、數學、計算機學為一體的綜合性應用技術，其應用目的是為了使地下目標的圖像更加清晰、位置預測更加可靠。

三維地震勘探技術是從二維地震勘探逐步發展起來的，是地球物理勘探中最重要的方法，也是當前全球石油、天然氣、煤炭等地下天然礦產的主要勘探技術。

與二維地震勘探相比，三維地震勘探不僅能獲得一張張地震剖面圖，還能獲得一個三維空間上的數據體。三維數據體的信息點的密度可達12.5米×12.5米(即在12.5米×12.5米的面積內便採集一個數據)，而二維測線信息點的密度一般最高為1千米×1千米。由於三維地震勘探獲得信息量豐富，地震剖面分辨率高，地下的古河流、古湖泊、古高山、古喀斯特地貌、斷層等均可直接或間接反映出來。地質勘探人員利用高品質的三維地震資料找油找氣，中國近期發現的渤海灣南堡大油田、四川普光大氣田、塔里木盆地塔中Ⅰ號大氣田等，全要歸功於高精度的三維地震勘探技術。

要了解三維地震勘探技術，有必要先了解一下二維地震勘探的基本原理。二維地震勘探方法是在地面上佈置一條條的測線，沿各條測線進行地震勘探施工，採集地下地層反射回地面的地震波信息，然後經過電子計算機處理得出一張張地震剖面圖。經過地質解釋的地震剖面圖就像從地面向下切了一刀，在二維空間(長度和深度方向)上顯示地下的地質構造情況。同時幾十條相交的二維測線共同使用，即可編制出地下某地質時期沉積前地表的起伏情況。如果發現哪些地方可能儲有油氣，則可確定其為油氣鑽探井位。

三維地震勘探的理論與工作流程和二維地震勘探大體相似，但其工作內容及達到的效果卻今非昔比了。三維地震勘探主要由野外地震數據資料採集、室內地震數據處理、地震資料解釋3個步驟組成，這是一項系統工程，甚至每個步驟就是一個系統，因為這3個步驟既相互獨立，又相互影響，而且每一步驟均需要最先進的計算機硬件和軟件的支撐。

野外地震數據資料採集包括測量、鑽淺井孔埋炸藥(在使用炸藥震源時)、埋檢波器、佈置電纜線至儀器車幾道工序。測量的任務是定好測線及爆炸點和接收點的位置。鑽井的任務是準備好可埋下炸藥的淺井。埋炸藥就是向井中放入炸藥，以在爆炸後產生出地震波。地震波遇岩層界面反射回來被檢波器接收並傳到儀器車，儀器車將檢波器傳來的信號記錄下來，這就獲得了用以研究地下油氣埋藏情況的地震記錄。

室內地震數據處理是把採集到的地震信息磁帶上的大量數據輸入專用電子計算機，按不同要求用一系列功能不同的程序進行處理運算，把數據進行歸類編排，突出有效的，除去無效和干擾的，最後把經過各種處理的數據進行疊加和偏移，最終得到一份份地震剖面或三維數據體文件。

地震資料解釋是把經過處理的地震信息變成地質成果的過程，包括運用波動理論和地質知識，綜合地質、鑽井、測井等各項資料，作出構造解釋、地層解釋、巖性和烴類檢測解釋及綜合解釋，繪出有關成果圖件，對工作區域作出含油氣評價，提出鑽探井位置等。

三維地震勘探是根據人工激發地震波在地下岩層中的傳播路線和時間、探測地下岩層界面的埋藏深度和形狀，認識地下地質構造進而尋找油氣藏的技術，與醫院使用的B超、彩超和CT技術類似。地質學家通過三維勘探剖面尋找地下油氣藏，和醫生通過CT尋找病人身體內部的病變不同之處在於：人體結構是基本相同的，而地表的條件和地下的地質結構卻千變萬化，油氣的運動方向與賦存部位也無規律可循；應該説，地質學家面臨的挑戰比醫生大得多。

也正因為如此，為了尋找更多的石油與天然氣，三維地震勘探技術近幾年發展很快，數據採集、處理和解釋的方法不斷取得新的突破。每秒幾千億次計算速度的高性能計算機和幾百T(1T=1000GB)的存儲設備，促進了地震勘探技術的發展；同時，三維地震勘探技術也反過來促進了計算機硬、軟件的發展，還催生了層序地層學、地震地層學等新的邊緣學科，這些新的油氣勘探理論對複雜油氣藏的勘探起到了很好的指導作用。

石油和天然氣藴藏在地下的含油氣圈閉中。這些含油氣圈閉有構造圈閉、地層圈閉，也有巖性圈閉，而多數是幾種圈閉疊合在一起的複合圈閉。總之，圈閉是多種多樣，極為複雜的。三維地震方法可以很精確地搞清地下含油氣圈閉，甚至圈閉的某些細節，在勘探開發油田工作中取得巨大的成功。

首先是搞準了地下幾千米深處極為複雜的構造。中國東部渤海灣大油區的構造是非常複雜的，堪稱世界之最，有人説“這裏的構造像一個被打碎的碗，掉在地上還踩了三腳”。極為破碎的構造使油田都成為一個個很小的碎塊油田，規模極小。國外的油田面積大多是幾十、幾百或上千平方千米，而中國東部的斷塊（碎塊）油田最小的僅有0.01至0.05平方千米，可以説是油田的微縮景觀。我國地震工作者精心使用三維地震搞準了這些破碎的小碎塊。無論從技術上或者從效果上説，我們都處於世界領先地位。

第二是弄清了埋藏很深、幅度平緩的構造。中國西部塔里木盆地中的油田有的埋藏在地下5000米至6000米，構造的幅度只有30米至50米，傾角不超過1°，應用三維地震技術搞清了構造。地震勘探精度世界上公認為3%至5%，而我國對塔里木盆地的這種超深、極度平緩構造的地震勘探精度提高了近10倍。在這方面我們也處於世界領先水平。

第三是為含油氣的儲層研究提供了很好的成果。利用三維地震資料研究這些儲層的分佈範圍、厚度大小、孔隙多少以及含油和含氣的情況準確度也比較高。在這方面我們與世界先進水平大體相當。

第四是為油田開發服務。在一個油氣田開發之前要做開發方案，即確定油井如何分佈，在開發時為了多采油氣要採取一些多出油的開發措施，比如注水、注氣、化學驅油、聚合物驅油等，使地下油氣盡量多地生產出來，在開發後期也有很多增產方法。三維地震也可以圍繞這些特定的任務提供精確資料，供油田開發工作使用。這方面我們緊跟了世界上的技術發展趨勢，開始從找油領域往採油領域發展。

一是發展萬道地震採集技術。採用萬道地震儀(測線在30000道以上)和數字檢波器進行單點激發、單點接收、大動態範圍、多記錄道數、多分量地震、全方位信息、小面元網格、高覆蓋次數的特高精度三維地震採集技術。

二是發展數據處理和數據存儲技術。為提高處理精度，必須發展海量機羣並行處理和海量存儲技術。海量機羣並行處理技術是指PC-CLUSTER(針對大型數據庫及大負荷運算量的集羣計算機)的節點要多，同時發展相關的靜校正處理、組合處理、疊前時間偏移、疊前深度偏移、全三維各向異性等處理技術，以提高地下成像精度和儲層描述精度及含油氣分析精度。海量存儲技術指發展大容量的磁盤和自動帶庫，以滿足大數據量的存儲需求。

三是進行高精度精細地震解釋。隨着微機性能的提高、成本的降低以及可視化解釋軟件的發展，三維可視化解釋技術的發展趨向是微機羣，即用於解釋的微機羣將以兩種形式存在：一種是集成並行機羣，用於大數據量的計算和三維可視化分析；另一種是分佈式機羣，人手一台，通過網絡連接，用於精細解釋研究。