地震成像技術進步助力深層油氣勘探

20 世紀20 年代，Amerada 石油公司與美國的卡氏地球物理研究公司（Karcher’s Geophysical Research Corporation）合作，利用地震反射數據，在美國的俄克拉何馬州塞米諾爾（Seminole）獲得了首個埋深達4 000 ft 的石油發現。為紀念地震反射勘探技術的發明人J.Clarence Karcher，國際勘探地球物理學家學會（SEG）每年評選并頒發以其命名的杰出青年獎，以獎勵在地震反射勘探領域作出突出貢獻的年輕學者。受其激勵，一代又一代的學者接力，推動著地震反射成像技術軟硬件的發展。基于不斷優化的信號獲取和處理技術，人類勘探深度在不斷增加。1949年，全球油井平均深度為3 600 ft，到2008年時已增至6 000 ft。隨著全球石油和天然氣消費量的持續增長，鉆探深度也隨之不斷加大。目前世界上最深的油井位于俄羅斯，深達49 000 ft，而不斷加深的鉆探反過來又對地震勘探提出了新的要求。對于石油公司而言，針對現有產層或復雜地層之下接近地球物理分辨率極限的深層目標開展勘探至關重要。如何獲取優質數據、改善成像質量也隨之成為當代地球物理勘探面臨的主要挑戰。

深層地球物理勘探針對不同的地質背景所采取的應對之策也各異。陸上深層勘探常常面臨復雜的近地表地質條件，需要不斷增強信噪比，才能實現深部目標的準確成像。深海勘探則需要在地震數據采集方法和算法上不斷創新。海上地震勘探技術的重大進展之一是海底節點（ocean-bottom nodes）數據采集，該項技術可實現寬方位角覆蓋、更高的信噪比、多分量數據采集和4D 監測。20 世紀90 年代，業界在歐洲北海完成了第一個2D海底節點地震測量項目。2004年，具有里程碑意義的首個3D海底節點地震測量項目在墨西哥灣實施。

如今，更多尖端技術的引入，不斷拓展著地震勘探的邊界。海底節點和全波形反演（FWI）的結合已經廣泛地應用于墨西哥灣深部構造的數據采集和解釋。如何將二者有機地結合從而生成高質量的反演結果成為當前的研究趨勢之一，而同時震源最優采集設計和多源地震數據分離技術則被視為解決方案。

機器學習也已成為深層地球物理勘探的得力工具，不僅能夠協助開展地震數據的處理、成像和解釋，還能就研究對象提出有價值的認識。分布式聲波傳感技術（DAS）的應用代表著垂直地震剖面（VSP）分辨率的一次重大飛躍，極大地提高了數據采集和分析的效率。在中東沙漠深處開展的雙井DAS VSP walkaway資料采集和高效處理項目，成功地獲得了15 m 的高垂直分辨率，并展現了DAS VSP與傳統VSP方法相比在成本和數據質量方面的巨大優勢。此外，先進的井下測井技術也改善了地層評價質量，進一步降低了深層勘探項目中的不確定性。

硬件和設備的推陳出新，數據采集、算法開發、計算和數字技術的快速發展正不斷提高海上和陸上油氣勘探成功率，同時也在逐步增強人們對極具挑戰性的深層油氣進行高效勘探和生產的能力。