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中国地震勘探技术的全面数字化

日期:2022-12-26    来源:中国石油天然气集团有限公司

国际石油网

2022
12/26
14:29
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关键词: 石油勘探 石油物探技术 石油知识

地震勘探使用数字式仪器在野外采集数据,并用电子计算机进行数据的自动处理,是继模拟磁带地震技术后的进一步发展,可以大大提高地震勘探的效果和精度。地质部门石油海洋地质系统将数字技术全面应用于地震勘探领域,前后经历了20年左右,其发展过程大致如下:

1.国外将数字处理技术应用于地震勘探,是从20世纪50年代初开始的,当时的出发点主要为了提高地震资料的信噪比。到了60年代中期,国外的地震勘探工作已开始应用数字式地震仪来采集野外数据,同时使用电子计算机进行数据的处理。

地质部门首先将数字处理技术引入到地震勘探工作的是第六物探大队。1965年,他们试图从苏北地区复杂的光点地震记录中提取可用的构造信息,曾经应用数值滤波的方法做过一些试验研究,后因计算工作量太大,未能继续进行下去。他们还与石油地质综合大队协作,研制成功激光滤波仪,企图用来滤除干扰,提高地震记录的信噪比,然而亦未能取得预期的实际应用效果。在这期间,第五物探大队在渤海海域的地震工作中,遇到了由于水层交混回响和鸣震现象所造成的资料解释“盲区”,一时无法克服。当得悉国外在1964年发表过北海油田应用预测反滤波数字处理技术成功地压制了海上鸣震的消息后,引起了有关人员的兴趣,促使人们提高了对数字处理技术的进一步重视。

2.通过对国外石油物探技术现状和发展趋势的调查分析,为了解决我国复杂地区的地震勘探工作方法问题,以及进一步全面提高地震勘探的应用效果和技术水平,在60年代中期,地质部决定首先抓好地震资料的数字处理,派出技术人员协作参加第四机械工业部百万次计算机的研制工作,准备用国产电子计算机来武装石油物探队伍。由于电子元器件质量不高以及装配工艺不够完善等多种原因,直到1975年11月才将这台电子计算机交付地质部门安装使用。在这以前,地质部门有关单位采取了多种方式在国产小型计算机上及时开展了地震数字处理研究工作。例如1972年第六物探大队及第一海洋地质调查大队,第四物探大队与复旦大学数学系成立了石油地震勘探资料数字处理协作小组,在复旦大学的719机上开展了研究工作。他们发扬自力更生的精神,在复旦大学计算机实验室和上海地质仪器厂的大力协助下,为719机先后配备了单道模数转换器、褶积器、联机显示器、24道模数转换器等专用设备,用于模拟地震磁带的数字处理。在一年多的时间内,完成了地震资料基本处理程序的编制,并对陆上、海上实际资料进行了处理,获得了较模拟处理质量高的时间剖面。后来将这套地震处理系统稍加完善后,推广应用于石油工业部的勘探单位。又如1973年,国家计委地质局150工程筹备组在百万次大型电子计算机没有到来之前,购进了一台国产108型小型计算机,自己动手编制应用程序,用于重力和地震勘探资料的数字处理,分别于1974、1975年投入使用,这是地质系统用于石油物探资料处理自有的第一台电子计算机。还有其他一些勘探单位与高等院校进行协作的例子。通过这类协作,取得了数字处理的初步经验,培养了人才,同时也说明小型计算机亦可用于地需资料的一般数字外理,为此地质部门于1978年又购置了几台小型国产机

3.在对模拟地震资料进行数字处理研究的同时,1975年地质部门从法国进口了第一台数字地震仪,迈开了地震勘探野外资料采集工作数字化的步伐。理论和实践表明,数字地震仪与模拟地震仪相比,记录动态范围远大得多,能更好地适应来自不同深度反射能量的变化范围,它记录的地震信号有很高的保真度和精度,许多为提高资料的信号噪比,清晰度和分辨率的处理技术又可以在电子计算机上灵活实现。有利于用来细致研究地质构造、提供油气岩性等信息,在引进了第一台数字地震仪后,曾由重庆地质仪器厂进行研制,于1977年拿出了样机,至1978年共生产了4台,但经野外试用,仪器性能很不稳定,主要是元器件及有关装配工艺没有完全过关。为了以新型仪器逐步更新野外地震队的装备,于1978、1981年又先后两次从国外进货,至1981年共有1/3左右的地震队(19个)使用上数字地震仪。然而,自1981年地质部提出石油普查工作向“四新”进军后,物探工作面临的任务难度越来越大,迫切需要加快地震仪器装备更新的速度,1981年10月,地质部在韶山召开的石油普查工作座谈会上,为加速地震勘探数字化的步伐,并考虑到当时的财力和技术状况,提出了数字地震采集系统是否可走国外分散订货、国内组装配套的路子,以节省有限的外汇支出。经过充分论证,石油普查勘探局采纳了这项创新建议,并将这项任务下达给石油物探研究大队。经过各方面的共同努力,终于在1983、1984年完成了两批订货的数字地震仪的组装验收任务,质量合乎要求。不久,这35套数字地震仪,配以国产仪器车、地震电缆和检波器。先后投入野外生产,这项工作的顺利完成,不仅节省了大量外汇,更重要的是提前实现了地震勘探的全面数字化,还促进了技术力量的成长加上其它各具特色的大量数字地仪的引进。至1985年,野外地震队全部用上了数字地震仪,为进一步提高地震勘探精度,细致研究各种复杂的地质结构,以及开展油气检测的探索工作,提供了良好的物质条件。

4.在地震数据采集实现数字化的进程中,改善震源条件也是一个重要的方面,在炸药震源方面,80年代初期,为了减轻在水网地区使用人力手摇钻机打地震炮井的劳动强度,第五物探大队与长沙探矿机械厂合作研制成功多种轻便组合型的机械钻机,最大深度可钻30米,口径140毫米。与此同时,第四物探大队与第五机械工业部所属科研单位研制利用火箭发射原理的井孔穿凿器(火箭发射器),通过实地试验未能成功。第四物探大队企图用钻机进行导爆索的试验,也因破坏农作物与安全问题停止试验,因而转入使用成形炸药与聚能弹的试验,得到了增强能量的效果,由于聚能弹成本太高,只得推广应用了成形炸药,在引进数字地震位的同时,先后引进了5套可控震源车(每套4台),已在松辽南部、鄂尔多斯、塔里木东北部及黔南碳酸盐岩裸露的地质详查工作中发挥了重要作用,生产效率明显提高,资料质量得到改善。

5.地震资料的数字处理是提高数字地震勘探效果的中心环节。随着油气勘查工作对地震勘探技术要求的不断提高,以及数字地震仪的广泛应用,对于地震资料的处理不但需要使用大、中型电子计算机,还要求有高效能的处理软件。限于国内在这方面的物质条件和技术水平,在勘探任务日益紧迫的情况下,不得不走从国外引进的道路。地质部门从1979年起,陆续进口了一批大、中、小型相结合的电子计算机地震处理系统。另外还在一台国产中型计算机上自编配置了一套地震软件。在石油海洋地质系统内分3个层次,建立了北京计算中心以及8个计算站和3个处理基地,基本满足了本系统目前对地震资料常规处理以及部分精细特殊处理的需要。在使用国外处理软件的过程中,对原有的部分模块曾作过改进。同时北京计算中心、石油物探研究所、第二物探大队和第一海洋地质调查大队等单位还研制了一批新的应用软件,不同程度地提高了它们的适应性和应用效果。

随着地震勘探新方法和数字处理技术在油气勘查中的广泛应用,为提高资料解释工作的效率和精度,地震资料人机联作解释工作也随之发展起来。从80年代中期开始,地矿部采用两条腿走路的方针,大力推进这方面的工作。一方面从国外引进成套的先进的人机联作解释工作站,北京计算中心和石油物探研究所先后于1987、1988年分别从美国Landmark公司和GSI公司购进了LANDMARK人机联作解释系统和SIDIS解释系统,不久即投入生产使用。另一方面,从培养人材以及根据勘探实际需要出发,充分运用自己的解释经验。石油物探研究所和北京计算中心先后从1987、1988年开始独立研制地震人机联作解释系统。他们分别选用微VAX-Ⅱ和Compag386/20为主机,配以必要的外部设备,自行设计编制软件,于1990年分别研制成功一套主要用于二维构造解释的成套的人机联作软件系统,取得良好的应用效果,这两套系统与国外引进的相比,在功能方面有着自己的特色,例如石油物探研究所研制的GPP系统,菜单和操作提示均采用中文,能够处理逆断层上下盘重叠部位的层位数据保留和显示问题等等。应用这套系统对四川大足地区地震资料的实际解释,其结果与引进的SIDIS系统的解释结果一致。现有两套地震资料人机联作解释系统,通过进一步的完善和扩大提高,必将在油气勘查工作中发挥重要作用。

在地震数据采集和资料处理解释逐步实现数字化的过程中,以及完成全面数字化以后,地震勘探新的技术方法的应用有了迅速的发展。在最近10多年中,我国地震勘探工作已由以往普遍使用的二维地震勘探方法发展到部分地应用三维地震勘探;由以往应用单一的纵波发展到纵、横波的联合应用;由单一地面观测发展到地面地震与井中垂直地震剖面紧密结合的观测研究;由主要利用波的到达时间作构造研究发展到同时充分利用高保真度的波的动力学特点进行构造、地层、岩性、油气的综合研究解释。此外,在分辨率(纵向、横向)的提高、人机联作技术,以及复杂地表条件下的施工方面,都取得了明显的进步。

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