中国工程院院士孙金声用过一个比喻来形容超深层油气勘探的挑战性：在八千米以下的深海区域搜寻油气资源，如同在珠穆朗玛峰峰顶观察雅鲁藏布江上的船只航行一般困难重重。面对如此艰巨的任务，我们如何才能探测到地底深处的油气资源呢？现阶段，能够采用的先进技术手段仅限于地球物理勘探。
地球物理勘探被誉为地质勘察的洞察工具，其核心作用在于穿透深部及超深部地层，构建地质构造图像，从而精确确定地底油气资源的分布范围、存在形态以及蕴藏量，为后续的勘探与开发工作提供指引和依据，担当着向地球内部探索的先锋角色。这种勘探方法同时具备宏观与微观的观测能力，既能像远眺镜一样审视整个地壳构造，也能够像细察镜那样深入剖析地质构造的细微特征。
深层与超深层地球物理探测的操作步骤有哪些？主要障碍存在于何处？又该怎样克服？本期“向地球深部探索”系列科学讲座将重点介绍深层超深层石油天然气开采中的地球物理探测工作，敬请大家留意。
地震采集 如何用人造地震绘制“地下珠峰”？
工作流程：测量—激发—接收
测量：利用GPS定位精准确定大地坐标。
激发：通过炸药或可控震源等人工激发的方式产生震波。
接收：利用有线或无线仪器接收激发后反射回来的震波。
捕获地层深处信号的检波器。 于胡永 摄
塔里木盆地的地表地下环境错综复杂，历经漫长岁月的喜马拉雅山造山运动影响，地表呈现高山与沙漠交织的景象，而地下构造则显得支离破碎，被地质学家比喻为“一堆被打碎的盘子再遭重击”，地震数据的获取工作困难重重，因为油气藏埋藏极深，加之由此引发的信号微弱、图像模糊的“双重困境”。
采集物探数据时，地壳活动与地表地下环境错综复杂，导致多种干扰信号和有效地震波交织，降低了地震剖面的质量，使得地质工作者难以精确找到油气藏的位置，因此物探领域必须持续研发新的技术和手段，驱散深部地质构造的迷雾，以便让地质学家能够更清楚地洞察地下情况。
物探地震采集是用人工方法产生地震波,这些波会向地下传播,依靠反射波的不同特点来展现地下结构。地震波就像往水里扔石头后泛起的圈圈水波,但它的传播方向是垂直向下,碰到不同地层时会折返。经过专门技术处理,这些折返的波就能形成一张显示地层分布的图像。
地震波要穿透多种地质构造抵达六千米地下，然后反射回来被探测到，技术人员必须先依据探测任务的地质要求以及目标地层深度，制定技术方案。如果将常规地球物理探测比作给地球做CT检查，那么超深层探测就类似给地球做核磁共振，需要更先进的技术手段来应对。
塔里木地区地形复杂，地质构造高陡，地震信号微弱，给精准勘探带来极大挑战，属于全球性难题，东方物探公司塔里木物探处与塔里木油田公司联手攻坚，研发出“宽线+大组合”的地震探测方法，这一创新技术成为识别复杂山地潜在油气储量的关键手段，让6000米以下超深地层的地震数据优质率实现了从20%以下到60%以上的显著提升。
与常规二维地震勘探方法不同，采用“宽线+大组合”技术后，能够更显著地消除对深层干扰的杂波，增强地震记录的信号品质，从而让地下地质构造的细节展现得更加分明。2007年，塔里木物探处在吐北5-大北6构造山地二维物探中，初次采用了宽线结合大组合技术，实施技术攻关，借助两种技术的协同作用和长处互补，有效处理了超深层复杂构造信号弱、成像效果差的情况，最终成功探明了6750米深度的克深5井。
宽线方法在二维单线探测方式上增设若干条测量路径，以此提升探测频次，从而攻克深部地质体信号微弱的问题。大组合技术则是通过扩充检波器组的配置，同时增大检波单元间的距离，以此更有效地消除外界干扰。倘若将检波阵列比作捕鱼的渔网，那么扩大基距后的检波阵列就能更佳地阻隔无用信号，捕获到更多目标，这些目标即对应来自地质深处的地震反射信息。务必由专业人员多次核算与实践，方能达成理想成效
技术设计完成只是开端，整个征程才刚刚起步。现在需要开始物探野外数据收集工作，这项工作包含多个步骤，例如进行测量、实施微测井、开展钻井、进行放线、执行放炮以及完成接收等。地震波从激发位置发出，向地下深处传播，然后反射回地面，被经过拉长组合基距的检波器捕捉，再经由电缆将信号传输到仪器车。地震数据的获取，需要经历一段漫长的过程，穿越地壳下数千米范围内的高压、高温以及褶皱、断裂、背斜等复杂地质环境。
野外地震测量工作完成，每进行一次都会获得一份独立的记录。这些记录属于单项数据kaiyun全站网页版登录，若要探究地下深部地质结构，必须由专业人员借助电脑对单项数据实施多种合成加工，从而制作出一张完整的地震图像，再由分析专家来辨认地底八千米以下乃至更深层藏匿的油气资源。
地震处理 如何“洗清楚”超深地宫的“照片”
工作流程：信号分析—叠加成像—偏移归位
信号分析：进行噪声压制、能量恢复补偿。
叠加成像：将离散的单炮数据转换成系统的剖面图像。
偏移归位：把信号归位到真实位置和形态。
超深层勘探项目处理解释工作场景。 张海 摄
地震资料处理好比修整影像，将采集到的零碎信息，变成连贯清晰的画面，把一些些零散的部件，组合成一条条规整的线条，再搭建起一座座完整的结构。地下深处地震数据的加工，遇到比浅表附近作业更复杂的挑战。地震波从地表传到地下再反射回地表接收器时，传播距离随深度增加而增长，几何能量随之分散得更加显著，地层对能量的吸收也愈发增强，导致接收到的反射信号强度大幅衰减，有时甚至不足激发时的百分之五，这种现象类似于声音在空气中传播，同样响度的声音，传播距离越远，听到的声音就越小。为了重新构建深层微弱信号并清晰展现其形态，超深地球探测信号的处理过程涉及四十余道工序，其中核心环节涵盖消除杂波干扰、增强信号强度、测定传播速率、校正偏移位置等。
中秋西三维地震项目是集团公司的关键工程，该工程区域地表山峰密集，相对高差达1500米以上，地下地质构造极为复杂，存在塑性盐层褶皱交错的情况，尽管项目团队综合运用了炸药、高精度震源以及气枪进行震源激发，同时搭配陆地与海洋两种检波器完成数据采集，然而城市工业活动及高速铁路网产生的强烈振动干扰，使得地震资料处理工作依然遭遇着全球性技术挑战。
地震资料处理时必须去除虚假信息保留真实内容，首先要攻克消除噪声的难题。好比一袋米里掺杂了各种大小不一的沙粒和不同种类的杂质，将其全部清除干净的操作，就是消除噪声的步骤。地震波在传播时，地滚波、地面工业交通产生的震动干扰、风吹草动形成的随机干扰、高压线五十赫兹的干扰等，都会伴随反射信号一同被探测到。消除杂波时，务必彻底清除无用信号，又不能损害目标回波，这好比外科手术，既要切除病灶，又须保全正常器官。比手术棘手的是，噪声和有效信息混杂在一起，无法分割，去噪犹如利刃，必须小心拿捏。
操作期间，项目团队研发了“六分法”降噪方法，依据类别划分、时段划分、频率划分、领域划分、步骤划分、区域划分来抑制干扰，总体遵循“先处理规律性成分再处理随机性成分，先处理低频部分再处理高频部分”的思路，由于规则性噪声和低频噪声能量集中且比例大，因此优先消除，随后再处理随机性噪声和高频噪声的干扰，通过跨领域协同、反复优化、逐步深入、逐级减弱的方式，将有效信号从纷繁复杂的干扰中分离出来。
接下来是细致能量检测，准确还原信息初始形态。地震信息在远距离传播时，一方面能量会分散，另一方面地质会损耗，能量因此逐渐减弱并且分布不均。同一种爆炸引发，松散的黄土传导能量效果不如紧实的岩石，好比拍打海棉和石头，两者承受震动的反应不同；同一种沙地表面接收，低洼的阴坡吸收能量不如向阳的坡面，好比深色布料和浅色布料对光线的吸收程度不同；同一种地下深层传递，斜向的岩层、裂隙发育区域反射能量不如平整的岩层，好比同样是凸透镜，带有瑕疵的镜片聚焦光线不如光洁的镜片。在信号传输的调节过程中，必须使各种激发、传输、接纳的能量调整至同一基准，确保平衡。
针对这一问题，项目团队改进了多种技术方法，包括几何扩散补偿技术，地表一致性性能量均衡方法，以及反Q滤波算法，通过这些措施，成功将严重衰减且空间分布不均的信号还原为原始状态。
重复进行细致速率监测，实现精确的相位同步合并。震动传递的关键在于速率。评估瓜果是否成熟时，人们常以手拍打其外壳，根据发出的声响来了解内部状态。若果实未熟，其内部结构紧密，发出的声音较为清亮；若果实成熟，其内部组织松散，发出的声音显得低沉，这种现象源于松软物质对波动的阻尼作用更强，并且波动行进的速度更缓。地震波在各类岩石中的行进速率存在差异，当地下岩层的孔隙率偏高时，其震波行进速率要比同种属性岩石为低，特别是当其中蕴含油气时，这种速率变化尤为显著。不同路径的信号抵达目标点的时间存在差异，必须精确测量速度的变动，因此要将所有反射波到达特定反射点的耗时进行时间对齐处理，也就是把所有信号传播的时间都调整为检波器和激发点处于垂直同一线时信号所需的时间，这样同步叠加才能确保能量最集中。光线集中在前方，才能使前方最明亮，需要将所有光源汇聚到一点，就是中心的手电筒位置。经过调整后，地震叠加剖面能够大致呈现地底构造。
最后是深度偏移成像，信号复位还原。当地层均为水平构造且横向速度均匀时，叠加成像呈现水平形态云开·全站体育app登录，但地层存在倾伏、错断或速度横向差异时，叠加成像便与实际构造形态不符，即地层的倾角、倾向和走向，成像出现扭曲现象，仿佛从特定角度观察水中的鱼，所见位置并非鱼的实际所在，要捕捉到鱼，必须进行偏移校正。地震信号若未实施位移复位，剖面上所呈现的点位与构造形态，并非全然准确。地震位移复位需历经四个步骤，分别为叠加后时间位移、叠加后深度位移、叠加前时间位移及叠加前深度位移。
为提升深层地震反射的精确对齐效果，东方物探的成像专家们开创了井眼数据控制下的各向异性预偏移处理方案，该方案使定位准确度相比常规技术实现显著改善，库车山区的实践表明，传统手段造成的深度偏差可能超过十分之一，横向位移偏差或达千米之巨，而新方案可将深度偏差压缩至百分之一以内，横向定位误差也控制在五十米以下。
地震解释 如何破译超深地下构造的“摩斯密码”？
工作流程：地质建模—油藏刻画—圈闭描述
地质建模：通过层位和断裂搭建地质结构模型。
油藏刻画：含油气单元的结构雕刻。
圈闭描述：油藏的匹配要素分析。
科研人员正在分析地质图件。 张海 摄
地震处理成像主要展示地层的地震波反射现象，地震波反射能揭示哪些地层，形成于何时，属于何种岩石类型，是否蕴含油气资源，要将处理结果转化为地质数据，就必须开展地震解译工作，这如同破译一套密码，将电波信号转化为可读的文字信息。
深部地震分析需要经过十多个环节，核心内容包括地质层位识别、断裂构造判释、油气圈闭描绘以及钻探点位选择等。对于超深油气藏，地球物理勘探必须精确解读地下构造，方能成为开启深部资源宝库的钥匙，确保在复杂的地下环境中顺利开展勘探工作。因此，必须充分利用综合处理与解释技术，借助多种方法为超深层油气藏的钻探点位规划提供技术保障。
首先，设有综合信息卡层开yun体育app官网网页登录入口，用以确定地质年代。每一层的地震信号具体对应哪个地质年代的地层，需借助卡层技术加以划分。地质卡层可通过钻井显示的地层与地震剖面进行对照，从而明确地质期次。此外，有些高陡地层自深部向地表发育，与地表出露的部分属于同一地层。在常见的地表显现地段，特别是天山、昆仑山等地方，能够借助显现地层来推知地下情况，通过将地表露头视作地下结构的顶部，从而建立地下与地表构造相互吻合的模型，以此帮助进行地质分层工作。
其次，关于地层错断的说明，旨在探明含油气的好地方。在精细分析岩层之后，采用顺层追索的技巧，开展地质层面的判别，将广阔范围内每一套主要岩层，特别是那些易于识别的标志层，一一梳理清楚，绘制成网状的分布图。地壳运动中的挤压、拉伸或位移，会导致岩层产生类似树枝分叉的断裂构造，接着沿着这些断裂带进行追踪，从而构建出断裂体系的整体格局。地层局部呈现网状构造，其中可见背斜构造、向斜构造、单斜构造、沟槽地形、古河道遗迹、湖泊洼地、冲积扇地貌等地质形态，这些特征为寻找油气藏提供了依据。
中国石油为了精确快速掌握地层和断裂情况，研发了基于人工智能的追踪技术，通过选定参照点，借助海量数据和智能运算，能够自动识别并绘制出地层和断裂的分布。
需要寻找油气聚集的圈闭构造，并确定其存在形式。油气藏的形成对条件要求很高，必须同时满足生成、储存、盖层、圈闭、运移和保存等多个环节的完美配合。首先要找到能够生成油气的地层，例如三叠系和侏罗系中的煤系地层，然后需要寻找烃类物质运移的路径，并追踪其最终的去向。油气储存需要具备合适的储集空间，这种空间可以是天山山脉白垩纪形成的穹窿状砂体，也可以是沙漠地带深处的岩溶洞穴或断裂裂隙等。发现含油气构造后，分析其保存状况，涉及上覆岩层的遮挡和侧向封堵，储层顶部由盐岩、泥岩等韧性岩石构成，这类地层致密且内部裂隙稀少，能够有效束缚油气，阻止其流失，侧向断层也能起到隔绝作用，形成油气圈闭，测量含油气区域的范围、空间大小以及岩石的孔隙空间和允许流体通过的能力，可以估算油气的数量和地下压力，为深部井眼的选择提供参考信息。
四是部署超深井位，探明深部油气。依据圈闭特征，选择适宜地点设置井口，例如在天山区，重点于6000米以下拱形含油构造的顶端布设，在沙漠地带则主要针对7000米以下巨型洞穴、断层控制区或大面积砂岩群确定井位，详细记录圈闭构造的种类、埋深、油气属性，以及各岩层的厚度、角度、岩石性质等资料，为地质勘探提供指引，精准锁定目标。勘探时运用地震地质联合实时监测，重点监测地层深度变化、岩石类型转变、油气显现情况，从而动态优化方案，减少作业风险，提升钻探成效。完井后，整合地震资料、地质数据、测井记录、岩屑分析，开展深度分析，为后续开发做准备。
科普问答
嘉宾：刘永雷 东方物探公司高级技术专家
问：与常规中浅层物探相比，深地物探实现了哪些技术突破？
回答是，一般浅部地球物理探测方法无法适应深层及超深层油气资源的勘查和开采要求，所以，在数据获取、信息加工和成果分析这三大步骤中，都研发了多种新方法。
采集阶段，一般浅层地球物理探测使用常规的二维宽线或三维技术，但深层和超深层探测目标更为复杂，需要更多资源并运用强化作业手段，所以深部地球物理探测采用“两宽一高”三维勘探技术，即宽方位、宽频带、高密度。这种“两宽一高”三维勘探技术，其观测系统首先从线状扩展为面状网络，然后进一步加密形成精细网格。窄方位可以理解成一种长条形的排列方式，而宽方位则像是长宽比例更悬殊的长条形排列方式。与窄方位相比，宽方位能够探测到更广的角度范围，并且获取到的信息量也更大，这好比医院手术室的照明设备，灯泡数量越多，投射出的暗影就越轻微。宽频段能够显著增强地震数据采集的解析度，这类似于数码照片的像素数量，像素越丰富，图像就越细腻。高密度指的是增加布置的炮道数量，能够穿透地底深处的模糊区域，从而让地下的结构显现得更加清楚。
换言之，该技术优势源于更宽广的探测范围和更密集的观测点布置，配合更频繁的探测覆盖，能够获取更丰富的地下数据，增强采集信息的清晰度、精细度和真实感，进而提升成像的准确性。
在处理期间，针对中浅层，采用了能量吸收削减技术，准确估算信号行进中的损耗程度，有助于还原深层微弱反射现象，同时运用了往返波逆向时差偏移方法，对信号行进路线实施双向校准，效果比一般单向波成像更为集中。
说明时，增强说明的细致程度，使说明网络更加密集，运用全方位立体说明，构建完整地质构造模型，深入运用智能追踪技术，对疑难断层体系进行层次化描述。
问：与国外深地物探相比，国内深地物探有哪些不同之处？
回答是，国内塔里木盆地的地表与地下状况，比墨西哥湾等地区更为错综复杂。东方物探公司通过研发创新技术，实现了可控震源滑动扫描激发，单点检波器无线接收，单炮混波分离等多项技术突破，同时运用大沙漠、巨厚黄土塬和高陡山体综合信息约束网格层析反演方法，精确构建近地表速度模型，并结合综合叠前叠后去噪技术，提升了数据质量，此外还采用井控中深层数字建模，数字地质戴帽约束划分岩性，井控相控联合反演储层等多项先进技术，这些深地勘探技术已处于行业领先地位，引领行业发展潮流。
问：纵向对比，深地物探技术实现了哪些技术进步？
目前的勘探技术，采集样本的密度显著提升，信号在空间中的分布更为均衡，有效反射的强度明显增强，对噪声的消除更加彻底，信号在保真度和保幅性上达到更高水准，并且拥有更丰富的数字化智能化分析功能。此外，对于深层地质目标的成像，清晰度和集中度大幅提高，油气藏的显现和描绘更加细致入微，能够更准确地展现深部油气藏的微观构造特征。
本版文字：张向全、王健、刘新文、谭晔、张冀、袁镜武
技术支撑：东方物探公司研究院、塔里木物探处
