A. 三維地震技術在韓城地區的應用
李雪峰 溫聲明 文桂華 李樹新
( 中石油煤層氣有限責任公司，北京 100028)
摘 要: 煤層氣開發需要走低成本的道路，為了規模高效的進行井網部署，在鄂爾多斯盆地探索「黃土塬山地地區復雜地表煤層氣」三維地震勘探方法非常有必要。針對韓城地區地震地質條件，圍繞經濟技術一體化，文章指出了三維地震需著重解決的五個問題，從觀測系統設計到資料採集、處理、解釋、儲層預測等方面採用了八項針對性技術。然後討論了面元對地震資料的影響，進行了三維地震資料應用效果的分析。最後總結了此次三維地震應用的經驗。
關鍵詞: 煤層氣 三維地震 韓城 應用
The application of three-dimensional seismic technologies in Hancheng district
LI Xuefeng WEN Shengming WEN Guihua LI Shuxin
( Petrochina Coalbed Methane Company Limited，Beijing 100028，China)
Abstract: As development of CBM needs to be low-cost oriented，it is quite necessary to conct exploration on " ，Loess tableland Mountain region's complex surface CBM" in Ordos Basin via three-dimensional seismic ex- ploration method，to efficiently facilitate scale well network deployment. With regard to Hancheng seismic geolog- ical conditions，the article firstly points out five key issues that needs to be resolved via three-dimensional seis- mic，focusing on the theme of economic and technological integration. Eight specific technologies were applied in terms of observe system designing， data collection， processing and interpretation， reservoir prediction， etc. Secondly，the impact of surface element on seismic data was discussed and application analysis performed on three-dimensional seismic data. Lastly，the article concludes with a summary of experience for three-dimensional seismic application.
Keywords: CBM; three-dimensional seismic; Hancheng; apply
基金項目: 國家科技重大專項項目 33 課題 001 ( 2011ZX05033 －001) 資助。
作者簡介: 李雪峰，男，碩士，從事石油及煤層氣地震地質綜合研究。通訊地址: 中石油煤層氣有限責任公司。Email: lixf2010@ petrochina. com. cn
1 概況
1.1 煤層氣三維地震實施必要性
韓城地區是煤層氣公司勘探開發的主戰場之一。從構造區劃上講，韓城位於鄂爾多斯地塊東南緣渭北隆起東部。主要含煤地層為二疊系太原組(11#煤)和山西組(5#煤)。煤層氣公司在韓城地區累計完成二維地震超過1000km，為煤層氣商業開發做出貢獻。但是由於二維地震測網控制密度有限，加上煤層非均質性強，縱橫向變化快，導致二維地震不能高效准確的部署井網、選擇井型，從而規模高效開發煤層氣(常鎖亮，2008)。而三維地震則是解決該難題的有效手段。三維體數據可提供更豐富的疊前信息;三維可採用更多的解釋手段(例如三維可視化、層切片、相干體、屬性分析、分頻、地質統計學反演、烴類檢測等)，解決更多的地質問題。
三維地震技術在石油系統已經十分成熟，主要用於解決非均質性強的地質體刻畫及預測問題(趙政璋，2005;李明，2005;A.R.布朗，1998;錢榮鈞，2006;程建遠，2001;陳軍，2001;熊冉，2008;陳啟元，2001)，而且石油系統當前的主流軟體系統和先進的解釋手段也多是針對三維開展的。國內的煤炭行業也進行了三維勘探的嘗試，某煤礦近幾年實施了多塊小面積的小面元三維地震，取得了成功，但是其成本極高，不具有借鑒意義。
與頁岩氣類似，煤層氣也是一種大面積、低豐度、連續型氣藏。煤層為低孔低滲儲層，且易受傷害，通常需要經過後期改造才能產氣。這些決定了煤層氣開發需要走「多井、低產、長期、緩慢」的低成本道路。
因此，為了高效規模開發，實現低成本的三維地震技術系列，進行煤層氣三維地震試驗很有必要。煤層氣公司2010年在韓城地區部署了國內首個三維地震項目，面積為100km2。從實際應用來看，三維地震效果明顯，順利實現了部署目的。
1.2 韓城地區地震地質條件
韓城地區屬典型黃土山地地貌，海拔總體在500～1300m之間。地表結構復雜，經長期的侵蝕切割成塬、梁、峁，溝壑縱橫，起伏劇烈;地下低降速帶厚度、速度變化大，這導致該區地震施工困難，同時靜校正問題突出。
作為主要目的層的煤層，埋藏較淺，厚度薄且橫向變化大，煤層分叉及尖滅情況突出。因此煤層與上下圍岩的地震反射界面清晰，易分辨，但是地震識別多套煤層，尤其是煤層展布有困難;同時針對較淺目的層的觀測系統，需要足夠的覆蓋次數。
2 韓城三維地震採用的技術
圍繞經濟技術一體化，作為國內第一塊煤層氣三維，韓城三維地震項目需要重點解決五個問題:
(1)科學設計經濟技術一體化的觀測系統;
(2)採集技術優化，提高資料品質;
(3)資料精細處理，解決靜校正問題;
(4)地震資料解釋，查明構造形態及斷裂展布;
(5)儲層預測，刻畫煤層展布，指導開發井位部署。
針對以上問題，採用了一系列針對性技術。限於篇幅，在此列出部分有特色、對韓城項目意義重大的技術。
2.1 觀測系統優化設計技術
設計觀測系統時，考慮了以下因素:
(1)針對地質任務要求:以解決煤層氣構造，縱橫向儲層、厚度變化為主，兼顧裂縫預測和含氣性預測。
(2)針對主要目的層埋深:採用炮檢距分布均勻，利於精確速度分析及准確成像;考慮AVO分析及應用。
(3)考慮表層結構和激發因素，資料信噪比與有效覆蓋次數關系:採用較寬方位和適中覆蓋次數，確保剖面信噪比;
(4)採用價值工程理念:綜合分析不同地震採集觀測系統的採集成本構成及變動。
綜合比較多個觀測系統，最終選定的觀測系統覆蓋次數適中，面元30m×60m滿足技術要求，方位角和炮檢距分布合理，炮道密度處於合理區間，項目成本符合煤層氣勘探特點。同時，結合科研需要，部署15km2的30m×30m面元的試驗，以比較不同面元對資料品質的影響。
2.2 多信息高精度選線選點技術
通過該技術，可以在野外施工前，在室內選好炮點及檢波點，更合理地安排施工進度，提高效率;同時加大激發點選取力度，盡可能在岩石區激發，獲取高信噪比單炮;提前避開施工難點及危險區，最大程度的優化激發和接收條件。
2.3 表層結構反演調查技術
對三維區內原有的18條二維測線進行近地表結構反演，結合反演結果及地表高程、障礙物分布情況進行表層調查點位布設及優化，也為做好靜校正提供基礎資料。
2.4 野外層析靜校正技術
由於野外表層地質條件復雜，高程和低降速帶校正量橫向變化大引起的長波長問題，其在地震剖面上的反映是地層從上到下呈同一趨勢變化，形成構造假象。針對此問題，充分利用表層調查結果、大炮初至信息、VSP測井數據，選准替換速度，應用層析靜校正技術，解決靜校正問題［9］。
2.5 高精度成像處理技術
保證小斷層、低幅度構造及薄目的層的高精度成像，是處理工作成敗的關鍵。主要措施為:做好精細切除;建立高精度的偏移速度場;運用疊前時間偏移技術提高成像精度。
2.6 三維可視化解釋技術
三維可視化解釋是通過對來自於地下界面的地震反射率數據體，採用不同的透明度參數，在三維空間內直接解釋地層的構造、岩性及沉積特徵。這種三維立體掃描和追蹤技術可以自動追蹤，快速高效准確解釋，能多角度、直觀展示地質現象，為定向井、水平井部署提供可靠資料。
2.7 曲率體技術
根據曲率屬性連續性的展布來客觀的解釋地質體的空間展布規律，在曲率體時間切片上，可清楚地識別斷裂的平面展布形態和延伸方向，驗證斷層平面組合是否合理，提高斷層解釋的准確度。
2.8 地質統計學反演技術
地質統計學反演以地震反演為初始模型，從井點出發，井間遵從原始地震數據即以地震數據為硬數據(hard data)，建立定量的波阻抗三維地質模型，進行儲層橫向預測。其綜合了地震反演與儲層隨機建模的優勢，儲層空間展布預測准確率高。
3 三維地震應用效果分析
3.1 面元對地震資料品質的影響
煤層氣開發能接受30m×60m的面元，而30m×30m的面元比30m×60m的面元在成本上要翻一番。此次三維進行了兩種面元的比較試驗。經比較認為，二者在主測線的CDP間距均為30m，相比之下小面元剖面信噪比稍高一些，連續性強一些，但差異不大;聯絡線的CDP間距不同，相比之下小面元剖面信噪比高一些，連續性強一些，差異較為明顯(圖1)。但經過偏移插值後的時間切片構造形態基本一致，細節上稍有差異。因此，從經濟技術一體化和最優性價比方面綜合考慮，30m×60m面元的處理成果能夠解決問題。
圖1 不同面元的資料對比(左為30m×30m，右為30m×60m)
3.2 靜校正處理效果
由於三維區地表條件復雜，微測井的數量不足以控制全區，因此，更多的應用了大炮初至信息。在處理過程中，利用層析靜校正方法，通過野外初至波層析靜校正和室內反射波剩餘靜校正的多次迭代處理，由地表高程及低降速帶變化所產生的長、中、短波長問題均得到較好的解決，構造假象消失(圖2)，為後續處理打下了堅實基礎。
圖2 長波長靜校正處理效果對比
3.3 地震資料品質分析
三維地震比二維地震有著更高的品質。從主要目的層段的頻譜圖上可以看到(圖3)，二維地震剖面主頻為25Hz，有效頻帶寬度達到55Hz;而三維地震剖面主頻為40Hz，有效頻帶寬度達到75Hz。
圖3 二維(左)與三維(右)地震資料頻譜對比
與二維資料相比，三維資料信噪比明顯提高，消除了長波長的靜校正問題，波組特徵清楚，斷點易於識別，反射內幕清晰，地質現象更豐富，奧陶系頂界反射不整合特徵更明顯(圖4)，為地震資料解釋及儲層研究提供了良好的資料基礎，有助於了解主要目的層的地質結構、斷裂展布和精細構造形態。疊前時間偏移剖面與疊後相比，波組特徵更明顯，斷層更清晰。
圖4 二維測線(上)與三維測線(下)資料處理效果對比
3.4 精細解釋與儲層預測
進行了精細的構造解釋，解釋結果經變速成圖後得到的構造圖件，與二維相比有明顯的優點:斷層組合更合理，斷點位置更可靠，細節刻畫更清楚，解釋精度更高。三維資料數據量大，將解釋結果立體成圖，可以更清晰的反映地下特徵(圖5、圖6)。為了檢驗最終構造成圖的精度，針對各目的層的構造圖做了成圖誤差分析。將井的地質分層與解釋的構造深度做比較，從統計結果上看大部分井構造成圖深度與測井地質分層的絕對誤差在03m之間，大部分井小於構造成圖誤差標准(3‰)，說明成圖的方法是可行的，成圖的精度符合標準的要求，成圖的結果是可信的。
圖5 韓城三維5#煤層頂面構造圖
圖6 韓城三維5#煤層頂面埋深圖
圖7 韓城三維11#煤層厚度分布圖
運用稀疏脈沖反演和地質統計學反演，對煤層厚度及空間分布進行了刻畫。從反演結果看，3#煤層僅在局部區域發育，東部WLC03井和WLC04井附近最厚，分別是3.4m和2.1m，3#煤層向西至WLC06井逐漸變薄，向南至WLC05井煤層消失。5#煤層全區比較發育，僅在北部的WLC01井、WLC02井和南部的WLC07井附近較薄，向西逐漸加厚，韓試3井和韓試4井之間最厚。11#煤層東厚西薄，在東部WLC01井、WLC03井、WLC05井和WLC06井附近最厚，向西至韓試3井逐漸尖滅，韓試4井附近較發育(圖7)。
運用多種地震屬性，對開發井的部署進行了優化。經研究認為，振幅屬性與煤層厚度具有一定的聯系，泊松比屬性則與裂縫密度呈正相關。最後綜合利用三維地震成果，調整了離斷層較近的28口低效井，提高了經濟效益。
4 結論
通過韓城三維項目的開展，得出以下結論:
(1)通過韓城三維實踐，找到了適合「黃土塬山地地區復雜地表煤層氣」特徵的低成本三維勘探方法。
(2)用三維地震來解決煤層氣的構造、儲層預測及井位部署等地質問題是可行的，高效的。
(3)三維地震在煤層氣勘探開發領域應用前景廣闊，可在開發區大面積實施，以指導定向井、水平井井位部署。
參考文獻
布朗AR著，張孚善譯.1998.三維地震資料解釋［M］.北京:石油工業出版社
常鎖亮，劉大錳，王明壽.2008.煤層氣勘探開發中地震勘探技術的作用及應用方法探討［J］.中國煤層氣，52):23～27
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李明，侯連華等.2005.岩性地層油氣藏地球物理勘探技術與應用［M］.北京:石油工業出版社
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趙政璋等著.2005.儲層地震預測理論與實踐［M］.北京:科學出版社
B. 目前石油行業海底勘探手段有哪些
根據勘探技術手段的不同，石油勘探主要分為物理勘探和化學勘探兩大類。其中以物理勘探為主要手段。目前各油氣田勘探經常使用的主要是物理勘探中的地震勘探。
（1）地震勘探：是根據地質學和物理學的原理，利用電子學和資訊理論等領域的新技術，採用人工方法引起地殼振動，如利用炸葯爆炸產生人工地震。再用精密儀器記錄下爆炸後地面上各點的震動情況,把記錄下來的資料經過處理、解釋。推斷地下地質構造的特點，尋找可能的儲油構造。目前，地震勘探是石油勘探中一種最常見和最重要的方法。
（2）重力勘探：各種岩石和礦物的密度是不同的，根據萬有引力定律，其引力也不同。椐此研究出重力測量儀器，測量地面上各個部位的重力，排除區域性重力場的影響，就可得出局部的重力差值，發現異常區，稱做重力勘探。它就是利用岩石和礦物的密度與重力場值之間，的內在聯系來研究地下的地質構造。
（3）磁力勘探：各種岩石和礦物的磁性是不同的，測定地面各部位的磁力強弱來研究地下岩石礦物的分布和地質構造，稱做磁力勘探。在油氣田區。由於烴類向地面滲漏而形成還原環境，可把岩石或土壤中的氧化鐵還原成磁鐵礦，用磁力儀可以測出這種異常，並與其它勘探手段配合，發現油氣田。 （4）電法勘探：它實質是利用岩石和礦物(包括其中的流體)的電阻率不同，在地面測量地下不同深度地層介質電性差異，以研究各層地質構造的方法，對高電阻率岩層如石灰岩等效果明顯。
（5）地球化學勘探：根據大多數油氣藏的上方都存在著烴類擴散的「蝕變暈」的特點，用化學的方法尋找這類異常區，就是油氣地球化學勘探。
C. 地震波可以探測到石油或天然氣嗎
A對
莫霍面是地殼和地幔的分界面。1909年，奧地利地震學家莫霍洛維奇發現，當地震波通過地下33公里處時，縱波速度由7.6公里/秒急增到8.1公里/秒，橫波由4.2公里/秒增至4.6公里/秒有一個明顯的不連續面
B對
地震勘探在石油物探中是探測精度最高的一種方法，特別是地震反射法，但勘探成本高於其他石油物探方法。由於它的勘探效果較好，已成為石油物探中最有力的勘探手段，應用最廣。
C對
人工地震是由人為活動引起的地震。如工業爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水後增加了地殼的壓力，有時也會誘發地震。在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水後增加了地殼的壓力，有時也會誘發地震。一般來說，能量越大的活動引起人工地震的震級越大，但也受地質條件的影響，一次百萬噸級的氫（qing）彈在花崗岩中爆炸所產生的地震效應約相當於一個六級地震。人工地震一般不會造成損害，但對要求高度穩定的精密設備，仍有不利的影響。
D暫時還是不能通過地震波來預報地震的簡單的說可以通過地震波技術清楚的看到地下變化情況，但是根據現有的理論還不能就這些觀測到的地下情況來推斷地震將要發生的時間、地點、大小。技術在進步，隨著技術的發展，也許以後可以把此類問題解決。
地震預報成為當代世界科學難題不是由於「入地難」所造成。現在解決地震預報難題的關鍵問題是，科學家無法從我們地震台網測出的大量的地震數據中找到地震的活動規律，不能根據測出的地震活動情況來預測出地震活動的未來發展趨勢所致。
現在地震台網測出的地震年、月、日、時、分、震中位置緯度、震中位置經度、震級、震源深度等地震數據和整個地球的構造、地殼大板塊的全球位置分布、地殼大斷裂的全球位置分布、地殼低模量區的位置分布、地殼構造體系位置分布、地殼斷層的位置分布等等數據，都是可以根據測出地震波的物理量來確定的。
一、地球內部的圈層
地球內部的結構，無法直接觀察。到目前為止，關於地球內部的知識，主要來自對地震波的研究。當地震發生時，地下岩石受到強烈沖擊，產生彈性震動，並以波的形式向四周傳播。這種彈性波叫地震波。地震波有縱波（P波）和橫波（S波）之分。縱波的傳播速度較快，可以通過同體、液體和氣體傳播；橫波的傳播速度較慢，只能通過固體傳播。縱波和橫波的傳播速度，都隨著所通過物質的性質而變化。
從地球內部地震波曲線圖上，可以看出地震波在一定深度發生突然變化。這種波速發生突然變化的面叫做不連續面。地球內部有兩個明顯的不連續面：一個在地面下平均33千米處（指大陸部分），在這個不連續面下，縱波和橫波的傳播速度都明顯增加，這個不連續面叫莫霍界面；另一個在地下2900千米處，在這里縱波的傳播速度突然下降，橫渡完全消失，這個面叫做古登堡界面。
以莫霍界面和古登堡界面為界，可以將地球內部分為地殼、地幔和地核三個圈層。
地殼和上地幔頂部（軟流層以上），由堅硬的岩石構成，合稱為岩石圈。
二、各圈層的特點
1、地殼：
指地表到莫霍界面，以硅、鋁成分為主，分上下兩層，上層為硅鋁層，下層為硅鎂層，鐵、鎂成分相對增多。
2、地幔：
從莫霍界面到古登堡界面，隨深度的增加，鐵鎂成分增加。根據地震波的特性，以地下1000千米為界，分為上地幔和下地幔。在上地幔上部存在一個軟流層，岩石處於高溫熔融狀態，據推測它是岩漿可能的發源地之一。
3、地核：
在古登堡界面以下，根據地震波傳播的特性，以地下5000千米為界，分為內核和外核，外核為液體，內核是固體，以鐵、鎳為主。
從軟流層以上，全部是由岩石組成，故稱岩石圈，即：地殼和軟流層以上的上地幔頂部合稱岩石圈。
D. 地震勘探有哪些用途
地震勘探是利用地下介質彈性和密度的差異，通過觀測和分析大地對人工激發地震波的響應，推斷地下岩層的性質和形態的地球物理勘探方法。地震勘探是鑽探前勘測石油、天然氣資源、固體資源地質找礦的重要手段，在煤田和工程地質勘查、區域地質研究和地殼研究等方面，也得到廣泛應用。
E. 地震有什麼屬性其用途是什麼
地震勘探為我們提供了由淺至深反映地下一層層地層的反射波，我們研究這些反射波就可以了解地下的情況。每個波都有其特點，如振動幅度大小、頻率高低、傳播速度快慢等三個基本屬性。地下岩石性質會對這三個屬性產生影響，它們的影響是：
改變了地震波的振動幅度。首先，震源爆炸以後，地震波呈球形向四周擴散，隨著擴散半徑的增大，振動幅度逐漸減弱，這種現象叫擴散損失。其次，當地震波傳播到地下地層時，一部分能量轉化為熱能而消耗掉，這種現象叫吸收損失。另外，一部分能量透過該地層，透過以後的能量比原來的能量少了許多，這種損失叫透射損失。所以，地震信號在傳播過程中，因擴散、吸收、透射作用能量受到了很大損失。
改變了地震波的振動頻率。震源爆炸後的瞬時波形是個很瘦很瘦的尖脈沖，也就是振動頻率很高。當穿過地下地層時，由於地層的濾波作用，很瘦的尖脈沖變胖了，越胖頻率就越低。也就是說，地震信號穿過地下地層後高頻信號變成了低頻信號。尤其在地層含有油氣時，這種變胖的情況更為明顯。所以，利用地震波振動頻率由高變低的變化程度也可以用來判斷岩石性質以及是否含有油氣等。
改變了地震波的傳播速度。理論研究和實際資料證明，地震波在地層中的傳播速度與岩石的地質年代、埋藏深度、岩石密度、孔隙中的流體性質等密切相關。比如，在沉積岩中的傳播速度為1500～6000米/秒，而在花崗岩中的傳播速度為4500～6500米/秒。岩石的地質年齡越老，埋藏越深，傳播速度就越高。當岩石有孔隙或孔隙中含有流體或氣體時，傳播速度會明顯變低。如緻密砂岩的傳播速度為5200米/秒，如果這個砂岩有10%的孔隙，而且在孔隙中含有氣體時，則其傳播速度一下子就降為2680米/秒。若有20%的孔隙，含的也是氣，則其傳播速度降得更厲害，為1800米/秒。
地震屬性示意圖可見，地震屬性不僅與地下岩石的各種性質有關，而且與地層中是否含有油氣有關。根據這種關系，人們用地震屬性參數就可以研究地下岩層的各種特性及預測含油氣情況。
地震屬性的提取和應用是現代地震勘探技術中的一項熱門技術，中外許多專家、學者都在積極研究。
F. 頁岩氣地震勘探技術
一、內容概述
地震勘探方法是利用地下介質彈性和密度的差異，通過觀測和分析大地對人工激發地震波的響應，推斷地下岩層的性質和形態的地球物理勘探方法。地震勘探是鑽探前勘測石油、天然氣資源的重要手段，在頁岩氣勘探中也得到廣泛應用，主要用於復雜構造、頁岩儲層分布以及頁岩儲層物性、含氣性等方面的研究。根據儲層的各向異性特徵，運用地震信息中的彈性參數以及各種波場、速度資料研究儲層的裂縫或裂隙特徵、應力場分布等。地震作為頁岩氣儲層評價和增產改造的關鍵技術，在頁岩氣勘探開發中具有重要作用。
地震勘探技術是目前頁岩氣勘探中最重要的地球物理勘探方法。由於泥頁岩地層與上下圍岩的地震傳播速度不同，在泥頁岩的頂、底界面會產生較強的波阻抗界面，結合錄井、測井等資料識別可以解釋泥頁岩，進行構造描述。在頁岩氣勘探中，可以通過測井解釋等手段進行儲層評價和裂縫預測。目前在頁岩氣藏鑽探和開發中應用最多的地震技術是基於三維地震解釋的水平井軌跡設計技術和微地震監測技術，它們對提高頁岩氣井產能和採收率起到重要作用。
頁岩氣地震描述及氣藏評價目標主要包括以下幾方面：
1）地層特徵包括目標泥頁岩層發育特徵、埋深及橫向變化及可能存在的水層、岩溶和隔擋層。
2）構造特徵包括目標泥頁岩層區塊地層構造位置、構造演化特徵、構造發育特徵。
3）區域沉積特徵包括目標泥頁岩層區域地層沉積環境及沉積相劃分。
4）頁岩氣層段分布特徵包括頁岩氣層段縱、橫向分布變化及埋藏深度。
5）頁岩氣層段儲層特徵包括頁岩氣層段孔隙、裂縫發育及展布特徵。
6）岩石力學特徵包括目標頁岩氣層段彈性參數泊松比、楊氏模量等及地層應力特徵。
頁岩氣地震勘探技術，即二維地震勘探主要是為頁岩氣勘探選區工作提供方向，三維地震勘探才是頁岩氣勘探的有效途徑，可通過頁岩裂縫帶圖的繪制准確認識復雜構造、儲層非均質性和裂縫發育帶，並為水平井的部署和提高單井產量提供良好的技術支撐。由於泥頁岩地層與上、下圍岩的地震傳播速度不同，在泥頁岩的頂、底界面會產生較強的波阻抗界面，結合錄井、測井等資料識別解釋泥頁岩，進行構造描述並不難。裂縫的存在會引起地震反射特徵的改變，應用高解析度三維地震可以依據反射特徵的差異識別預測裂縫。利用三維地震繪制頁岩裂縫帶圖主要是通過相干分析技術、地震屬性分析、層時間切片等預測泥頁岩裂縫。裂縫預測技術對井位優化也起到關鍵作用。目前，開展最多的是基於三維地震解釋的水平井軌跡設計技術。為了更好地利用泥頁岩儲層中的天然裂縫，並且使井筒穿越更多裂縫，在頁岩氣藏鑽探和開發中，越來越多的作業者都在應用水平鑽井技術。該技術在石油工業中並不是一項新技術，但它對提高頁岩氣開發成功率卻有著重大的意義。從水平井中獲得的最終採收率是直井的3倍，而費用只相當於直井的2倍。採用三維地震解釋技術進行井軌跡設計是一項成熟的技術，尤其是基於三維可視化地震解釋技術可以設計和優化水平井軌跡。
而頁岩氣井中地震技術能有效監測壓裂效果，為壓裂工藝提供部署優化技術支撐，這是頁岩氣勘探開發的必要手段。
其中，微地震監測是一種用於油氣田開發的新地震方法，它是一項通過觀測、分析生產活動中所產生的微小地震事件來監測生產活動之影響、效果及地下狀態的地球物理技術。在油氣開發領域，該方法主要用於油田低滲透儲層壓裂的裂縫動態成像和油田開發過程的動態監測。該方法優於利用測井方法監測壓裂裂縫效果（圖1），在壓裂施工中，可在鄰井（或在增產壓裂措施井中）布置井下地震檢波器，也可在地面布設常規地震檢波器，監測壓裂過程中地下岩石破裂所產生的微地震事件，記錄在壓裂期間由岩石剪切造成的微地震或聲波傳播情況，通過處理微地震數據確定壓裂效果，實時提供壓裂施工過程中所產生的裂縫位置、裂縫方位、裂縫大小（長度、寬度和高度）、裂縫復雜程度，評價增產方案的有效性，並優化頁岩氣藏多級改造的方案。此外，結合錄井、測井等資料可識別解釋泥頁岩，進行構造描述。微地震監測分為地面監測和井中監測兩種方式。地面監測就是在監測目標區域（比如壓裂井）周圍的地面上，布置若干接收點進行微地震監測。井中監測就是在監測目標區域周圍臨近的一口或幾口井中布置接收排列，進行微地震監測。由於地層吸收、傳播路徑復雜化等原因，與井中監測相比，地面監測所得到的資料存在微震事件少、信噪比低、反演可靠性差等缺點。
圖1 用來驗證Pinnacle 技術公司裂隙幾何形狀的微地震成像技術
由零偏移距VSP（垂直地震剖面法）、偏移距VSP、變偏移距VSP、環測VSP逐步發展到三維VSP技術，都是較為成熟的井中地震技術。其中，三維VSP技術和微地震採集配套施工配合監測儲層改造人工裂縫發育分布狀況是國外石油大公司的通常做法。三維VSP觀測是一種可靠的識別裂隙方向和裂隙密度分布的方法，三維VSP P-P和P-S成像用於陸上構造解釋，可大大改善縱、橫向解析度和斷裂系統解析度。三維VSP測井與地面地震結合體現了綜合地震勘探能力。此外，四維地震可用於檢測在生產過程中，隨著溫度壓力變化，頁岩氣（游離氣及吸附氣）的變化情況，以助頁岩氣開發優化開采。井驅動地震數據處理是一種提高地震數據處理水平和質量的手段，也是發展趨勢，使用這種技術配套，需要提高地震資料處理技術人員的整體水平。
二、應用范圍及應用實例
1.三維地震在頁岩氣勘探中的應用
Paddock et al.在2008年利用一個全方位角、用單組成的垂直速度檢波器去記錄頁岩探測中的模型轉換剪切波與傳統記錄三維地震探測。他們的目的是：①去鑒別裂縫是含氣的開放性裂縫還是封閉的次生裂縫；②去鑒別這些頁岩區域的高SiO2集中區域，可以提供很高的頁岩脆度（提高了次生裂縫的生長）和高的孔隙度區域，可以儲存更多的氣體量。他們認為S波分裂可以為第一個目的提供解決的辦法，而泊松比可以為第二個目的提供解決的辦法。他們還想整合這些資料，使它們更連貫，以提供去鑒別主要的和次要的斷層。他們創造了兩種全方位的三維容積：一種是前疊加容積運用於S波的分裂和反演，一種是層積容積運用於連貫的特徵計算。在這個工程實例中運用了「螞蟻蹤跡」。這里存在的裂縫預測是一種封閉式的，S波分裂在一個全方位角上運行。由於頁岩（緻密砂岩）具有一些開放性裂縫，說明了三維數據應該運用兩種正交反演集合，一種是在高速度的方向，另外一種是在低速度方向。高速的方向上，提供影響岩性、孔隙度和氣體飽和度的充填物；低速方向測量了開放性裂縫充氣後的影響。解釋了的層位被用來確定含氣頁岩的頂部和基部，然後確定出vp和vs層間速度和其他反演數據。
2.微地震在頁岩氣勘探中的應用
目前CGGVeritas（圖2）、斯倫貝謝、貝克休斯、道達爾、哈里伯頓等多家公司推出微地震技術服務。道達爾公司在中東和南美分別進行了注蒸汽微地震監測研究。一些專門從事微地震技術服務的公司在該領域取得重大進展，在優化開發方案、提高採收率等方面起到關鍵作用。微地震技術服務公司研發出一套基於地表的微震數據採集觀測系統，其專有的FracStar技術在非常規資源開采中發揮重要作用。微地震技術在頁岩氣儲集層中進行實時壓裂監測效果顯著，貝克休斯公司採用IntelliFrac服務解決了頁岩氣儲層水力壓裂實時監測難題。
對地下裂縫不發育的氣井進行二次壓裂可以提高產氣量。在得克薩斯的福特沃斯北部氣田的Barnett頁岩地層進行了二次壓裂的現場試驗。使用一系列的地面測斜儀監測壓裂過程。結果顯示，二次壓裂中井A和井B的裂縫方位都發生較大的轉向。通過生產數據可以看出，兩口井二次壓裂後產量都大幅度增加。這一地區其他井二次壓裂後情況類似，產量都有不同程度增加。對井A的原始生產數據進行歷史擬合，利用擬合結果進行預測，預計二次壓裂誘發裂縫的長度約為一次壓裂縫長的40% ～80%。壓裂之後井A的產氣量由501Mscf/d增加到750Mscf/d，6個月後產量穩定在300Mscf/d。壓裂6 個月後的穩定產量進一步證實了二次壓裂裂縫長度為一次壓裂裂縫長度的40%是比較准確的。二次壓裂的成本已從增加的產量中收回。
圖2 CGGVeritas地球物理勘探公司所開發的先進地震加工和分析工具在確定頁岩氣「甜點」中的應用
（資料來源：http://www.engineerlive.com）
三、資料來源
Daniel J K R，Bustin R M.2008.Characterizing the shale gas resource potential of Devonian⁃Mississippian strata in the Western Canada sedimentary basin：Application of an integrated formation evaluation.AAPG Bulletin，92：87～125
Julia F W G，Robert M R，Jon H.2007.Natural fractures in the Barnett Shale and their importance for hydraulic fracture treatments.AAPG Bulletin，91（4）：603～622
Maxwell S et al.2012.Enhancing shale gas reservoir characterization using hydraulic fracture microseismic data.First Break，30：95～101
Michael Binnion.2012.How the technical differences between shale gas and conventional gas projects lead to a new business model being required to be successful.Marine and Petroleum Geology，31：3～7
Paddock，David，Christian Stolte et al.2008.Seismic Reservoir Characterization of a Gas Shale Utilizing Azimuthal Data Processing，Pre⁃Stack Seismic Inversion and Ant Tracking.AAPG Annual Convention，San Antonio，Texas
G. 學習石油地質學對石油勘探的意義
隨著世界油氣勘探的深入發展，在「背斜理論」指導下，容易尋找的背斜油氣田多已被
發現，用新理論、新技術指導的現代油氣勘探已經成為世界各國油氣勘探人員面臨的重大挑
戰。地殼上油氣分布的不均衡性，受地層、岩性因素控制的大量非構造油氣藏形成、分布的
隱蔽性，天然氣氣藏在形成機理上與油藏的差異性，海上及邊遠地區油氣勘探、開發技術的
復雜性等等，都迫使我們發展新的石油地質學及油氣勘探理論、油氣勘探技術，以適應現代
油氣勘探形勢的需要與發展。
上述世界油氣勘探的趨勢及特點，決定了石油地質學必須向若干邊緣學科方向發展，並
在基本原理方面有所進展，才能滿足勘探的需要，促進生產的發展。近余年來，石油地
質學在如下方面獲得了顯著進展。
一、邊緣學科
板塊構造學說的應用——板塊構造學說的誕生被譽為「地質學上的革命」。它給石油地質學也帶來了新的活力，
表現在：
含油氣盆地分類方案繁多。過去的含油氣盆地分類多限於陸地和大陸邊緣，板塊構
造學說誕生後，含油氣盆地分類方案如雨後春筍，異常活躍，不再限於陸殼型和過渡殼型的
盆地，而是眼光更為開闊，注意到洋殼型盆地；對盆地類型及其形成機制的認識也更為深刻，
油氣勘探的預見性增強，領域更廣。
油氣無機成因說重新活躍。板塊構造學說的出現，以及在巨大轉換斷層帶和環太平
洋俯沖帶發現了大量烴類顯示，說明其生成與上地幔的物質活動有關。因此，國內外不少學
者重新提倡油氣生成的無機來源，在地盾、俯沖帶及轉換斷層帶的油氣勘探與科學研究顯著
加強了。
逆掩推覆體找油引起重視。以往地質家們認為逆掩斷層帶構造復雜，保存條件差，
很少列為油氣勘探對象。由於板塊構造學說將烴類生成及顯示與上地幔活動聯系起來，大型
逆掩斷層帶正可成為深部油氣向上移動的通道，只要遇見良好圈閉便可聚集成油氣藏。美國
落基山東麓逆掩推覆體若乾重要油氣田的發現證實了上述觀點，開拓了油氣勘探領域。
有機地球化學的應用——
有機地球化學的應用，使石油地質學的基本原理發生了天翻地覆的變化，油氣成因的研
究從定性向定量發展，提高了油氣勘探成功率。有機地球化學的現代技術和先進設備，使有
機質類型、豐度及成熟度研究愈益深入，地球化學指標大量涌現，烴源岩及生氣區、生油區
的評價均可達到定量水平。生物標志化合物及同位素地球化學近年來發展尤快，甾、萜、
異戊間二烯型烷烴等生物標志物的研究，有助於探討油源對比、母質類型及成熟度；同位素
地球化學研究對解釋氣源對比、油源對比、有機質成熟度、天然氣成因類型及地層絕對年齡
等，均具有重要意義。現在有機地球化學技術正被推廣用來探討油氣運移、聚集和保存問題，
用來發展地面地球化學勘探技術，探索直接找油氣的途徑和方法。
地震地層學層序地層學的應用——
地震地層學是現代數字地震勘探技術與地層學、沉積學、石油地質學相結合衍生的一門
新興邊緣學科，對油氣勘探與開發均具有重要意義。目前可將地震地層學明確地劃分為區域
地震地層學（含層序地層學）與儲層地震地層學（含開發地震學）兩個范疇。前者主要是利用地震反射剖面結合少量岩心及測井資料，研究盆地內各層序的沉積環境，分析體系域的類
型、特點及分布，重塑沉積史及構造史，對生、儲、蓋、圈等條件作出評價，尋找非構造圈
閉，為預探井提供鑽探對象；後者是近幾年萌芽的一個新研究動向，在一個局部構造或沉積
單元內對地震資料進行特殊處理，綜合測井及岩心資料，定量研究薄砂層或薄石灰岩，確定
薄砂層厚度或薄石灰岩溶蝕帶厚度，計算孔隙度、滲透率、泥質含量等物性參數與含氣飽和
度、含油飽和度、氣水界面、油水界面、剩餘孔隙流體壓力等含烴性參數，甚至探索直接尋
找氣藏或油藏的方法，為詳探井、生產井、調整井等提供鑽探對象。
儲層評價技術——
隨著油氣勘探的深入發展，尤其是在深部油氣勘探和天然氣勘探中，對儲集層的研究和
評價技術愈益顯得重要，在盆地、區帶及油田的勘探、開發全過程中，如何對儲集體、儲集
層、儲集性質及儲集效率逐級進行定性和定量評價，日益成為勘探或開發成敗的關鍵，所以
國內外學者正在加強儲層評價技術的系統研究，基本包括區域儲層評價技術、單井儲層評價
技術、開發儲層評價技術、動態儲層評價技術和敏感儲層評價技術等套技術。這些成套儲
層評價技術的研究，必將顯著提高油氣勘探與開發的成功率。
數學地質和計算機的應用——
數學地質和計算機技術的引入，正在促使石油地質學及油氣勘探技術發生更加深刻的革
命。各種數理統計方法在沉積學、古生物學、構造地質學、石油地質學中早已得到廣泛的應
用。特別是近幾年來，應用計算機技術，編制各種地質圖件，建立各種資料庫，開展盆地分
析與模擬，進行不同勘探階段的油氣資源評價和儲量計算，並進一步探索建立各地質學科的
綜合專家系統。
綜合石油地質學的上述邊緣學科的新進展，它們可以為油氣勘探工作中的盆地分析、區
帶評價、圈閉（油藏）描述提供新技術，顯著提高油氣勘探成功率，促進油氣地質勘探及開
發事業的蓬勃發展。
二、石油地質學原理
在上述邊緣學科迅速發展的同時，石油地質學原理也獲得了重要進展，顯著特徵在於從
靜態向動態、從單學科向多學科綜合發展，所謂「成藏動力學」的呼聲日益高漲。表現在下
列諸方面：
地溫場、地壓場、地應力場（三場）與油氣藏形成的關系；
流體壓力封存箱；
油氣系統。
上述三方面是本世紀年代以來在石油地質學原理領域的重要進展，盡管它們尚處於
發展過程中，有待完善，但它們已顯示出對指導油氣勘探開發的巨大作用。
H. 地震勘探及其發展趨勢
1.地震勘探簡介
地震勘探是利用地震學的方法研究人工激發的彈性波在不同地層中的傳播規律，包括波速、波的衰減、波形以及在界面的反射和折射等來研究地層埋深、構造形態以及岩性組成等的一種地球物理方法。根據接收波不同可以分為反射波法和折射波法。
地震勘探的優點在於能對地質構造作出定量解釋，有較高的精度，控制深度較大，是當前物探中較精確的一種。缺點是較其他物探手段成本高，效率低。
2.地震勘探技術發展趨勢
近年來，隨著電子技術、計算機技術的高速發展。地震勘探的儀器設備、處理軟體升級換代的速度明顯加快，地震資料採集、處理與解釋的一體化趨勢得到加強。
（1）地震採集技術的新進展
一般來講，地震野外採集成本占勘探成本的80％左右，因此，世界各國為了降低勘探成本、提高勘探效果，不斷研發、更新地震勘探的儀器設備。
地震儀作為地震勘探的核心設備，從20世紀30年代至今，先後經歷了光點記錄、模擬磁帶記錄、數字地震儀、遙測數字地震儀、基於Δ∑技術的24位A/D型遙測數字地震儀和全數字地震儀等6個標志性時代。縱觀近5年來地震勘探儀器的技術進展，可以看出：以24位A/D技術（Δ∑技術）、數字感測技術（MEMS技術）、網路遙測技術、光纖通訊技術、數字存儲技術、超大規模硬體技術、硬體功能軟體實現技術和超萬道大容量採集技術為代表，地震儀器的研發廣泛融合了地震勘探技術、電子技術、計算機技術、通訊技術、數字信號處理技術、數據傳輸技術的新成就以及新工藝、新材料等方面不斷涌現的新發明，向著技術指標越來越高、工作速度越來越快、採集和預處理能力越來越強、可靠性和穩定性越來越好、自動化和智能化程度越來越高、單道成本越來越低的方向迅猛發展（周明非，2006）。
伴隨著地震儀器的技術進步，地震數據採集方法在繼續擴大原有的高解析度三維地震成果應用范疇的基礎上，從採集思路上越來越多地體現出地震採集、處理與解釋一體化的總體思路，從採集技術上更多的強調單點（震源）、單道（檢波器）、高密度（小道距、小線距）、高保真的採集模式，在採集方法上從最初的小道數二維地震逐漸發展到大道數三維地震、時延地震（四維地震）、矢量地震（三維多波）等；另外，在野外數據採集時，加強了採集方案優化論證、地震資料品質分析和定向照明設計、現場監控處理等基礎環節的工作。總之，地震野外數據採集的裝備與技術能力，目前已經完全能夠滿足全球范圍內的沙漠、平原、山地、叢林、湖泊、海洋等作業環境的需要，在國內外能源地震勘探領域（油氣、煤炭等）已經得到廣泛應用，並成為能源地球物理勘探的核心技術（熊翥，2006）。
（2）地震處理技術的新進展
目前，無論是石油還是煤炭地震勘探的技術難度越來越大，可以用低（低信噪比）、深（埋藏較深）、難（條件困難）、隱（隱蔽性強）幾個特點來概括（中國石油天然氣集團公司油氣勘探部，1999），這幾個特點反應到地震資料處理上，其特點表現為以水平、均勻、層狀介質為假設的地震資料常規處理方法和軟體，已經越來越不適應復雜介質條件下的地震勘探資料處理，以往地震資料處理的一些關鍵模塊遇到了難題和挑戰，如復雜地表條件下的靜校正、陡傾角條件下的疊加與偏移、非均勻介質條件下的動校正等。為了適應這些挑戰，地震數據處理的硬體設備中，開始採用以pc－cluster集群為特徵的並行處理機，以加快處理速度；地震資料處理方法中，常規的疊後偏移向疊前偏移發展，地震疊前偏移（時間域或深度域）處理已於2006年成為石油地震資料處理的必然要求，且已經開始在煤炭地震資料處理中得到應用（鄒才能等，2002）。
另外，多次波壓制技術、低信噪比資料處理技術、地表層析靜校正技術等應對復雜條件下地震資料處理的關鍵模塊不斷發展，服務於處理解釋一體化的地震疊前AVO技術、疊後約束反演處理技術等也取得了明顯效果。
（3）地震解釋技術的新進展
經過二十多年的發展，地震資料解釋的計算機系統，已經從工作站單機版模式、伺服器－用戶終端模式、伺服器－客戶端網路模式，發展到多伺服器的伺服器－客戶端網路模式；隨著微機性價比的迅速提升，基於Linux系統的高配置微機工作站已經能夠完全勝任地震解釋的要求，從而實現了微機解釋平台的Linux風暴。
近幾年來，地震解釋技術發展迅速，地震數據採集、處理、解釋一體化的步伐明顯加快。所有從事地質科學的人員———不僅僅是地震資料解釋專家，也包括地質專家、岩石物理專家、礦藏工程師等，聯合組成協同工作組（Lawrence M et al.，2003），可以將地震資料、地質模式、鑽井資料和油藏開發史等有機結合起來。地震資料的處理不再是獨立的處理步驟，而是整個解釋過程中的一部分，其目標就是建立一個非常詳細的地質模型，而各種軟體的普及使得解釋處理過程中的部分工作，可以由越來越新的智能型軟體自動完成；三維地震可視化解釋技術、虛擬現實解釋技術的出現，在物探人員和地質人員之間架起了一座「橋梁」。如今的地震勘探的瓶頸問題不再是數據處理所需要的時間，而是物探解釋人員和地質工程師利用這些信息作出綜合判定的速度（Satinder C et al.，2003）。
在地震解釋的新方法、新技術中，地震屬性分析技術、相干體解釋技術、方差體解釋技術等發展迅速，地震資料除了能夠完成常規的構造解釋任務外，綜合利用地震資料和沉積學知識開展的地震地層學解釋、層序地層學解釋、地震資料岩性解釋和儲層精細描述技術等也取得了積極的進展（張永剛，2007）。
總之，地震勘探技術經過近80年的快速發展，經歷了從模擬階段進入數字時代、從一維勘探發展到三維地震乃至四維地震、從單分量接收到多分量接收、從地面勘探到立體勘探、從構造勘探到岩性勘探、從均勻層狀介質到各向異性介質理論等技術進步，取得了一系列技術創新成果。近年來，應用於煤炭石油工業的地震勘探技術逐步形成了高精度地震、三維地震連片處理、重磁電震聯合反演、精細儲層描述等綜合勘探技術系列，在交互三維地震構造解釋、斷層分析、地震反演、屬性分析、三維可視化、地質建模與地質統計技術等方面取得了重大的研究進展，促進了復雜油氣藏的勘探，並逐步推廣到煤炭地質勘探領域。據專家預測，在今後一段時間內，石油地球物理勘探技術的發展方向將從目前的勘探地球物理為主，逐步轉向開發地球物理為主。為了滿足復雜勘探對象的地下成像，高密度地震（萬道地震採集）、高精度地震（精細解釋）、三維可視化與虛擬現實技術以及地震勘探新技術（三維三分量地震———3D3C、全方位縱波地震———AVA、延時地震———4D、三維VSP———3DVSP、井間地震等）等地震勘探新方法、新技術正在發展、完善和成熟，代表著今後一段時期內地震勘探技術的發展趨勢。
I. 油氣田地震勘探資料存儲的實踐與應用
李紅霞1 符京生1 張永勝2 惠玉鳳2
(1.中石油長慶油田公司檔案館；2.中石油東方公司研究院長慶分院)
摘要 為搶救和保護地震勘探數據磁帶檔案，改變長期以來地震磁帶容量利用率低，保管成本高的現狀，長慶油田應用地震資料全容量存儲技術，完成了地震勘探數據載體的轉換，實現了地震磁帶全容量存儲，有效解決地震勘探數據保存和再組織問題，效果顯著。本文介紹了長慶油田地震資料全容量存儲技術開發的背景、研究成果及應用實施情況。
關鍵詞 地震勘探數據 磁帶存儲 容量利用率 測線標簽 磁帶操作程序
地震勘探數據磁帶是油氣勘探的重要資料，是地震勘探工程施工成果的載體，是物探科技工作者智慧的結晶，是企業的寶貴財富。石油天然氣行業標准亦規定磁帶為地震勘探數據成果長期和永久保存介質，這一管理形式在油田企業一直沿用至今。近年來，隨著地震勘探技術水平的發展，施工設備的更新換代，存儲技術的不斷發展，傳統的保管利用模式已無法適應現代化辦公條件下生產科研工作的需求，加之所保存的地震勘探資料時空跨度大，嚴重製約著磁帶檔案的規范化、標准化、現代化管理水平的發展，潛藏著因歷史資料載體到期老化等因素致使數據無法正常讀取和使用的巨大風險。基於此，長慶油田開展了將庫存地震勘探數據由低密度磁帶向新型高密度磁帶的數據轉儲工作，探索出地震勘探數據磁帶全容量存儲技術，從根本上解決了地震勘探數據磁帶檔案管理中的諸多問題。
1 長慶油田地震勘探數據磁帶管理現狀
長慶油田檔案館保存著迄今為止30多年來在鄂爾多斯盆地及其周邊地區採集的全部地震勘探原始及成果數據磁帶，是長慶油田唯一的地震勘探檔案集中保管地，庫存各類地震磁帶9萬多盤。近年來，隨著檔案管理系統的推廣應用，狠抓了地震勘探數據磁帶檔案基礎業務，實現了磁帶檔案目錄的電子化，其中成果磁帶採取了案卷級和文件級相結合的編目規則，利用效率得以有效提升。然而磁帶這一載體的特殊性，影響著磁帶的安全管理，制約著磁帶管理水平的進一步提高，主要表現在以下幾個方面：
一是磁帶數量大、型號繁雜，部分已到保管期限。現庫存磁帶包括3480、3490、3590、3592及九軌半英寸磁帶共5種，其中3480、3490、九軌半英寸磁帶占庫存總量的97.45%，庫存一半的磁帶已到規定的保管期限，加之磁帶機對不同型號磁帶的互不兼容性，導致部分陳舊磁帶數據隨著相應磁帶機生產下線而無法正常讀取使用。
二是數據格式多樣，不便利用和管理。其中大部分為SEG-D格式，部分是TIPEX、TAR格式，現階段已無與之匹配的操作系統，數據無法讀取，這種多格式共存給地震勘探數據的標准化、規范化管理也帶來不便。
三是磁帶容量利用率低，增加了保管成本。傳統磁帶管理因受磁帶物理標簽及現場施工方式的影響，通常磁帶容量利用率僅有21%，容量空置率高，造成磁帶數量的無謂增加和成本的極大浪費。
四是利用效率低。一直以來，長慶油田採用磁帶對磁帶一對一拷貝，通過復制歸檔磁帶數據開展對外提供利用工作，這一管理方式在確保管理安全方面效果顯著，但利用效率卻大受影響，在面對利用量小且任務較分散的利用工作時，這一方式基本能夠滿足，也未突顯明顯矛盾，然而面對近幾年油田勘探生產任務的大量攀升，經常面臨集中大量的數據利用工作，即使工作人員24小時不停歇加班加點，但因這種傳統數據拷貝速度受限於設備數量、設備運轉情況的影響，常常很難滿足實際工作的需要。所以對地震勘探數據開展搶救式介質轉換、升級，探索改進地震勘探數據磁帶檔案管理已迫在眉睫。
2 地震資料全容量存儲的目的
1)搶救和保護油田勘探資料，確保資料信息隨時代發展、軟硬體條件進步，能得到完整保護。
2)採用國際國內通用格式形式加以轉錄、存儲，使不同設備不同時期地震勘探資料得以通用性識別。
3)大容量存儲的應用，保證地震資料信息完整，今後復制、搶救數據更加高效，便於長期安全性保存。
4)便於高效服務油田勘探開發，由於油田勘探程度愈來愈高，隱蔽性、小型性、復雜性油氣藏也成為勘探的主要目標，對地震資料的進一步應用也愈來愈多。
3 地震資料全容量存儲技術
3.1 地震資料全容量存儲技術概述
地震資料全容量存儲是採取標準的SEGY磁帶格式，將包含地震測線的關鍵標識性信息(包括測線名稱、地區等)和檔案管理重要元素(包括全宗、目錄號、保管號等)組成的具有重要識別性質的簡單的測線編碼電子標簽，記錄在SEGY卷頭未定義區域，通過地震數據磁帶操作程序，獨立完成地震測線數據的卸帶和磁帶檢索。將測線數據及相應的電子標簽一同寫入直至記滿一盤3592磁帶為止。
地震資料全容量存儲理論上是對歷史地震勘探數據載體的升級轉換，是對數據格式和載體型號的統一規范；這一技術的核心是使得地震勘探數據存儲不再受限於磁帶物理標簽限制，而是取決於磁帶本身的存儲量，可將傳統磁帶容量提高至98%左右，這對於磁帶檔案保管的集中地——檔案部門來說，將有效減少磁帶數量，降低管理成本，緩解庫存壓力；同時這一技術符合地震磁帶標准格式，形成的存儲磁帶能夠在GeoEAST、CGG等處理系統中直接讀出，便於利用和管理。
3.2 測線標簽和磁帶標簽目錄
測線標簽和磁帶標簽目錄是一行限長EBCDIC碼字元串，包含卷盤號、卷內序號、測線名、成果類型、隊號、數據范圍、工區、生產年度、數據來源等測線標示信息(表1)，與測線SEGY數據文件一一對應。將一盤地震SEGY磁帶的測線標簽順序存放，形成磁帶標簽目錄文本文件。
表1 測線數據文件與測線數據標簽
3.3 地震資料全容量存儲操作程序
地震數據的SEGY格式，實際上是一種特殊的加密格式，通常只能由理解SEGY格式的軟體來讀取，如GeoEAST、PROMAX、CGG等，且須有地震資料數據處理背景的人員操作完成。在Linux系統下，使用C語言編制一組SEGY格式磁帶專用程序，根據磁帶標簽目錄，脫離通用處理系統直接驅動磁帶機，完成標准地震SEGY格式磁帶的寫入、讀出和磁帶掃描。
3.3.1 磁帶機工作特點
與磁碟直接訪問不同，磁帶是一種流式數據設備，只能順序訪問。磁帶基本讀寫單位為塊(BLOCK)，塊與塊間有一物理間隙(GAP)，用於磁頭定位。SEGY磁帶數據文件有若干塊組成，文件尾有一特殊數據標志EOF標示文件結束，而雙EOF通常表示磁帶數據結束。程序設計中，通過系統調用磁帶設備數據結構，完成磁帶的尋塊和讀寫EOF等控制操作。
3.3.2 寫磁帶
程序功能是將磁帶標簽目錄文件所列的測線SEGY磁碟文件及其測線標簽，順序寫入一盤磁帶(圖1)。寫帶前應先用tpsize命令估算寫帶容量，以確保磁帶全容量存儲。有記帶日誌幫助確定寫帶正確。實際應用中，譬如在提供磁帶拷貝記帶時，測線標簽可以選擇空白。
3.3.3 讀磁帶
程序功能是從一盤磁帶中順序卸出全部或指定序號的SEGY文件到磁碟(圖2)。查詢標簽目錄獲得卸帶文件號。有讀帶日誌幫助確定讀帶正確。
圖1 寫磁帶流程
圖2 讀磁帶流程
3.3.4 磁帶掃描
程序功能是掃描一盤地震成果磁帶，列出全部SEGY文件標簽和卷頭及道頭信息，檢查SEGY數據磁帶或SEGY數據文件的合規性。
4 地震資料全容量存儲的應用
4.1 應用方案
1)將多格式數據向SEGY格式轉換。
2)轉儲數據編目規則，採用檔案著錄規則與物探技術規則相結合，包含卷盤號、卷內序號、測線名、成果類型、隊號、數據范圍、工區、生產年度、數據來源等信息內容。
3)數據採用磁帶加磁碟雙模式存儲，其中磁帶採用近年通用、普通的350 GB容量的3592磁帶，這種新型的高密度磁帶可大幅度減少磁帶數量，便於保管和保護；磁碟採用RAID6冗餘技術方式，便於日常頻繁大量的數據利用。
4.2 應用實例
長慶油田利用上述技術歷時兩年半完成了1980～2010年共9萬多盤各類地震勘探數據(包含原始與成果)的轉儲，共形成轉儲磁帶90多盤，存儲量40TB。特別是檔案目錄中的原始測線，全部得到樣本保存，實現並保證了長慶油田地震歷史成果的永久保存。
4.3 應用效果
4.3.1 磁帶數量大幅減少，有效緩解了庫存壓力
轉儲前，9萬多盤不同種類不同型號磁帶共佔用兩個庫房320平方米存放空間，轉儲後，同樣的數據量只形成了90多盤3592磁帶(350GB)，僅用了一個資料櫃的1/3。
4.3.2 搶救保護了地震勘探數據，保證資料持續可用
通過轉儲，搶救恢復了無法讀取的TIPX格式和掉粉損壞磁帶的地震勘探數據，保證了所有地震數據的有效性，同時也為下一步確定4萬多盤已到保管期限的九軌半英寸磁帶鑒定處置方案提供了可靠依據。
4.3.3 實現了標准化、規范化，便於管理和利用
通過地震資料全容量轉儲，長慶油田所有不同歷史時期不同格式地震勘探數據全部實現了以國際通用的3592高密度數字磁帶為載體，數據格式為SEG-Y的標准存儲模式，便於硬體設施的配備及日常維護工作的開展，使管理更加便捷，利用更加順暢。
4.3.4 提高檢索效率，全面提升了地震勘探數據的利用服務水平
檢索效率大幅提升。通過集中統一更改、補充、完善，規范和豐富了長慶油田30多年來的地震勘探數據及目錄信息，提高了檢索的准確性；完善了地震勘探磁帶管理信息電子編碼技術規則，制定了由卷盤號、卷內順序號、測線名、隊號、工區等10個信息因素組成的具有地震測線和檔案目錄獨特識別信息的地震勘探磁帶測線信息電子編碼和檔案編目、著錄規則，用以地震勘探資料庫的檢索；形成了以檔案目錄號、保管號為內容的互見目錄，可實現磁帶測線信息電子編碼標簽與檔案測線目錄的雙向信息查詢，提高了檢索效率。
利用服務方式有了突破性發展。本次轉儲除採用傳統的磁帶存儲外，開創了磁碟陣列備份存儲的新模式，實現了地震勘探磁帶數據的數字化管理，實現了從目錄檢索到數據直接拷貝的系統管理操作，改變了傳統通過目錄檢索獲得實物檔號，取出實體採取磁帶對磁帶的一對一拷貝的半信息化操作，在提高利用效率的同時，也為快速高效地開展地震勘探數據的再組織奠定了基礎，開啟了地震數據管理利用新篇章。
4.3.5 提高了工作效率，降低了勞動強度
以3490磁帶為例，一天按8小時工作時間計算，在機器運轉良好，工作人員不間斷工作的情況下，每天一台3490磁帶機最多能完成30多盤磁帶數據的拷貝，若一條測線原始數據磁帶350盤左右，存儲量約150GB，採用傳統地震數據磁帶拷貝，用一台機器拷貝最快10天，而通過磁碟陣列數據拷貝僅用2個多小時即可完成。據初步測試，完成1TB數據量拷貝需18個小時左右。經轉儲整理後，在實現高效率數據拷貝和再組織的同時，大大降低了勞動強度，解放了人力。也符合大數據時代快速、高效生產科研工作的需要。
4.3.6 兩種存儲互為補充，提升了地震勘探數據的安全有效性
採取磁帶和磁碟陣列兩種方式存儲，可根據實際需要相互轉換，互為補充，降低了保管風險，最大限度地維護了企業的利益；降低了對磁帶數據的重復利用次數，有效地保護了存儲介質及地震勘探數據；歷史數據載體的升級轉換，是一次全面地毯式的核查，是對過去收集檢驗工作的又一次復核、鞏固和補充，是對存放多年數據有效性的全面檢驗，是做好數據檔案保護工作的又一舉措，對於檔案保管部門意義重大。
5 結束語
地震資料全容量存儲成果在實際工作中的應用證明，其提高磁帶容量，減少庫藏量，降低管理成本效果顯著，規范標准化程度高，適合地震勘探數據信息化數字化管理；磁帶及磁碟陣列雙模式存儲在有效降低保管風險，實現方便靈活利用及數據再組織等功能方面，得到相關科研生產部門的一致認同。地震資料全容量存儲技術適合地震勘探數據磁帶檔案管理或地震勘探數據信息的集中管理部門，且數據量越大，效果也越明顯。該技術不僅解決了傳統地震勘探數據磁帶檔案管理中的諸多問題，而且使地震勘探數據磁帶檔案邁上數字化管理新台階，將更好地服務於油氣田的勘探開發與科研工作。
J. 石油地震勘探與淺層地震勘探有何異同
震源不同，石油地震勘探深度較大，一般使用炸葯震源。淺層地震勘探使用震源車或者錘擊。
目的層深度不同，石油深度大，淺層較小。
用途不同，淺層地震用於工程或淺層地質體勘查。