地震勘探震源

近日，精密测量院毛伟建研究团队在高分辨率油气勘探地震保幅成像方面取得一系列新进展。团队借助人工智能、散射波场和点扩散函数等多学科理论和方法，开展交叉学科研究，创新提出高精度人工智能速度建模、逆散射保幅成像条件以及点扩散函数深度域反演技术，为解决长期以来困扰深层复杂地质条件下的油储特征反演和预测难题给出了新的思路。该系列研究成果2022年在国际著名地学Q1区学术期刊上发表5篇论文，其中2篇发表在《IEEE地球科学和遥感汇刊》 (《IEEE TGRS》), 3篇发表在《IEEE 地球科学和遥感快报》(《IEEE GRSL》)上。准确的速度模型在高精度地震成像中起着关键作用。作为一个非线性逆问题，传统速度建模方法由于数据中缺少低频分量、计算效率低等问题在实际地震勘探中受到限制。团队借助深度学习方法逼近不同数据域之间的非线性映射函数的强大能力，来解决原始地震数据高效速度建模问题。在这项工作中，该团队开发了一种数据驱动反演方法，该方法基于具有编码器-解码器结构的多尺度深度卷积神经网络，以直接从原始地震数据中解决具有不同尺度速度模型的反演问题。通过设计压缩矩阵压缩输入数据，网络可以获得任意尺度的预测。三种不同尺度的测试数据的反演结果随着地震勘探进入更精细的岩性成像阶段(如：深水、深层、复杂储存、非常规储存等)，如何正确理解地震成像结果，成为极为关键的问题。传统的地震成像以求取地震反射率为目标，在深层成像阶段会出现成像数值不准确等问题。该团队以地震波散射理论为基础，提出各向异性逆散射反演成像条件，并将此成像条件用于逆时偏移。该方法能够有效计算地层参数扰动值，为超深层保幅地震成像提供了有效的方法。各向同性逆散射反演成像(左)与各向异性逆散射反演成像(右)的对比地震勘探经历了从二维走向三维，从叠后走向叠前，从时间域成像走向深度域成像的发展过程。然而，目前在工业界，仍缺乏在深度域直接进行反演的有效技术。现有方法无法满足精细储层解释的需要并计算量很大。针对上述问题，该团队发展了一种基于点扩散函数的深度域最小二乘反演方法，避免了“时深转换”的过程，大幅提高了反演效率。该方法可以有效地均衡照明，清晰刻画断层面，明显提升空间分辨率。并且计算量只有传统数据域最小二乘方法的1/10。标准高斯束偏移及其波数谱(左)与PSF处理结果及波数谱(右)的对比该系列研究分别以“Deep Learning Based Seismic Variable-size Velocity Model Building”、“Amplitude-Preserving Imaging Condition for Scattering-Based RTM in Acoustic VTI Media”、“Elastic Least-Squares Gaussian Beam Imaging With Point Spread Functions”为题发表在《IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters》上；以“Multi-Parameter True-Amplitude Generalized Radon Transform Inversion for Acoustic Transversely Isotropic Media With a Vertical Symmetry Axis”、“Born Scattering Integral, Scattering Radiation Pattern, and Generalized Radon Transform Inversion in Acoustic Tilted Transversely Isotropic Media” 为题发表在《IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing》上 五篇论文的第一作者分别是博士研究生杜蒙、孙史磊、段伟国，副研究员欧阳威，博士后梁全，通讯作者均为毛伟建，博士后石星辰和程时俊是合作作者。上述研究由国家自然科学基金重点和面上项目、中石油科技重大专项和中石油科学研究与技术开发项目联合资助。

近日，中国科学技术大学研究团队在微波精密测量、海洋地震勘探和大气数值模拟方面取得多项科技研发成果。基于里德堡原子的微波测量实现精密探测！中国科大郭光灿院士团队史保森、丁冬生课题组利用人工智能的方法，聚焦量子模拟和量子精密测量科学研究，实现了基于里德堡原子多频率微波的精密探测，相关成果日前发表于《自然-通讯》。具有较大电偶极矩的里德堡原子作为微波测量体系具有广泛应用前景，但多频率微波在原子中会引起复杂干涉模式，从而严重干扰信号接收与识别，这是基于里德堡原子的微波测量领域的诸多难题之一。因此，该成果对原子分子光物理学领域的研究具有重大意义，且该成果提出的是在不求解主方程的情况下有效探测多频率微波电场的方案，且在硬件上没有太高要求即可实现较高精度，为精密测量领域与神经网络交叉结合提供了重要参考，在通信、雷达探测等领域具有重要应用前景。高精度深水油气地震勘探数据采集装备成功应用于我国海洋地震勘探数据采集，打破了国际技术封锁和价格垄断！中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室曹平副教授团队，把在先进加速器、对撞机等大科学装置研究和建设上积累的先进的电子学测量技术和方法，应用于海洋石油勘探的重大国民经济领域，并与中海油田服务股份有限公司联合研发了高精度深水油气地震勘探数据采集装备。油气勘探是整个石油工业的基础和先导，关系着国民经济的发展和国家的战略安全。然而我国油气勘探，尤其是海洋油气勘探，所用的几乎全是进口装备，进口装备贵且在重要技术上对我国进行了限制，严重阻碍了我国勘探技术的发展。研究团队攻克了超长距离一体化精密采集传输、大覆盖范围多缆全局精确同步、可扩展的海量数据实时读出、水下电缆高可靠作业支撑等一系列关键核心技术难题，这套装备具备高密度采集、宽覆盖超长缆作业和可靠的海上作业等特点，可分辨相差1600万倍的信号，总探测覆盖面积达十几平方公里，精密采集通道规模达数万道，与国际水平相比，该装备的同步技术指标要高20倍，传输能力高1倍，下潜深度也突破了国外的沉放深度限制。新研发填补了国内外大气数值模拟的空白！中国科学技术大学科研团队基于新一代国产神威超算平台，研发了包含大气成分演变过程的全球高分辨率非静力平衡大气数值模式iAMAS，在大规模数据读写速度、并行计算效率、规模可扩展性、运行时效性等多个方面填补了国内外大气数值模拟的空白。

我国地球物理勘探仪器长期以来依赖进口，核心技术自主研发能力的不足。中国科学院院长路甬祥多次指示应充分发挥中科院多学科的综合优势，努力提高固体矿产、油气和海洋的勘探仪器自主研发能力。在此背景下，资环局联合高技术局、基础局于8月8日在北京召开了“地球物理勘探仪器装备自主研发”技术交流会。中国科学院副院长江绵恒、丁仲礼、阴和俊、资环局局长傅伯杰、高技术局局长田静等领导参加了会议。会议由傅伯杰主持。 　　首先，来自中科院地质与地球物理所的郝天姚、郭建、闫永利三位科学家分别作了题为“海底地震仪研制中的高技术需求”、“高精度数字地震采集系统及MEMS检波器研制中的高技术需求”、和“空-地大深度多参数金属矿探测电磁系统研制中的高技术需求”的报告，提出了资环领域地球物理勘探关键设备自主研发中的高技术需求。随后，高技术局戴博伟处长也介绍了高技术局针对油气、固体矿产、海洋勘探仪器设备研发现状的调研情况。 　　报告结束后，来自地质与地球物理所、广州地球化学所、电工所、电子所、声学所、空间中心、半导体所、自动化所、上海微系统所等9个单位40多名科研人员进行了技术交流。 　　江绵恒认为：此次技术交流会非常受鼓舞，会议明确地提出了资环领域面向国家战略需求所急需解决的问题。科学院不能局限于对国外仪器的跟踪模仿，要有更多的创新思想，广开思路，寻求突破。高技术口的同志一定全力以赴，在各个方面来配合支持资环口，共同推进工作。 　　阴和俊对下一步工作提出了以下几点建议：1.更深层次、多方位的进行交流，院层面，多策划，搭建更多的平台，创造更多的机会，但要有针对性 2.在交流的基础上，尽快寻找高技术与资环领域的结合点，结合点可以多层次、多角度，包括近中远期的、基础的、战略的以及前瞻的 3.在结合的基础上，要凝练出具体的科研目标，围绕油气、矿产、海洋资源的勘探，筹划出大的行动计划，这样工作才能取得实效，才能真正对国家资源勘探提供具体的科技支撑。 　　丁仲礼认为，资环领域有四个方面的仪器设备研发要同高技术领域结合，一是地球物理勘探仪器的研发，二是提高油气的采收率相关技术的研发，三是环境科学研究仪器设备的研发，四是固体矿产选矿技术的研发。对下一步的工作，提出了以下建议：1.尽快成立一个领导小组，请阴院长来挂帅 2.请地质与地球物理所几位科学家牵头写一个详细的报告，请高技术口专家到野外现场了解地球物理野外观测的工作实况，进一步明确需求，在互动的过程中加强双方的交流 3.注意创新，科学院的工作不要仅限于模仿和跟踪 4.仪器设备的开发要有阶段性，要有有限的目标，逐步务实的推进，仪器开发的性价比要符合目前勘探公司的需求 5.眼光放长远，要有全面布局的理念，设备的研发，是全面布局的一个重要方面。 　　技术交流结束后，傅伯杰进行了总结发言，表示资环局、高技术局和基础局要按照院领导的要求，为大家组织、搭建交流的平台，进一步加强专家层面上的沟通与交流，稳步有效的提升我院资环领域的科技水平与创新能力。