信息化背景下地震處理技術(shù)的一些發(fā)展趨勢及對策探討

邱鐵成， 焦敘明， 李 欣， 謝 濤， 李永超

(中海油服物探事業(yè)部， 天津 300451)

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信息化背景下地震處理技術(shù)的一些發(fā)展趨勢及對策探討

邱鐵成， 焦敘明， 李 欣， 謝 濤， 李永超

(中海油服物探事業(yè)部， 天津 300451)

基于信息化對地震處理技術(shù)影響的認識，結(jié)合實例分析，總結(jié)了地震處理技術(shù)的一些發(fā)展趨勢及對策，具體從四個方面對信息化背景下地震處理技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了探討，即技術(shù)理論基礎(chǔ)的擴展、技術(shù)的交叉融合發(fā)展、海量資料中有效信息的提取、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)管理的信息化。最終認為，深入認識信息化背景下地震處理技術(shù)的一些發(fā)展趨勢，有利于把握處理技術(shù)未來發(fā)展方向、明確未來工作重點。

地震處理； 信息化； 發(fā)展趨勢； 對策； 交叉融合

0 引言

信息化指的是社會經(jīng)濟的發(fā)展，從以物質(zhì)與能源為經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的重心，向以信息為經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的重心轉(zhuǎn)變的過程。進入21世紀(jì)，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算等為代表的新一代信息技術(shù)掀起了一場全新的科技革命，從大的戰(zhàn)略方面來說，國家根據(jù)工業(yè)和科技發(fā)展的需要，提出了信息化和工業(yè)化相融合的發(fā)展戰(zhàn)略。

從具體方面來說，隨著信息化的不斷發(fā)展，人們的工作、生活、學(xué)習(xí)等各方面都在不斷地隨之發(fā)生改變，各類學(xué)科之間、技術(shù)之間的界限變得更加模糊，作為傳統(tǒng)能源工業(yè)的石油勘探領(lǐng)域，包括地震處理技術(shù)在內(nèi)的各類物探技術(shù)也在逐步向融合化、信息化的技術(shù)發(fā)展方向推進，尤其是隨著網(wǎng)絡(luò)期刊、電子書籍、會議交流等信息傳播媒介種類的不斷增加，處理技術(shù)發(fā)展的深度和廣度在迅速提升。

信息化使得大量處理研究人員能夠緊跟國際前沿技術(shù)，并將其應(yīng)用到各類生產(chǎn)實踐中，從而及時指導(dǎo)地震資料處理、改善資料品質(zhì)。 目前研究較熱門的疊前深度偏移技術(shù)，大量科研及生產(chǎn)機構(gòu)都在深入研究[1-9]，段鵬飛等[6]針對典型的橫向各向同性(TI)介質(zhì)，根據(jù)深度域構(gòu)造成像與偏移速度分析的需要，研究了基于射線理論的局部角度域疊前深度偏移成像方法；吳幫玉等[7]將局部余弦基小波束波場分解、傳播與觀測系統(tǒng)沉降法疊前深度偏移相結(jié)合，推導(dǎo)了源-檢波器觀測系統(tǒng)沉降法傳播算子；謝飛[8]等研究了高斯射線束疊前深度偏移成像方法。就目前而言，從信息化的角度對地震處理技術(shù)的發(fā)展趨勢的研究明顯不足，這里將結(jié)合以往的相關(guān)處理工作經(jīng)驗，具體從四個方面對信息化背景下地震處理技術(shù)的發(fā)展趨勢進行探討，并針對這些方面提出相應(yīng)對策。

1 處理技術(shù)的一些發(fā)展趨勢及對策

1.1 技術(shù)理論基礎(chǔ)的擴展

1.1.1 特點

處理技術(shù)的信息化發(fā)展趨勢之一是其理論基礎(chǔ)在不斷更新擴展，一些過時的理論逐漸被舍棄，如偏移成像方面，疊后偏移理論本身無法解決傾斜界面情況下共反射點疊加的問題，從而降低了橫向分辨率，該理論基本被疊前偏移理論取代，近些年，疊前深度偏移、逆時偏移技術(shù)的不斷嘗試及應(yīng)用有效地促進了疊前偏移理論的發(fā)展。在信息化背景下，處理技術(shù)理論基礎(chǔ)的范圍更寬泛、相關(guān)技術(shù)間理論基礎(chǔ)的聯(lián)系更緊密，出現(xiàn)相互融合發(fā)展的特點，如GPU技術(shù)與逆時偏移技術(shù)的結(jié)合[10-14]有力地促進了計算科學(xué)與地球物理學(xué)的交叉融合。

1.1.2 對策

1)處理人員理論基礎(chǔ)的完善。信息化發(fā)展要求重視處理技術(shù)的理論基礎(chǔ)，在面對復(fù)雜的處理問題時，扎實的理論基礎(chǔ)對處理員有重要指導(dǎo)作用。具體而言，從處理問題的接觸，到處理方法、技術(shù)的試驗，再到形成解決問題的思路，需要處理員自身對問題有獨立思考的能力、能不斷領(lǐng)悟并形成一套正確認識問題的模式，提高解決處理難題的研究能力，在這個過程中，理論基礎(chǔ)的完善(包括物探、地質(zhì)、計算機等多學(xué)科)對創(chuàng)造性解決問題有重要意義，它不僅強調(diào)物探基礎(chǔ)的重要性，也強調(diào)了知識體系的完整性，在解決問題的過程中才能不斷加深對處理工作的認識，否則就只是操作處理軟件、熟悉流程，認知能力有限，一旦遇到非常規(guī)處理問題，則無法觸類旁通、找到根本原因，對技術(shù)的創(chuàng)新更是無從談起。

另外，處理思維能力也屬于理論基礎(chǔ)的范疇，而且是更重要的理論基礎(chǔ)，面對處理難題，有意識地自我訓(xùn)練解決問題的思維能力，理清問題中各要素間的因果聯(lián)系，進而找準(zhǔn)解決問題的突破口。

2)不同專業(yè)人員的溝通交流。信息化決定了處理技術(shù)的開放性，物探、地質(zhì)、系統(tǒng)維護等人員很容易通過各種途徑的學(xué)習(xí)，對彼此掌握的技術(shù)有一定程度的認識，同時從自身的視角可以更好地發(fā)現(xiàn)對方的不足，在理論基礎(chǔ)等方面互相學(xué)習(xí)、優(yōu)勢互補。在面對復(fù)雜的處理問題時，僅依靠自身能力及經(jīng)驗明顯不夠，要想形成解決問題的完整思路，需要大家不斷溝通、合作，知識、經(jīng)驗、技巧的碰撞才能得到靈感，并能彌補信息不對稱造成的不足，進而完善解決問題的思路。

例如在速度分析方面，需要投入更多的時間進行細致研究，不同的地質(zhì)認識對速度場的解釋影響較大，與地質(zhì)人員進行有效溝通以強化對研究區(qū)的地質(zhì)認識，條件允許情況下與地質(zhì)人員共同解釋速度場，這在地質(zhì)復(fù)雜區(qū)和重要目標(biāo)區(qū)會取得明顯效果。將經(jīng)過細致調(diào)整后的速度場進行偏移，然后輸出速度線，經(jīng)過多次反復(fù)的速度迭代分析，形成了更精確的速度場，這使得新處理資料(圖1)在花狀斷層區(qū)比老資料成像更清楚、合理，地層的接觸關(guān)系更可靠。

圖1 珠江口盆地A區(qū)塊相同測線新老偏移速度場疊加剖面對比

1.2 技術(shù)的交叉融合發(fā)展

1.2.1 特點

在信息化的背景下，處理技術(shù)與其他技術(shù)間的聯(lián)系越來越緊密，技術(shù)間的界限更加模糊，例如，一個區(qū)塊的偏移成像結(jié)果不僅與處理方法有關(guān)，更與數(shù)據(jù)采集因素密切相關(guān)，為提高各向異性、復(fù)雜構(gòu)造情況的成像效果[15]，應(yīng)當(dāng)從偏移方法、觀測系統(tǒng)等多方面綜合考慮，加強技術(shù)間的聯(lián)合應(yīng)用。

1.2.2 對策

1)提高綜合技能 。對處理人員來說，要注重各項處理技能的訓(xùn)練，掌握理論基礎(chǔ)是動腦能力的訓(xùn)練，掌握處理軟硬件資源(包括處理軟件的熟練操作、軟硬件設(shè)備的有效配置、計算機系統(tǒng)的熟悉掌握等)，則是對動手及動腦能力的訓(xùn)練。另外，還包括其他各種處理技術(shù)、方法等。各項技術(shù)本身都有其局限性，尤其是一些常規(guī)技術(shù)在長期的應(yīng)用中其缺點不斷顯現(xiàn)，而很多新技術(shù)通常包含著新思路，處理工作中應(yīng)當(dāng)重視新技術(shù)的應(yīng)用及經(jīng)驗積累，在面對不同的處理難題時才會有更多的處理思路，有時會起到意想不到的效果。圖2是渤海灣盆地B區(qū)塊常規(guī)資料與OBC采集處理資料對比圖，對比可見，采用新的采集及處理技術(shù)后使得資料成像質(zhì)量有了較大提高，成像模糊區(qū)變得更清晰，地層內(nèi)部信息更豐富。

圖2 渤海灣盆地B區(qū)塊常規(guī)資料與OBC采集處理資料對比

2)重視處理思路。盡管處理技術(shù)向交叉融合方向發(fā)展，對綜合技能的要求也更高，但從根本上來講，處理的任務(wù)是得到更高品質(zhì)的資料，因此如何熟練掌握、靈活應(yīng)用好這些綜合技能至關(guān)重要，這就需要重視處理思路，可以將各類技術(shù)按功能進行分類管理、按適用范圍進行合理搭配，針對不同的處理目的采用相應(yīng)的技術(shù)組合，進而形成幾種處理思路，在大量試驗的基礎(chǔ)上對處理思路進行優(yōu)選。表1總結(jié)了海洋地震資料的典型噪音類型及去噪思路，去噪思路的劃分借鑒了以往的去噪經(jīng)驗，并針對不同資料進行了相應(yīng)試驗，在具體的處理工作中可以選擇相應(yīng)思路或者將這些思路靈活搭配形成組合思路，以取得最佳去噪效果為目的。

表1 海洋地震資料的典型噪音類型及去噪思路

1.3 海量資料中有效信息的提取

1.3.1 特點

信息化背景下，有關(guān)地震處理的各種技術(shù)、方法、思路、經(jīng)驗等信息量越來越多，信息的獲取范圍更寬泛、獲取方式更靈活，其他研究領(lǐng)域中具有借鑒意義的方法、思路，也可以作為處理工作的有益參考，因此對有效信息的鑒別提取變得越來越難。分析認為，可以從信息獲取途徑的優(yōu)選及信息的分類利用兩方面入手解決該問題。

1.3.2 對策

1)信息獲取途徑的優(yōu)選。信息獲取途徑的優(yōu)劣決定了信息的質(zhì)量，信息的獲取是要花功夫去搜集、挖掘的，得來的信息要盡可能真實可靠，這就需要對信息獲取的途徑進行選擇，例如，從處理經(jīng)驗豐富的專家那里獲得的處理經(jīng)驗比一般處理員那里準(zhǔn)確度、說服力更高；某項新技術(shù)的理論和發(fā)展思路等信息應(yīng)優(yōu)先選擇在該領(lǐng)域研究較領(lǐng)先的科研機構(gòu)中獲?。荒稠椥录夹g(shù)的應(yīng)用效果等信息應(yīng)優(yōu)先選擇在該方面實踐經(jīng)驗豐富的生產(chǎn)單位中獲取。以上這些是相對可靠的獲取信息的間接途徑，如果時間等方面允許，應(yīng)花一定精力多搜集原始信息，原始信息中包含更多可供研究的對象，有些甚至能直接影響研究結(jié)果，間接得來的信息中，這些對象可能被弱化或去除了。

目前來看，信息化的重要特點之一是人們在信息提取的途徑上越來越依賴于網(wǎng)絡(luò)媒介，書籍等紙質(zhì)媒介使用頻率變少了，這改變了人們的研究習(xí)慣，網(wǎng)絡(luò)媒介獲取信息具有快捷性、及時性的優(yōu)點，但對處理研究人員來說則不能只看重這一點，應(yīng)優(yōu)先考慮信息的質(zhì)量，選擇從重要學(xué)術(shù)期刊等專業(yè)資料中獲取信息，避免選擇一般報刊、百科搜索等證據(jù)來源不足的渠道。

2)信息的分類利用。信息時代，在地震處理方面，即使通過信息獲取途徑的優(yōu)選，獲取的有效信息也是海量的，若將這些有效信息不分主次地全部利用是不可能的，應(yīng)將這些有效信息進行合理的分類，在面對不同的處理問題時，按重要性依次采用相應(yīng)的有效信息來快速解決問題。

不同的外部條件下，面對同一問題，需要的有效信息的重要性是不同的，最重要的信息應(yīng)優(yōu)先考慮和應(yīng)用，相反若將一般信息當(dāng)作最重要信息優(yōu)先應(yīng)用，必然造成結(jié)果的偏差。表2是不同條件下相鄰區(qū)塊拼接問題的有效信息重要性劃分，由此可見，當(dāng)相鄰區(qū)塊資料信噪比相差大時，提高信噪比是首要考慮的信息，除了考慮去噪方法外，還可考慮用疊后拼接方案來改進拼接效果，在能量、相位、頻率匹配的時窗選擇上，也應(yīng)選擇信噪比接近的范圍，可見，有效信息A影響甚至決定了B和C的應(yīng)用。

表2 不同條件下相鄰區(qū)塊拼接問題的有效信息重要性劃分

1.4 數(shù)據(jù)及系統(tǒng)管理的信息化

1.4.1 特點

隨著地震探區(qū)采集、處理工作量的累積，地震資料的數(shù)據(jù)量越來越大，大數(shù)據(jù)量的存儲、傳輸、分析等工作也越來越難，對某一特定區(qū)塊而言，可能有三套以上不同年度采集或處理的數(shù)據(jù)，新、老數(shù)據(jù)內(nèi)部均蘊藏著多種有潛在價值的信息，因此需要對這些數(shù)據(jù)進行信息化科學(xué)管理，為新老地震資料對比等方面研究做好鋪墊。集群計算機系統(tǒng)是目前地震處理的主流平臺[16]，隨著疊前深度偏移等新技術(shù)的成熟，對數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、運算要求更高，集群系統(tǒng)的配置規(guī)模在不斷擴大，這也要求對該系統(tǒng)體系架構(gòu)進行科學(xué)管理和維護。

1.4.2 對策

1)強化數(shù)據(jù)管理技術(shù)。地震勘探已進入大數(shù)據(jù)時代，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸、分析等方面表現(xiàn)出效率低、效果差等缺點，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)據(jù)挖掘等前沿技術(shù)[17-19]對物探大數(shù)據(jù)管理有重要意義，例如，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以幫助搭建科學(xué)合理的云計算平臺，從而快速提升海量數(shù)據(jù)組織、運算的效能；運用聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)挖掘方法可以對海量地震數(shù)據(jù)進行高效分析、快速挖掘有用信息。

2)提高集群系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運算效率。提高集群系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運算效率是數(shù)據(jù)信息化科學(xué)管理的基礎(chǔ)，要達到這點，需要對系統(tǒng)中的計算節(jié)點、I/O節(jié)點進行優(yōu)化配置，找到制約系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問題及解決辦法，例如，針對目前制約系統(tǒng)性能的I/O瓶頸問題，可以選擇合適的并行文件系統(tǒng)應(yīng)用到實際的地震處理系統(tǒng)中[20-21]，提高 I/O 效率。

由于集群系統(tǒng)包括高性能節(jié)點、高性能網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、并行編程環(huán)境、應(yīng)用程序等多個部分，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運算效率的提高首先取決于如何將這些部分進行最優(yōu)化配置，以組成高性能的集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其次，提高各部分本身的性能，例如，近幾年CUP/GPU協(xié)同并行運算技術(shù)日益成熟[11-12]，在計算量大、并行化較強的疊前深度偏移等方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，大幅提高了集群系統(tǒng)的運算效率。

2 結(jié)束語

1)作者從技術(shù)理論基礎(chǔ)的擴展、技術(shù)的交叉融合發(fā)展、海量資料中有效信息的提取、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)管理的信息化四個方面，探討了信息化背景下地震處理技術(shù)的一些發(fā)展趨勢，并提出了相應(yīng)對策。

2)認識信息化背景下地震處理技術(shù)的一些發(fā)展趨勢，能夠幫助把握處理技術(shù)未來的發(fā)展軌跡，跟蹤與捕獲前沿研究問題，對今后處理工作的安排有一定借鑒意義。

3)隨著信息化水平的不斷提高，其對處理技術(shù)的影響會更加深遠，有待研究人員在此方面進行更進一步的研究。

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The information development trend and countermeasures of seismic data processing technique

QIU Tie-cheng， JIAO Xu-ming， LI Xin， XIE Tao， LI Yong-chao

(Geophysical-China Oilfield Services Limited，TianJin 300451，China)

Based on understanding of information effect on seismic data processing technique, combined with case analysis, the seismic processing technology information development trend and countermeasure are summarized. Specifically, information development trend of processing technology is discussed from four aspects: extension of seismic processing theory, integration development of seismic processing technology, effective information extraction from mass data and information management of data and the system. Finally, by deeply understanding the information development trend of seismic data processing technique, it can help grasp the future direction of seismic processing technology development and understand future work's focus.

seismic data processing； information； development trend； countermeasures； integration

2014-08-26 改回日期：2014-11-12

邱鐵成(1983-)，男，碩士，研究方向為石油物探處理技術(shù)及方法，E-mail:qiutch001@163.com。

1001-1749(2015)04-0512-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.04.16