绘出南海深处“藏宝图”——中国海油深海深层地震数据成像处理技术攻关纪实

  2月19日，凌晨3时的机房，敲完最后一行代码，中国海油所属中海油田服务股份有限公司（以下简称“中海油服”）深海深层地震数据成像处理技术研发团队负责人刘金朋如释重负。

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  此时，最后一批超深水三维地震数据处理完毕，大屏幕上，我国南部某海域3000米深处的地层，如同褪去面纱般清晰地浮现在众人眼前。

  随着数据清洗、融合处理、建模成像等一系列工作结束，2月28日，中国海油宣布，首次完成珠江口盆地2600平方千米三维地震数据全部成像处理，刷新了国内对3000米水深海底地层构造的理论认知，填补了中国海油对深海深层三维地震勘探数据处理的空白，为我国深远海勘探开发提供了坚实支撑。

  清除深海噪声

  在深海地震勘探中，科研人员通过观测和分析人工地震波在地下传播反射回来的信号，构建出海底地层三维模型，探测隐藏其中的油气资源。

  但这些信号中含有大量环境噪声与地层干扰波，清除信号里的噪声，是地震数据成像处理的第一步。刘金朋笑道：“没想到，第一步就是一个‘下马威’。”

  一开始，团队成员、中海油服资深数据处理工程师钟明睿沿用了传统噪声压制方法。折腾许久后，屏幕里的成像显示，小范围的常规噪声有所改善，但影响最大的复杂绕射多次波几乎纹丝不动。

  十多天过去，数据降噪工作毫无进展，钟明睿失望至极。他意识到，惯用技术已经对付不了这只来自深海的噪声“怪兽”。

  3000米水深之处，海底地层经过多期构造运动叠加，犹如被揉皱后又展开的“千层酥”，地质构造异常复杂，产生的绕射多次波反复干扰有效信号。

  “物探船获取的原始信号数据有效率不到10%，必须要找新路子。”刘金朋语气坚定，“我们要将攻坚重点放在抑制主要干扰噪声——复杂绕射多次波上。”

  如何实现？攻关过程中，计算机专业出身的钟明睿首先想到了人工智能。该技术高度依赖大规模数据，而物探船已采集的海量地震数据，恰好满足这一关键条件。

  反复试验后，团队将目标检测网络、字典特征学习与多次波压制等技术融合创新，开发出全球首创基于人工智能的残余绕射多次波衰减技术。

  “快速、准确是这一技术的两大优势。”钟明睿说，“通过模型训练，算法如同拥有了敏锐的‘听觉’，可在0.1秒内完成信号分类与筛选，在海量数据中精准定位复杂绕射多次波。”

  经测试，经该技术处理后的深海复杂地质区域地震数据，有效信号清晰度提升了30%。

  合成地层构造

  在利用人工智能技术最大可能去除噪声后，研发团队面临的另一个棘手问题是如何提高数据的精度。

  “这就相当于要把标清画质处理成高清画质，以便让地层构造更清晰地呈现出来。”钟明睿解释。

  物探船作业时，利用拖缆产生地震波，对海底地层进行“CT扫描”，并实时完成震源和检波点数据采集。

  但由于地震波穿透力有限，地层中关键构造细节容易丢失。深海深层成像宛如“透过毛玻璃看星空”，如何提高数据精度一直是地震数据采集与处理中的一大难题。

  此前，在海洋勘探项目中，团队多采用宽频处理技术来提升数据精度。但这次3000米超深水地层构造成像，又向他们发起了新挑战。在这个深度，地层构造剧变导致信号严重衰减，传统频段拓展方案全部失效。

  难题背后是物理定律的桎梏——地震波在向地下传播时，高频成分难以穿透致密岩层。直接处理采集到的数据，很难描绘出地层整体构造。

  “能不能将同一区域获取的数据拆分开，从不同频段、不同维度去构建地层构造？”多次头脑风暴后，有人突发奇想，“这就犹如一个人看不清一座山的全貌，那就一群人从不同方向去看这座山，然后大家一起，一笔一笔勾勒出山的形状。”

  在这一思路的启发下，团队另辟蹊径，提出宽频信号多维重构理论，开发出智能频带融合算法，将宽频段信号精细处理后，再像拼图般精准合成。

  攻关最胶着时，团队成员在机房连轴转，测试了200余组参数组合。当那组最佳参数组合输入系统时，屏幕渐渐闪现出清晰的地层影像。

  “成了！”刘金朋激动得嗓音沙哑。数据显示，新技术让地震波地层识别能力从50米提升至25米，数据分辨率较之前提升60%。

  推演数据影像

  获得高质量清晰数据后，如何利用这些数据科学建模，反向推演出海底真实状况成为数据成像的关键一步。

  “传统建模依赖勘探井的井孔数据作为‘锚点’，但我们勘探区域内一口井都没有，基础地质资料也寥寥无几。”团队成员樊小意告诉记者，更棘手的是，深达3000米的海底地层变化剧烈，1%的误差就会导致后期钻探时，钻头偏离目标数百米。

  缺乏钻井数据校正，团队构建的模型就像是空中楼阁。研发一度陷入僵局。

  没有头绪时，大家只能查阅海量文献，多方请教行业专家。

  机房里，堆积如山的行业前沿文献被团队成员反复翻阅；线上线下，与权威专家交流座谈、技术研讨不停歇；会议室白板上，密密麻麻写满了各种思路和方案。

  经过无数次论证与推演，团队开启了创建高精度速度模型的征程。通过对地震数据的深度挖掘，他们逐步构建起准确的速度模型。这个速度模型就像是一把精准的尺子，能够精准测量地震波在地下传播的速度变化，从而推断出不同地层的结构差异。

  随着模型的不断优化，地层的褶皱、断层以及潜在的油气储层位置变得越来越明晰。“快看，这里很可能就是一个大型油气储层！”樊小意激动地指着屏幕喊道。

  这套无井深水新区建模处理解释一体化方案，为复杂构造带圈闭评价提供了可靠依据，打开了我国深海油气勘探新空间。那些曾被视作不可解读的波纹曲线与数据，正“演绎”出可能蕴藏超深水油气田的宝藏脉络。

  今年的政府工作报告提出，开展新技术新产品新场景大规模应用示范行动，推动商业航天、低空经济、深海科技等新兴产业安全健康发展。

  “此次3000米深海深层处理成像技术攻关的历练让大家坚信，自主创新技术一定能破译更多深海‘密码’。”展望未来，刘金朋信心满满，“我们将继续锚定深水深层勘探领域，攻坚克难，为我国深海科技创新贡献力量。”（记者 操秀英）