随着油气勘探进程不断深入，勘探目标逐渐向超深层、深水、非常规油气延伸（贾承造等，2023；徐旭辉等，2023），面对日趋复杂的油气勘探对象，地球物理勘探技术得到了快速发展。地震勘探是应用最广泛的地球物理勘探方法，通过地震勘探方法获得的地球物理信息可以了解地下构造，确定潜在的油气分布范围。针对陆上高难度探区，“两宽两高”即宽方位、宽频、高密度、高覆盖地震采集技术正在形成（赵邦六等，2024），“自动化、智能化、绿色化”装备和技术是未来地震勘探的发展方向（李晓光等，2023）。地震数据采集是油气勘探工程中的首要工序，涉及到采集装备的选择与技术方法设计，地震采集装备的迭代升级推动着勘探技术的发展，装备性能影响到数据资料质量、采集效率和施工成本。适用性强的物探技术、工程工艺是油气勘探发现与突破的基本保障，也是降低油气发现成本的根本途径（郭旭升，2022）。EAGE（European Association of Geoscientists and Engineers）年会和IMAGE（The International Meeting for Applied Geoscience & Energy）会议是国际著名的两大油气交流盛会，会议发布的技术及成果具有充分的广泛性、代表性和先进性

欧洲地质学家与工程师学会即EAGE是总部位于荷兰乌得勒支市的一个国际性学术组织，成立于1951年。EAGE致力于地球科学与工程技术的应用与开发，技术创新，以及学术交流与合作。EAGE年会每年举办一次，由于疫情原因，2023年第84届EAGE年会是疫情放开后召开的首次国际地球物理勘探技术盛会，年会围绕“共建可持续未来”这一主题开展，超过6000名地球物理学家和业界人员，举行了地震采集、数据处理、反演解释及时移地震等多个专题讨论；发表了830篇论文和近200张展板。

IMAGE会议为应用地球科学与能源国际会议的简称，是地球科学和能源行业研究者的著名国际交流平台，会议旨在发布解决方案及最新实践应用成果，分析行业挑战并制定未来发展战略。2023年8月28日至9月1日，第三届IMAGE会议在美国休斯敦举办。本次大会报告共1000余个，发布文章400余篇，地震勘探技术领域文章共180篇。

笔者等重点关注了这两大国际会议发布的地震勘探装备、陆上采集技术、海上采集技术最新技术进展，分析了当前地球物理技术发展趋势，以期为今后相关领域的研究提供参考。

1 地震勘探装备新进展

自1845年，Mallet进行了人工激发地震测量地震波速度实验，地震勘探方法的研究拉开序幕。1922年，明特罗普地震勘探公司组建了两支地震队，采用机械式地震仪在墨西哥地区正式开始了地震勘探（陆基孟，1993）。20世纪50年代后地震勘探装备的研发进入飞速增长阶段，突破性的进展层出不穷：野外采集系统逐渐成熟，从电子管光电照相记录地震仪、模拟磁带记录地震仪，到数字记录地震仪；可控震源的研发拓展了地震勘探新思路（陈玉达等，2020）。21世纪初期，摆脱有缆束缚、可自主记录地震数据的节点设备开始出现。近几年，各石油公司推出了各类新型节点仪器如雨后春笋般涌入市场。地震勘探装备的迭代推动着采集技术的发展，为深入复杂地质目标勘探创造了条件。

1.1 陆上节点系统

陆上节点相比有线检波器的最大优势就是摆脱了线缆的束缚，采用GPS授时和定位、实时存储实现了自主记录采集数据（史子乐等，2019）。目前，节点仪器已成为陆上采集主流仪器，向着智能化、集成一体化、小型化、轻型化、实时传输监控方向加快发展，总体呈现以下趋势：一是体积越来越小、重量越来越轻；二是续航能力逐渐增强，电池技术和功耗管理技术的不断提高，推动了节点仪器续航能力不断增强；三是节点质控能力逐渐成熟，节点无桩号部署及回收应用技术趋于成熟，从人工、车载，到无人机等，全过程、全方位、多视角的节点单元质量控制正在形成；四是软件功能逐渐完善。节点应用软件和数据切割软件功能日臻成熟、集成度逐渐提高，用户体验越来越好；五是随着节点成本的降低和易用性提高，低成本和高质量的新一代节点正加速实现其在碳封存与利用、地热储层开发、碳氢化合物勘探、矿产勘探、结构监测、火山活动监测等新兴领域的应用。

美国地球空间技术公司（Geospace Technologies，GEOS）是目前世界上最大的节点采集系统供应商。其陆上地震勘探数据采集系统主要为GCL、GSB和GSX节点采集系统。GCL由节点采集单元、无线充电柜及软件系统组成，内置检波器及电池，外部没有任何接口。GCL1采用24-bit模数转换芯片，可连续工作60 d；其三分量版本（GCL-3）使用了10 Hz三分量检波器，可连续采集40 d，体积和质量略微增加。

STRYDE是由英国石油公司（British Petroleum，BP）公司联合俄罗斯石油公司（Rosneft Oil）和西方奇科（WesternGeco）研发的陆上节点。每个节点重量仅约150 g，是至今世界上体积最小、重量最轻的自主记录式陆上地震采集节点设备。STRYDE节点具备内置电池和检波器，采用商业化的公共组件来减少节点开发成本和时间，将成本降低到约100 USD。其续航时间为28 d，采样率为2 ms，内置压电加速度检波器，频带范围扩大到了1~125 Hz，有利于高保真记录地震信号，改进资料信噪比。采用密封外壳结构，无外露接头，符合IPX8防水等级标准（10 m水深，72 h）。

当前市场上节点仪器研发与生产厂商数量迅速增加，节点仪器产品多种多样，在产品功能、技术性能以及野外生产适应性方面差异明显，但核心部件“同质化”严重，关键技术性能和价格等方面没有出现革命性变化。面对高密度、高道数地震勘探作业需求，节点仪器总体向轻型化、高续航、强质控方向发展。

1.2 海底节点系统

海洋地震采集装备经历了从拖缆到海底电缆，再到海底节点的发展过程。海底节点（Ocean Bottom Node，OBN）地震勘探就是将地震仪通过水下机器人直接布放在海底，地震仪自备电池供电，震源船单独承担震源激发任务，OBN自主记录数据后，水下机器人回收OBN，完成采集任务。OBN勘探技术具有超大道数四分量地震信息采集、布设灵活等优势逐渐成为海洋勘探的主流装备。

针对目前海底部署和回收节点操作复杂问题，蓝海地震服务公司（Blue Ocean Seismic Service）提出了一种适合长航时、完全自主和自定位的节点采集系统（Mancini et al.，2023）。该系统可以消除震源船等待时间并实现OBN连续滚动，进而不间断采集进程，大幅提高生产效率。这种新型采集系统开发设计涵盖自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）、AUV部署、管理、耦合、承受能力、功耗和航行器的自主性设计（导航、转向、着陆、记录、重新定位、浮出水面）。AUV通过智能管理，无需外部干预实现了独立行动和高度自动化反应，能够直接进行水下和水面指令通信。通过表面声学通信网络提供额外的定位信息，每个单元可自主计算并持续优化其轨迹，以到达预定的海底位置。地面基础设施包括声学通信和舰队管理系统，可确保高效的协调和运营。主船是控制和通信的海上中央站点，包含发射回收系统、AUV存储充电以及数据收集和处理设施。小型无人水面舰艇（Unmanned Surface Vessel，USV）作为水面—水下通信网关，可通过水体为AUV提供水下导航支持。

传统的OBN勘探处理需要将节点从海底收回，提取数据、再由计算机进行室内处理，完成地震成像的周期很长。按需式海底节点（OD OBN）理论上可实现在节点上处理地震数据。因每个节点都记录了成像所需的所有数据，而完整图像由所有单个节点图像叠加生成，单个节点图像则通过声学方式传送给USV，而不需要AUV。目前该节点的自动储层成像功能的实现面临工作流程、功率、计算等技术障碍。OD OBN节点系统包括永久性节点、节点控制系统以及使用多用途水下下潜器采集数据。无需干预可自主运行5 年，记录500 d的主动或被动地震数据。

目前壳牌公司（Royal Dutch Shell Group of Companies）设计了圆柱形节点和管状节点。圆柱形外壳包括3个部件（壳体、盖子和支架），管状外壳需要组装的部件较多，二者均具有良好的耦合能力和抗高压能力。经测试管状节点因封闭性更好、易装配、成本低等特点进入试生产环节，尺寸为长59 cm、宽63 cm、高26.5 cm，质量65 kg。

目前，OBN海底节点采集系统已经成为海上采集的主流仪器，向着长续航、智能化、低成本方向发展。近期热点研究问题集中在海底节点部署回收问题和节点数据自动回收成像的问题上。

1.3 可控震源装备

可控震源作为一种地震勘探信号激发设备，在石油勘探中具有施工成本低、安全环保、施工灵活、激发信号可人为控制等优点。随着可控震源应用逐渐广泛，油气勘探开发的不断深入，地质目标越来越复杂，各种复杂地质问题以及工程难题对可控震源装备提出了更高的要求。近期可控震源装备的研发重点集中在：可控震源的适应性研究，提升可控震源宽频高效采集技术在复杂探区的应用范围；可控震源通讯技术研究，提升复杂地表远距离通讯能力；完善可控震源高效宽频地震采集配套技术，包括自主激发系统的研制、导航系统的完善、可控震源工作软件的开发等。

为提高可控震源在复杂探区的适应性，中国石油东方物探公司（Bureau of Geophysical Prospecting，BGP）推出了BV06T新型可控震源，其以体积小巧、动作灵活为特点，适用于特殊路段的地面勘探。BV06T的设计考虑到了环保和效率，能够在不干扰养殖活动的同时，完成高质量的地震数据采集。夜间工作时，可减少对周围环境的影响。在冀东南堡凹陷的三维勘探项目中，BV06T可应对复杂地形和养殖池区域的挑战，避免对环境的干扰。2天时间，BV06T完成了310个点位的勘探，获取了高质量的地震数据。

国际上各油公司积极提升可控震源的施工效率，注重震源、节点与采集系统的高效配合。Sercel新推出了528TM陆地采集系统和VE564TM电控箱体。528TM系统是基于广泛应用的508XT的新一代产品，具有轻量化、低功耗的特点，能够使用太阳能供电，适用于各种规模的地震采集项目。VE564TM电控箱体可以集成到528TM系统平台中，并与WiNG无线系统高效配合。这一组合取得了较好的应用效果，通过生产效率仪表盘等决策工具可优化震源组的管理，减少停工时间，提高生产效率。

陆上可控震源装备总体向高精度、宽频、低畸变、大吨位的方向发展。面对更高精度、更高密度的勘探技术更新需求，可控震源激发能量、信号精度、低频激发以及高频激发等技术瓶颈亟需突破。

2 地震采集技术新进展

地震勘探始于19世纪中期，Mallet进行了人工激发地震测量地震波速度实验，地震勘探方法的研究拉开序幕；1921年，俄克拉荷马州北部地区进行了首次反射波地震勘探试验，使用炸药作为震源，地震仪记录地震波；20世纪中期，反射法勘探发展十分迅速并逐渐应用成熟；20世纪70年代以后，随着多次覆盖技术、2D及3D地震采集技术的研发，现代地震勘探由构造勘探向岩性勘探方向发展。地震采集技术的迭代突破为超深层、复杂构造的油气资源开发提供了可能。

从2023年EAGE和IMAGE会议论文来看，地震采集技术按采集环境可分为陆上采集技术和海上采集技术，研究热点集中在观测系统设计、可控震源高效采集技术、正演模拟、压缩感知技术等方面。国际各地球物理公司积极探索各项采集技术在不同区域的应用效果，总结技术实践经验，为技术研发人员后续研发提供了思路。

2.1 陆上地震采集技术

陆上地震野外采集由地震队实施，经测量、激发和接收获得原始地震记录数据的油气勘探方法，根据陆上各工区施工条件不同确定具体试验内容，涉及到的主要技术包括观测系统设计、激发和接收技术等。以中国东部勘探区为例，陆上地震采集技术历经了3个发展阶段：1998年以前，勘探目标为寻找中浅层规模较大的简单构造油气藏，采用二维或三维地震勘探，观测系统设计相对简单，炮道密度一般低于20万道/km²。1998年至2015年，以进一步挖掘早期勘探区域的资源潜力为目标，小面元、高覆盖次数的高精度三维地震采集成为主流勘探技术，炮道密度居于20~100万道/km²。2015以来，精细刻画断裂和油气圈闭使行业处于高密度地震勘探探索阶段，采集技术以更小面元、更高覆盖、单点接收为特点，炮道密度普遍高达100~500万道/km²（郭旭升等，2022）。从两大国际会议来看，随着勘探难度不断加大，采集技术逐渐成熟形成以“提高目的层成像精度”为核心的地震采集理念。

2.1.1 陆上采集观测系统设计

目前，提高复杂构造地区、高原—山地地区等极低信噪比地区的资料成像质量的观测系统设计方法成为研究热点。柴达木盆地北缘地区是典型的双复杂构造地区，覆盖有极厚的干松堆积表层，地下深部侏罗系地层深度达1.5×10⁴ m，原始数据信噪比极低，导致弱反射和深部大断层成像不清。BGP采用高密度线束三维观测系统，抑制了散射噪声，提高了深部复杂结构成像信噪比；超长排列记录+低频阵列组合扫描的方式，提高了侏罗纪深部地层的弱反射信息和能量；小组合+全节点的方式保护了侏罗纪深部地层的弱高频信息。通过应用上述技术措施，新获取的三维可控震源数据质量有了很大提高，侏罗纪及其断层构造的成像结果更加清晰，在盆地底部埋藏最深的凹陷中，清晰的看到了侏罗系与上下地层的接触关系以及侏罗系内部反射结构的变化（Wu Yongguo et al.，2023）。

观测系统设计在降低采集脚印方面获得有效突破。采集脚印是三维地震勘探中的一种噪声，传统地震勘探项目面临浅层调查因设备密度要求高、采集脚印大等问题导致的高分辨率地下成像困难。加拿大劳伦森大学（Laurentian University）采用5D插值算法对实际三维地震抽稀，研发的新型观测系统（线性类型，如蜿蜒或正弦）可有效减小地震勘探采集脚印（Naghizadeh et al.，2023）。通过增加线性观测系统接收密度，确保与传统观测系统相当，从而获得相当的信噪比，且数据集适用于AVO兼容处理和叠前分析。结果表明相对道密度为10.0的G7“之”字形观测系统与相对道密度为10.5的G2正交观测系统相比，采集足迹和伪迹较少；“之”字形观测系统替代传统正交观测系统，成功减小了地震采集脚印，且保持了数据质量；在地震数据解释中表现出更好的声波阻抗、纵波/横波速度比和密度的估计等优势。

目前观测系统设计技术进展以面向地质目标为主，在平衡经济与地质效果的基础上，观测系统设计方案为复杂区油气勘探高精度成像提供了保障。

2.1.2 可控震源高效采集技术

在国际油公司进一步降低单位面积勘探投资、国际物探公司进一步压缩单位面积施工成本的市场背景下，DS³/DS⁴等高效采集技术已逐渐不能满足勘探要求。虽然ISS独立同步扫描方法生产效率高，但数据混叠严重、资料品质差。为此，将宽频扫描信号设计和高效采集技术融合成为近期重点研究方向。

为解决混合采集方法效率低下的问题，阿布扎比国家石油公司（Abu-Dhabi National Oil Company，ADNOC）引入了独立同步激发（Independent Simultaneous Sourcing，ISS）和分散源阵列（Spatially Dispersed Source Array，S-DSA）两种新采集方法（Ishiyama and Aljaberi，2023）。ADNOC在阿布扎比内陆的一个沙漠地区3D项目中，分别采用ISS和S-DSA方法进行了两次试验。其中ISS采集方法震源数量为24台，分为24组，即每个炮点都由单一的宽频带震源独立激发，每组覆盖一个独立的采集区域。以面积为4.8 km×0.6 km的范围为一个独立采集区域，每个独立采集区域共1152个激发点，扫描频带为1.5~120.0 Hz，扫描长度为18 s，监听时间为6 s，记录时间为24 s。S-DSA采集方法配备24台震源，分为8组，每组3台震源，即采集过程中3个频带源独立且同时在每个激发点进行激发，每组覆盖的独立采集区域面积为4.8 km×1.8 km，共3456个激发点。3个频带源的扫描频带分别是：低频带1.5~12.0 Hz；中频带8.0~72.0 Hz；高频带68.0~115.0 Hz。每个频带的扫描长度为6.7 s，具有自己的扫描速率，其中宽频带源的扫描长度18 s，大致被3个频带所分割，监听时间同样为6 s，因此记录时间为12.7 s。在采集过程中同时记录每种方法完成采集所需时间，结果表明，与传统混合方法（A00和A10）相比，ISS和S-DSA（A11和A21）显著提高了采集生产效率。

赛赛尔公司（Sercel）的官方网站发布了一种新的随机可控震源（x Dynamic Seismic Source，xDSS）采集技术，在取得ISS超高效采集效率的同时，保留了时空域的随机性和频率波数域的稀疏性，能够在保障最大生产效率同时为后期处理人员提供易于混波分离的数据集。xDSS技术采用一种去中心化激发采集技术，时间距离管理不再由仪器主机控制，而是在可控震源之间通讯范围内由震源自主决定最优的激发扫描顺序。该去中心化技术可避免距离分离同步扫描（Distance Separated Simutaneous Slip Sweep，DS⁴）技术施工过程中可控震源与仪器间每次扫描大约2 s的通讯延迟，DS⁴方法受时间槽的影响，0~2 s范围内有很大空白区域没有炮激发、同时2~18 s呈现许多条带状间隔空隙，导致该方法生产效率相对较低（表1）。xDSS可以在可控震源激发扫描时自动化实现激发时间随机抖动，时间与距离规则（Time & Distance，T-D）分布呈现随机性，同时设置一个最小的T-D区域，避免激发炮点落入该区域内造成严重混波干扰。此外，xDSS方法无需额外投入电台等硬件设备，508XT采集系统和VE464箱体联合使用即可实现该功能。

俄罗斯石油服务公司研究对比了滑动扫描（Slip sweep）、同步伪随机信号扫描（Shuffle）、宽频信号独立同步扫描（ISS）三种高效采集技术，通过标准有线记录系统实现了ISS连续记录，并采用宽频扫描信号联合ISS采集的方法得到了更高分辨率地震成像（Korotkov et al.，2023）。3D野外采集试验项目区域面积为18 km²，采用滑动扫描采集方法，分别对不同扫描信号进行试验，其中滑动扫描采用非线性扫描在低频段通过斜坡时窗取得更低出力。Shuffle扫描采用一种伪随机扫描方式，ISS线性扫描为一个标准线性扫描，频谱平坦。宽频ISS扫描在低频端3~9 Hz区间驻留，在高频端表现为正的非线性特点。

2.1.3 正演模拟技术

基于不规则自由表面、各向异性介质的地震波模拟方法层出不穷。在各向异性衰减介质中，黏弹性声波传播的正演模拟对实现偏移成像至关重要。中国石油大学学者利用U-net傅里叶神经算子（U-FNO）来解决复杂的分数阶粘弹性波方程（Tian Wenbin and Liu Yang，2023）；Mao Qiang et al. 提出了一种基于拉普拉斯分数的新黏弹性VTI波动方程，具有较高的各向异性速度衰减描述精度（Mao Qiang et al.，2023）。Wei Erxiang et al. 提出了一种基于贴体网格的弹性波有限差分正演模拟方法，生成的网格在边界处具有良好的正交性及平滑性（Wei Erxiang et al.，2023）；吉林大学Chen Yifei et al. 进行了声弹性耦合各向异性介质的正演模拟（Chen Yifei et al.，2023），该方法的波场快照包含了反射P波、转换P波、转换S波、绕射波以及未在流固界面处发生数值色散的Scholte波。

2.2 海上地震采集技术

海上油气储量探明程度较低，随着全球油气需求不断增长，海上油气资源将成为勘探开发的主战场。海上地震采集是将地震仪安装在船上，使用海上检波器进行地震波接收，观测船航行过程中持续进行地震波激发和接收。过去海上地震采集主要采用拖缆检波器，海底节点（OBN）采集是近些年发展起来的海上采集技术，具有宽方位、高覆盖、多分量的特点，可有效克服拖缆的束缚。

自20世纪60年代起，海洋地震勘探逐步从二维走向三维，从构造普查走向圈闭落实，从单分量勘探发展到多分量勘探。目前，海上地震采集技术围绕“两宽”即宽频、宽方位展开，旨在获得宽频地震数据改善海上资料成像效果。此外，OBN采集成为国际上最热点的海上采集研究方向。

2.2.1 海上激发技术

因为海洋环境保护要求，海上地震激发通常使用非炸药震源，推动了气枪阵列、海洋可控震源、电火花震源的研发和应用。但是海上地震激发技术发展速度缓慢，远不及接收技术，成为了制约海上采集资料质量的重要因素。一年以来，海上低频震源技术在业内备受关注，海上可控震源谐波相关研究获得突破。

因为长偏移距低频地震数据有利于速度模型的构建和成像，壳牌公司在墨西哥湾使用调谐脉冲低频震源（Tuned Pulse Source，TPS）获取了超宽带海底节点数据，TPS数据的偏移成像可与4~60 Hz的气枪阵列数据相当。与传统气枪阵列不同，TPS由一个巨大的空气腔组成，容量为2.65×10⁴ in³（1 in=25.4 mm），可产生共振频率约2.6 Hz的大气泡，中频能量（10~50 Hz）随着频率的增加而衰减。与气枪阵列相比，在50 Hz时能量降低约20 dB。为了补充TPS数据的高频（＞60 Hz）成分，TPS和气枪阵列源可以同时激发并联合处理。

此外，壳牌公司和Sercel公司研究了使用TPS测试宽带成像的可行性（Shang Xuefeng et al.，2023）。近场水听器记录可用作野外数据精确的鬼波压制和去签名处理，由于TPS的一些独特特征，在去签名处理中需要考虑震源子波的持续长度和上升速度等因素。对气枪阵列数据和TPS数据使用类似处理流程得到的偏移成像结果显示，在高达60 Hz的频率下，两种震源的浅部和深层部分数据基本相当，指示了TPS具有良好应用效果。

海洋可控震源同时具有环保和精确控制释放能量的特点，但海洋可控震源谐波相关研究不够深入。挪威上市物探公司（Shearwater Geoservices）开展了消除谐波噪声以拓宽目标区地震数据频带的试验研究（Wang Tiexing et al.，2023）。为便于对比，选择低频段扫描范围3~25 Hz，扫描持续时间10 s，重复10次，选择高频扫描范围25~150 Hz，扫描持续时间5 s，重复10次，扫描信号均通过近波场水听器NFH接收；低频扫描信号中基波频率能量集中在3~25 Hz，超过25 Hz的均为谐波，高频扫描信号超过25 Hz的含有基波和谐波；从低频3~25 Hz、高频25~150 Hz信号中分离估算上行波场，然后用25~150 Hz带通滤波，得到了10道地震数据和对应的频谱。结果发现从低频扫描信号中超过25 Hz的信号成分估算得到的上行波场与从高频带得到上行波场基本一致。海洋可控震源可以产生高保真的可重复扫描，以及其精确的震源信号估算方法，显著增强成像的频带范围，无需额外的处理，实现浅层成像的功能。

为确定分离多个同步激发震源的波场特征，以弥补低频及相位（时间）抖动同步采集方法，斯伦贝谢公司（Schlumberger，SLB）开展了六角相位编码同步采集方法研究，该方法主要适用于海上同源地震采集和数据处理（Bagaini，2023）。两个可控震源（阵列）同时从二维源网格发射扫描信号，空间采样间隔为x，y。在波数域中的绿色和蓝色圆形区域，分别对应于来自震源1（偶数相位编码）和震源2（奇数相位编码）的信号。来自蓝色信号源的信号是通过将绿色信号沿水平方向移动30度得到的。波数域中的平移对应空间域中复数指数的乘法（相位编码）。混采数据的分离可以简单地用kx-ky域的圆形确定性滤波器来获得，取最大的时间频率即阈值频率。高于阈值频率的频率，可以通过随机化混合源的到达时间和反演方法实现频谱重叠和分离。该方法特别适合高密度源激发、稀疏采集网格的场景，易于实现混炮分离。

为了克服东地中海盐下成像挑战，埃克森美孚公司（ExxonMobil，XOM）提出了一个低频双子源同源宽方位地震勘探方案，即利用一艘拖缆船和一艘专用震源船以同源的方式获取单侧宽方位角数据和窄方位角数据。两艘船都配备了双源配置的低频双子星（Gemini）源作为基于全波形反演的成像和速度模型构建的主要震源（Ou et al.，2023）。该方法增加了方位角多样性以改善盐下照明成像效果。

2.2.2 海上地震采集方法

20 世纪90年代以来，电子工程、通讯传输、计算机技术等科技的发展，为海上地震资料采集创造了条件（吴庐山等，1998）。目前海上地震采集已经形成了一系列技术，DAS（Distributed fiber Acoustic Sensing，DAS）和压缩感知（Compressive Sensing，CS）等新兴技术与海上采集方法联合应用成为近期研究热点。

为刻画钻孔周围复杂的储层结构，克服长距离水平井钻井成功率低的问题。ADNOC公司在波斯湾将铠装光纤电缆安装在生产油管外，实现了世界上最大的多井三维DAS-VSP和OBN数据采集项目（Li Qingfeng et al.，2023）。在两个不同位置的13口井中同时采集OBN数据和三维DAS-VSP数据，三维DAS-VSP数据间隔为1 m，采样间隔为 1 ms，海上气枪以25 m×25 m的密度交错排列，OBN间距为150 m×25 m。标距长度是DAS-VSP数据采集的一个重要参数，不同的标距长度直接影响数据的信噪比和分辨率，一般调查可采用20 m标距长度进行数据采集。

采用基于压缩传感的采集设计与传统技术相比，可以采集到更稀疏的数据并将其重建到更高的带宽，有效降低成本而获得等效质量的数据。沙特阿美公司（Saudi Aramco）提出了一个基于CS理论的空间采样压缩方案，在这个方案中通过最小化采样算子的互相关一致性来获得非均匀欠采样的观测系统（Tsingas et al.，2023）。考虑到震源混采方案，他们也提出了一种通过稀疏促进反演的联合去混波和波场重建算法用于数据处理。实际地震数据的应用表明，从联合混波压制和波场重建给出的解决方案中可获得高分辨率、精确的成像结果（Tsingas et al.，2023）。研究提出的技术框架确定了CS地震数据采集和处理的可行性，可提高油田的作业效率和生产力。

SLB公司也开展了海底节点OBN与CS联合应用采集研究（Kumar et al.，2023）。OBN采集的气枪以周期性方式激发，但在频率波数域中执行插值时将很难区分混叠事件和真实事件，数据难以分离。抖动欠采样方法在控制工区数据缺口的同时，可便于处理变换域中随机噪声。但是对于OBN采集来说，气枪船需要几秒后才能激发，而且气枪船以几乎固定的速度行驶，船只在抖动采样指定的任何随机位置激发是不切实际的。新提出的CS约束随机采集方法在野外采集作业时不需要大的改变，同时可将压缩感知CS的优点融入到OBN采集当中。

在该项目研究中，将50 m×100 m的网格分别沿inline和crossline方向插值到15 m×15 m的网格中，就能够在inline方向进行±22.5 m的震源扰动、在crossline方向进行±50 m的震源扰动。采用单船沿纵向3倍欠采样、沿横向7倍欠采样进行OBN数据采集，从而得到了横向45 m和纵向107 m的空间采样。使用周期性的采样导致纵向15 Hz和横向7 Hz的数据出现混叠。将CS约束随机采集和周期性采样设计的重建结果对比，表明使用前者重建数据质量更好，特别是对于绕射和隐藏在绕射下的反射同相轴，周期性欠采样的重构误差明显大于CS约束随机采集方法。

3 地震勘探采集技术发展趋势

在高精度油气勘探背景下，为满足恶劣地表条件、复杂地下构造和油气储层空间的勘探需求，地震仪器和采集技术的得到了快速发展。从本次IMAGE会议发表的论文情况来看，智能化是地球物理行业降本增效的必然选择，地震采集装备总体向智能化、自动化方向发展。面对日趋复杂的勘探对象和高质高效的施工需求，近期地震采集技术研究围绕宽方位、宽频带、高密度、高分辨率展开。

在采集装备方面，节点仪器已成为陆上采集主流仪器，向着智能化、集成一体化、小型化、轻型化、实时传输监控方向加快发展。为提高施工效率，节点体积越来越小、重量越来越轻；电池技术和功耗管理技术的不断提高，推动了节点仪器续航能力不断增强；节点无桩号部署及回收应用技术趋于成熟，从人工、车载，到无人机等，全过程、全方位、多视角的节点单元质量控制正在形成；节点应用软件和数据切割软件功能日臻成熟、集成度逐渐提高，用户体验越来越好。可控震源在地震采集方面：ISS、DSA等震源组合采集技术与采集设计相结合，在保障数据质量的同时不断提高采集效率；可控震源混叠激发技术、混叠数据分离技术日趋成熟。可控震源的研发总体围绕“两宽一高“展开，复杂探区的适应性和配套技术完善使可控震源施工效率再上新台阶。

“提效、降本”需求推动技术快速革新，地震采集技术总体围绕宽方位、宽频带、高密度、高分辨率方向发展，陆上采集技术研究热点集中在复杂探区观测系统设计、可控震源高效采集技术、以及正演模拟方法等方面。复杂地表和地下构造观测系统设提高目的层成像精度一直是业内重点攻关方向，各类可控震源采集技术灵活应用探索为拓宽了施工方案设计思路，基于不规则自由表面、各向异性介质的地震波模拟方法得到突破。海上地震采集方面注重基于不同地质目标的海上低频震源研制和激发方案，海上浅层成像和盐下成像的方案探索具有良好研究前景，采集方法上注重降低数据的混叠分离处理难度，与DAS和压缩感知等新兴技术的联合应用为大幅降本带来可能。

随着人工智能和大数据技术的快速发展，地震勘探采集技术将得到大幅革新。智能分析勘测数据自动调整采集参数成为可能；人工智能构建地质模型和模拟地震勘探，可提升采集方案的可靠性；人工智能实时监控各生产环节和地震数据，可避免生产风险并保证数据质量。未来，人工智能与采集技术的深度融合将大幅减少人力需求、优化资源利用、降低采集成本。

参考文献