简述地震勘探数据处理的几个核心技术

【专家解说】：油气勘探是石油工业的最初阶段，也是发展石油工业的决定性阶段。油气勘探包括地震勘探技术，以电法勘探、电磁勘探、磁法勘探、重力勘探和放射性勘探为代表的非震勘探技术，测井技术以及综合勘探技术等。地震勘探是用人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质情况，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种基本物探方法。 　　本文中，采集的专利申请的优先权日晚于1990年1月1日，本文重点对德温特世界专利索引WPI数据库和中国专利CPRS数据库中的地震勘探数据采集、处理、解释领域的专利申请数据进行简要分析。截至到2011年12月31日共检索到涉及地震勘探领域的专利申请量为1.2005万件，合并聚族为3869项专利技术。对于数据库中以一族(这里的“族”指的是同族专利中的“族”)数据的形式出现的一系列专利文献，计算为“1项”。 　　从图1所示可以看出这20年间地震勘探领域专利技术的发展情况，地震勘探专利技术的发展呈波浪式上升趋势，直至2009年达到最高峰372项(2010、2011年数据尚有部分未公开，暂无法统计)，期间年申请量维持在200项左右。总体趋势为：项数基本稳定，件数上升相对明显。预计在未来相当长的一段时间内，地震勘探专利技术还将保持平稳发展的上升趋势。 　　为了研究地震勘探领域专利技术国家或地区分布情况，笔者对所采集的数据按照专利族最早优先权国别进行了统计。从图2可以看出，地震勘探领域的主要首次申请国家和地区是美国(2128项，53%)，其次是中国(747项，19%)，法国、英国、俄罗斯、挪威分别占2%至8%。其它国家或地区总和不超过7%。由此可见，地震勘探领域的发明创造主要在美国完成，中国、法国、英国、俄罗斯、挪威在此领域也有一定的创新能力。 　　根据地震勘探行业的分类习惯，按照地震勘探的结构和方法特征将其划分成采集、处理和解释三个技术分支。在地震勘探技术领域，有高达2167项专利申请涉及采集，1166项专利申请涉及处理，645项专利申请涉及解释。采集方面的申请高居榜首。 　　经检索，地震勘探采集、处理、解释领域共有中国专利申请997件，国内申请为727件，占73%，国外来华申请为270件，占27%。国内申请量已经超过了国外来华申请量。值得注意的是，在地震勘探领域，全球3142项专利申请仅有270项进入我国申请专利，86%以上的专利技术并没有进入我国，说明国外申请人还没有将国内申请人视为重要的竞争对手，这也为我国申请人加快地震勘探技术研发留下了一定的时间和空间。 　　从图3所示地震勘探技术国内和国外来华历年专利申请变化情况可以看出，在1991年至2000年的这一阶段中地震勘探研发基础薄弱，国内申请长期维持在年申请量10件以下的低水平。而且国外申请量也徘徊在20件以下的低水平，反映出，虽国外技术处于快速发展阶段，但出于当时的各种考虑，在我国没有进行相应的专利战略布局。我国相关行业的跟踪研发也没能跟上世界地震勘探技术的发展步伐，大量设备依靠进口，对地震勘探技术的重视程度和研发力度与国外同行差距甚大。从2001年开始，国内申请出现快速增长，专利申请量稳步增加，目前保持强势上升态势。国外来华历年专利申请量在1990年至2002年之间保持基本稳定。2001年以后，随着国内申请量的快速增长，国外来华申请量也缓慢上升。数据表明，国外技术研发起步早、研究水平高，国外来华申请已进行长期专利布局。 　　野外数据采集占整个地震勘探成本的80%以上，是勘探工程的基础。采集阶段几个技术分支中，震源(204件，占34%)和检波器(133件，占22%)所占比重最大，接收元件的配置为129件(占21%)，信号传输为72件(占12%)，数据记录27件(占4%)以及地震仪占17件(各3%)，其它部件占27件(占4%)。 　　地震数据处理方面，筛选出与地震数据处理密切相关的专利申请307件，其中涉及预处理的是25件，常规处理128件，成像处理68件，其他94件。可见，地震数据处理首先集中于常规处理，占申请总量的一半，其次是成像处理 　　根据检索结果，筛选出与地震数据解释密切相关的专利申请120件，涉及构造解释24件，沉积解释9件，岩性解释69件，可见地震数据解释集中于岩性解释，占据了申请量的58%。 　　在地震勘探领域，申请量居前5位的申请人分别为斯伦贝谢(52件)，PGS(47件)，埃克森美孚(26件)，道达尔(18件)，CGG公司(16件)，这5家公司拥有海洋和陆地勘探的核心技术。 　　地震勘探的数据采集和处理是斯伦贝谢公司的研发重点，斯伦贝谢公司的分公司遍布全球，从专利申请量、覆盖面、专利水平等各方面来看，它的领先地位无可撼动。斯伦贝谢公司是全球在地震勘探领域专利当之无愧的巨头，震源、无线信号传输和多波多分量的处理方面是斯伦贝谢公司的研发热点。 　　目前CGGVeritas 是世界上最大的地球物理服务公司。CGG公司在机械震源、海洋拖缆和地震信号无线传输方面掌握了核心技术，我国市场上大量使用的检波器、地震仪和海洋拖缆等关键设备均购自CGG旗下的瑟塞尔公司，CGG是目前我国3大石油公司的主要供货商和服务商。其MEMS数字检波器和数字地震仪等核心技术均处于保密阶段，对于我国现阶段的跟踪研发极为不利。 　　中国石油作为我国在地震勘探领域的主要申请人，占据了国内绝对的申请量，近年来，随着中石油走出国门，拓展海外市场，中石油也开始采取并购方式，逐步进行全球战略布局，这是非常可喜的一面。中国石油在采集方面的专利申请为111件。 　　掌握核心科技的国外公司法国石油、格库、瑟塞尔已经在中国进行专利布局，无线信号传输方面专利壁垒森严。在海洋拖缆控制及制造方面，PGS、瑟塞尔、施鲁博格、斯塔特等国外公司已经在我国申请了大量专利，国外来华申请基本围绕海洋勘探领域，而国内申请基本围绕陆上勘探领域。国外几大油气公司在海洋拖缆控制及其制造、无线信号传输、海洋滤波等方面均拥有重点专利乃至核心专利，并结合系列申请，其专利布局意图明显。而我国的海洋勘探刚刚起步，与国际水平还有很大差距。海洋勘探领域还存在重大专利风险。