深海油气低碳环保，已成为全球能源资金投向的最大领域。据报道，国际石油巨头可采储量的90%在深海，深海已成为全球油气资源的接替区和大国争夺战略区。深海资源探测是我国深海战略的目标之一，国内探明海洋油气的40% 在深远海，特别是南海深水区已成为我国海洋油气勘探增储上产的主要领域，是保障我国油气安全和海洋权益的战略领域。拖缆地震波CT扫描是远程探测深海油气的核心技术，是大国博弈的焦点技术之一，我国长期依赖进口，且进口设备只能沉放20m水深，开展平拖式浅海作业。我国深海油气勘探起步晚，南海深水环境复杂，勘探成本高、风险大，中海油被美国列入制裁名单，关键技术国外封锁，严重制约我国深海油气勘探进程。

海上拖缆地震波CT扫描示意图

由中国石油大学（华东）符力耘教授领衔的深海地震波探测研究团队，联合中海油研究总院有限责任公司、中海油田服务股份有限公司、中科院地质与地球物理研究所、中国地质大学（武汉）等相关研究人员，建立的产学研攻关团队，在国家973 计划、 863 计划、科技重大专项、自然科学基金等项目的持续支持下，从理论认识创新开始，通过强化基础研究、关键技术研发和南海应用示范，历经18年攻关，提出了深海犁式缆宽频地震波探测新模式，自主研制了深海油气高精度地震波探测“采集装备+采集设计+宽频成像”一体化技术体系，打破国外封锁，使中国成为全球范围内第三个具备深海地震波探测技术的国家，实现了从追赶到领跑的跨越式发展，为我国深海油气大规模勘探及海外拓展提供了技术支撑。该项目获得2024年度海洋工程科学技术发明一等奖，部分相关研究成果日前发表于《Science China Earth Science》（doi: 10.1360/SSTe-2024-0117）。

深海地震波探测为什么难？海平面就像一面镜子，在水层中多次反射地震波，形成虚假“鬼波”，干涉来自深部地层的有效反射信号（即陷波效应），使采集地震数据缺高、低频，频带窄，严重制约深海地震波CT扫描的成像精度。复杂深海环境（崎岖海底、海底淤泥、海水含盐分层，海浪等），使陷波效应变得异常复杂, 是海上地震波探测攻关了半个世纪的难题。长期以来，深海地震成像受制于常规平缆单一陷波模式和鬼波算子 0Hz 奇异性，宽频效果有限，技术发展遇到瓶颈。理论研究发现：浅平缆探测缺低频、频带窄，而深平缆探测富低频但存在多个陷频点，最佳采集方式就是变深度拖缆采集，差异陷频模式使不同深度水听器形成信息互补。国外变深度缆采集技术包括地震上下源、上下缆、斜缆等，其中美国的地震斜缆探测成为目前国际深海油气地震勘探的主流技术，为世界许多深海油气田的发现发挥了关键作用，我们的研究发现其陷波占比不均衡、低频补偿明显不足。

深海地震波探测是一项复杂的系统工程，由数据采集装备、深海观测设计、数据处理成像等关键技术环节集成的技术体系。我国深海环境复杂，地震波探测面临三大技术难题：一是缺乏深海地震拖缆采集装备，这是硬伤；二是深海采集设计面临“在哪采、采多少”技术难题，缺乏理论指导，导致地震波CT扫描“看不清”；三是缺乏深海数据宽频成像软件，导致地震波CT成像“探不准”，这是软伤。深海探测装备及采集成像配套技术遭到国外全面封锁，成为制约我国深海油气勘探的“卡脖子”技术难题，几乎需要从零起步，自主研发。

本产学研攻关团队针对国外地震斜缆探测技术低频补偿不足缺陷，提出地震犁式缆深海探测新思路，实践表明比美国的地震斜缆探测提升低频信号能量达25%。围绕犁式缆地震宽频探测新模式，攻关团队从深海采集装备、采集设计和宽频成像三个层面技术攻关，形成了9项创新技术。

海上常规平缆探测模式（左）和本项目发明的犁式缆探测模式（右）

自主研制深海采集装备技术，打破国外封锁 研制了沉放深度达100米的固体地震拖缆技术，轻型抗拉、浮力均匀、抗噪防损；研发了犁式缆水鸟翼板缆形自适应调控和导航定位技术，实现了拖曳过程电缆倾斜稳定控制和超远距离精准定位。上述两项破封锁技术的各项指标均达到了国外同类装备水平，装配了国内首套深海采集12缆物探船，得到央视报道。创新了三船六源混采同步调控增量技术，通过南海深水区块作业表明，比国外的两船四源，提升采集密度4倍和作业效率20%。

提出深海CT扫描新理论，解决“在哪采、采多少”科技难题 研发了犁式缆形参数优化设计破封锁技术，获得最佳缆形参数；创新深海复杂环境边界元解析仿真增量技术，对比常规有限差分技术，能精确刻画崎岖海底及淤泥对地震波传播的影响。特别是发明了深海地震波CT扫描成像分辨分析的0-1技术，首次实现采集系统整体性能解析。这项本项目独创的技术将深海三维观测系统深度延拓至海底下3000米油气藏处进行激发系统/接收系统聚焦，计算成像函数，建立了采集系统与成像系统之间的理论联系，获得了采集系统的成像分辨率和成像清晰度，解决了深海地震波CT扫描“看不清”重大技术难题，是本项目从跟跑到弯道超车的关键技术之一。通过南海深水区块采集作业表明，采集数据频带从3个倍频程拓宽至5个倍频程，实现了超低频、宽频带、宽方位、高分辨、高清晰的深海地震波CT扫描。

自主研发波场延拓+全波形反演+解析成像新技术，解决深海地震波CT成像“探不准”重大技术难题 针对0Hz陷频难题, 首次提出全波形反演鬼波压制, 压制率比国外技术提升20%；创新波场保幅延拓和宽频解析成像两项增量技术，弥补国外射线延拓和数值成像精度不足缺陷。南海深水应用取得了颠覆性成像效果：频带从12-51Hz拓宽至2-97Hz,海底以下3000米地层结构立体化，准确成像峡谷边界、水道和小断层，清晰刻画沉积微相。研发的大型软件系统推广到南黄海、 渤海湾、海外深水等海域。

技术先进性及指标的国际对标：3项打破垄断，4项增量技术，2项0-1技术；7个关键指标全部领 先。本项目授权国家发明专利37件（含美国专利4件）、软件著作权22件、深海采集和成像技术规范2项，发表论文127篇；打造了一支深海地震波探测研究团队，培养国家级人才7人次 、博士后8人、研究生62人。南海深水大规模应用相继发现了流花、陵水、乐东等亿吨级深水油气田 ，为服务整个大湾区的“深海一号”能源站建设奠定了资源基础，实现了我国深海地震波探测从300米深海到3000米超深海的历史性跨越，有力推动了我国海洋油气勘探开发全面进入“深水时代”。在海外，本项目技术先后进入美洲、非洲、中东、远东和亚太等地区16个国家的多个深水区块，为海外深海油气探测提供中国方案，为国家“走出去”战略提供了技术支撑。

回顾深海地震波探测70年的发展历程（1954-2024），从美国平缆起步、经历挪威双检、美国上下缆、美国斜缆、到中国犁式缆，我们迈出了从追赶到领先的关键一步，未来可拓展至深海天然气水合物、深海矿产资源、深远海监测等。2023年度央视新闻两次连续追踪报道：我国自主研发的深海拖缆地震勘探采集装备“犁”过3000米深海,首次完成南海超深水海域地震勘探作业, 其配套的深水宽频成像高分辨率处理软件系统绘制出我国首张超深水三维地质勘探图，实现对海底以下地层进行频宽达5个倍频程的超低频（2赫兹）地震波CT扫描, 标志着我国深海油气地球物理探测关键技术研发打破国外技术垄断, 取得重大突破。（白小果）

我国首张3000米超深水三维地质勘探图

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