多波多分量地震勘探技术应用研究

报告编号：OGC-A-019 出品方：北京经纬智汇信息咨询有限公司 报告日期：2026年7月 保密级别：内部参考 版本：V1.0 报告级别：A级 · 专题深度研究

执行摘要

多波多分量地震勘探（Multi-component / Multi-wave Seismic，简称"多波"）是通过三分量（3C）或海底四分量（4C）检波器同时记录纵波（P波）与转换横波（PS波/C波）的地震勘探技术。相对于仅利用纵波单一信息的常规地震，多波技术引入了独立的横波场，从而在裂缝各向异性检测、岩性与流体识别、气云区构造成像、储层脆性与地应力表征等方面提供了纵波无法替代的物理量（尤其是纵横波速度比Vp/Vs与泊松比），是深层-非常规油气增储上产与"双碳"地下监测的关键支撑技术之一。

本报告基于全球公开资料、学术会议文献、企业公开信息与专利线索，对多波技术的物理原理、技术体系、演进脉络、专利布局、竞争格局、市场空间与典型案例进行系统梳理，主要发现如下：

核心结论一（技术价值明确但门槛高）：多波技术的独特价值在于"用横波看纵波看不到的东西"——横波不受孔隙流体影响、对裂缝方位敏感、可穿透气云。但转换波信噪比低、横波静校正难、纵横波匹配标定难三大难题长期制约其规模化应用，使其从一项"通用技术"退化为"高价值场景专用技术"。

核心结论二（应用场景从广谱收敛到高价值靶点）：多波的商业化重心已从早期的海上气云区OBC，收敛到当前的页岩油气裂缝甜点检测、致密储层与碳酸盐岩缝洞刻画、CCUS/储气库四维（时移）监测等高附加值场景。DAS光纤多分量与海底节点OBN大幅降低了多分量采集的边际成本，正在重塑技术经济性。

核心结论三（竞争格局呈"欧美主导装备与算法、中国追赶并局部领跑采集"的双层结构）：全球高端多分量检波器、海底节点核心装备与主流处理软件仍由Sercel、TGS、Shearwater、SLB、Viridien（原CGG）等欧美主体主导；中国以东方地球物理公司（BGP）为代表，在陆上大规模多波采集、GeoEast多波处理模块、国产海底节点（如中海油服"海脉"系列）等环节已实现从跟跑到并跑，但在高端光纤传感、核心弹性反演算法、超算处理效率上仍存差距。

关键数据亮点：全球陆上与海上地震数据采集及多客户服务市场规模约80亿–100亿美元量级（口径差异较大）；海底节点（OBN）采集服务近年快速增长，规模约10亿美元量级；DAS光纤地震传感受CCUS、地热与永久监测需求拉动，进入高速增长期。多波在气云区可将构造成像可信度显著提升，在裂缝性储层可提供纵波无法获得的裂缝方位与密度信息。

风险提示：核心风险集中于——转换波资料品质与处理周期带来的经济性不确定、油价周期导致的勘探投资波动、高端装备与算法的进口依赖、以及解释多解性带来的决策风险。

行动建议（概要）：对油气企业，建议在裂缝性/非常规/气云/CCUS等明确靶区"精准布点"而非全面铺开；对装备与技术投资方，建议重点关注OBN与DAS多分量采集、弹性FWI与AI辅助处理解释软件；对中国研究机构，建议以海底节点国产化、光纤多分量传感与多波智能处理算法作为攻关主线。

本报告采用"结论后置"结构，以上为核心提要，完整论证见正文第01–07章，最终系统性结论与决策建议见第08章。

01 · 调研背景与目标

1.1 调研缘起

油气勘探开发正加速向"深、非、海、老"四类高难度对象转移：深层-超深层、非常规（页岩油气、致密油气）、海洋深水、老油田挖潜。这四类对象有一个共同特征——常规纵波地震在构造成像清晰度、储层参数反演精度、裂缝与流体识别可靠性上逐渐触及物理上限。以气云遮蔽为例，游离气使纵波严重衰减和畸变，导致下伏构造"发虚"甚至成像失真；再以页岩气"甜点"为例，纵波难以直接给出裂缝方位、脆性与地应力这些决定压裂效果的关键参数。

横波（S波）与转换波（PS波）恰好携带纵波所缺失的独立弹性信息。多波多分量技术因此被寄予厚望：它不是对纵波的替代，而是对纵波的"正交补充"。在"双碳"背景下，CCUS注入监测、地下储气库完整性监测、地热储层刻画等新场景，又为多波（尤其是四维时移多波与光纤多分量）打开了新的需求窗口。

在此背景下，厘清多波技术的真实能力边界、成本经济性、竞争格局与国产化差距，对企业立项、技术选型与投资决策具有直接价值。

1.2 核心调研问题

本报告聚焦回答以下问题：

• 多波多分量技术的物理原理与技术体系究竟解决了什么纵波解决不了的问题？其能力边界在哪里？
• 该技术从概念到今天经历了怎样的演进，当前处于什么成熟度阶段，未来往哪走？
• 全球与中国的竞争格局如何，谁掌握核心装备与算法，中国的差距与"卡脖子"环节在哪里？
• 市场空间与高价值应用场景是什么，经济性是否成立？
• 面向企业、投资方与研究机构，应当采取怎样的决策与行动路径？

1.3 调研范围界定

• 技术范围：陆上3C多波、海底4C（OBC/OBN）多波、井中多分量VSP、DAS光纤多分量；覆盖采集、处理、解释全链条。
• 地域范围：全球视野，重点对比欧美与中国。
• 时间范围：全时间轴，自20世纪多分量概念起源至2026年现状，并对未来3–10年做趋势研判。
• 颗粒度：宏观（行业趋势与政策）、中观（产业链与竞争格局）、微观（关键技术、专利、企业与案例）多层次结合。

1.4 调研方法说明

本报告采用多源交叉验证方法，信息来源包括：地球物理领域权威学术会议与期刊（SEG、EAGE等）公开文献、行业市场研究报告、物探服务与装备企业公开资料、专利公开信息与技术新闻。对定量数据，尽量标注口径与来源年份；对存在口径差异或企业宣传色彩的数据，均予以标注提示，供独立核验。风险部分按"简要提及"处理，仅列核心风险，不做展开推演。

02 · 技术原理与体系

2.1 从弹性波理论说起：为什么需要横波

地下岩石是弹性介质，地震波在其中以两类体波传播：

• 纵波（P波，压缩波）：质点振动方向与波传播方向一致，可在固体和流体中传播，速度快（一般4000–6000 m/s量级），是常规地震的工作波。
• 横波（S波，剪切波）：质点振动方向垂直于传播方向，只能在固体中传播，不能通过流体，速度约为纵波的一半。

这个"横波不走流体"的特性，正是多波技术全部价值的物理根源。因为横波速度只取决于岩石骨架的剪切刚度，几乎不受孔隙流体（水、油、气）影响；而纵波速度同时受骨架和流体影响。于是，把两者组合起来——尤其是它们的比值 Vp/Vs（纵横波速度比） 和由此导出的 泊松比——就成了区分"是岩性变化还是流体变化"的强力判据。含气砂岩的Vp/Vs显著低于含水砂岩，这是纵波单独难以稳定区分的。

2.2 转换波（PS波/C波）：多波技术的工程现实选择

理论上直接激发和接收纯横波（SS波）最"干净"，但陆上纯横波震源工程实现困难、成本高。工业界因此普遍采用转换波方案：用常规纵波震源（炸药、可控震源、气枪）激发P波，P波下行到达反射界面时，一部分能量转换为上行的横波（S波）返回地面，形成 PS波（下行P、上行S），也称 C波（Converted wave）。

转换波的优势是"震源侧沿用成熟纵波装备，只需在接收端升级为多分量检波器"，工程可行性大幅提高，成为多波勘探的主流技术路线。代价是转换波是一种"非对称射线路径"的波，其反射点不在炮检中点，而偏向接收点一侧，这给后续处理（尤其是共转换点抽道集）带来额外复杂度。

2.3 多分量采集：3C与4C

要记录携带横波信息的完整波场，检波器必须能感知空间三个方向的质点振动：

• 三分量（3C）检波器：含1个垂直分量（Z，主要记录P波）+ 2个水平分量（X、Y，主要记录转换S波）。用于陆上多波采集。
• 四分量（4C）检波器：在海底采集中，除3个几何分量外，增加1个水检（水听器/压力检波器）分量，即"3个几何分量 + 1个压力分量"，故称4C。水检与垂直检波器组合可用于压制海底鸣震（多次波），这是海底多波（OBC/OBN）的标志性配置。

采集方式对比见下表：

矢量保真采集是多波采集的核心质量要求：检波器必须真实、无畸变地记录三维质点运动的矢量方向，任何耦合不良、极性错误、方位角误差都会污染横波信息。这对检波器一致性、埋置耦合、定向精度提出了远高于常规纵波采集的要求。

2.4 多波处理链：三大难题的攻坚现场

多波处理是全链条中技术含量最高、最能拉开厂商差距的环节。其特有的关键步骤与难点如下：

（1）波场分离。多分量记录中，P波与转换S波混叠在一起，需先做波场分离，将上行P、上行S、下行波等分开。分离质量直接决定后续成像上限。

（2）转换波静校正——头号难题。地表低降速带对横波的影响远大于对纵波（横波在近地表速度极低、变化剧烈），导致转换波的"横波静校正"极难，是陆上多波资料品质差的首要原因。求解稳定的表层横波静校正量，是陆上多波处理的核心攻坚点。

（3）共转换点（CCP）道集抽取与叠加。由于转换波射线不对称，其反射点（转换点）随深度和速度比而移动，不能沿用纵波的共中心点（CMP）抽道集，必须按转换点位置抽取CCP道集，且需要已知的Vp/Vs作为输入，形成"速度比未知却又是抽道集前提"的迭代耦合问题。

（4）纵横波联合速度建模。需同时建立P波速度场与S波速度场（或Vp/Vs场），二者相互约束。

（5）纵横波匹配与层位标定——第二大难题。P波剖面与PS波剖面处在不同时间尺度（S波慢、走时长），同一地质层位在两张剖面上的时间位置不同。必须通过"时间-深度域"匹配，把PP与PS剖面上的同一层位对应起来（即求取γ=Vp/Vs随深度的分布），才能联合解释。这一步多解性强，是横波资料落地应用的关键卡点。

（6）PS波叠前偏移成像。基于转换波的偏移算法（各向异性叠前时间/深度偏移）对速度模型误差高度敏感。

2.5 核心应用价值：横波能"看见"什么

多波技术的独特价值集中体现在四个方向：

价值一：裂缝各向异性检测（方位各向异性/HTI）。垂直裂缝使介质呈现横向各向同性（HTI），横波在穿过裂缝介质时会发生横波分裂（快慢横波），快横波偏振方向平行于裂缝走向，快慢横波的时差正比于裂缝密度。由此可直接反演裂缝的方向与密度——这是纵波无法直接、稳定获取的信息，对页岩气、致密油、碳酸盐岩缝洞储层的开发部署价值极高。方位AVO（AVOA）进一步结合振幅随方位变化提取裂缝信息。

价值二：岩性与流体识别。利用Vp/Vs、泊松比、纵横波阻抗联合，区分岩性（砂/泥/灰）与流体（气/油/水），尤其对"亮点是真气还是岩性假象"这类经典难题提供独立判据，降低含气性预测的多解性。

价值三：气云区（Gas cloud）成像。浅层游离气使纵波能量急剧衰减、成像"发虚"，而横波不受气体影响、可"穿透"气云清晰成像下伏构造。这是海上多波（OBC 4C）最早、最经典的杀手锏应用（北海Valhall油田是标志性范例）。

价值四：储层力学参数表征。横波信息可辅助估算岩石脆性、总有机碳（TOC）间接指示、地应力方向等，服务于非常规储层的可压性评价与压裂设计。