隨著我國油氣資源的勘探開發程度不斷加深，油氣勘探穩步向低孔滲、隱蔽性、非常規和雙復雜(復雜地表、復雜構造)等方向發展，深層和超深層、深水和超深水等成為目前保障油氣增儲上產的主要領域。日益復雜的勘探目標需要更精確、更高效和更經濟的地球物理勘探技術為油氣藏的持續發現提供支撐。2018年以來，以大數據和深度學習為標志的新一代人工智能技術由于解決復雜非線性問題能力的優勢，已經成為地球物理勘探領域新的研究熱點和重要的創新驅動力。

▲ 模型驅動與數據驅動的聯系與區別

▲ 模型驅動與數據驅動反演的高分辨率結果對比

以地震高分辨率處理為例， (a)為待處理的地震圖像， (b)為基于模型驅動方法得到的高分辨率反演結果， (c)為基于數據驅動方法得到的高分辨率反演結果。三者對比說明數據驅動方法完成了由觀測數據學習并發現新知識的過程，實現了原始數據的深度挖掘，發現了地震圖像左下角隱含的河道信息，獲得了超出模型驅動方法性能的預測結果。

結合地球物理勘探技術特點和多源、多尺度數據特征，將人工智能技術應用到地震資料處理、解釋和反演的技術環節，發展與完善人工智能地球物理勘探理論，形成定量化、精準化、智能化、一體化的地球物理勘探技術，有望突破傳統地球物理勘探理論與技術框架的瓶頸，提升地下油氣藏的描述精準度，推動并實現人工智能在地球物理勘探領域的工業化應用。

本書在概述人工智能與地球物理勘探的基本原理及二者關系的基礎上，總結了以深度學習為代表的新一代人工智能技術在地球物理勘探領域中取得的研究進展與核心成果；主要介紹不同人工智能算法在地震資料處理、地震資料解釋、地震資料反演和儲層流體預測四大類場景中的實現原理及數值模擬數據、物理模擬數據和實際數據的效果分析，并對人工智能地球物理勘探的未來發展方向進行總結與展望。

全書所列的成果內容是中國石油大學(北京)油氣人工智能研究課題組協同努力完成的。本書的撰寫和出版以期達到以下三個目的：

• 一是系統總結人工智能在地球物理勘探領域的發展歷程、研究成果和未來發展方向；

• 二是將人工智能地球物理勘探的基本理論、方法原理、應用場景和典型案例介紹給國內的地球物理從業人員，推動人工智能在油氣地球物理勘探中的應用與發展；

• 三是提升地球物理勘探描述地下地層構造形態和儲層性質的準確性與時效性，服務于國家油氣資源的精細勘探與開發。

本書展示了30余種人工智能算法在13種典型地球物理勘探問題中的應用實例及效果。第2章～第5章分別介紹人工智能在地震資料處理、地震資料解釋、地震資料反演和儲層流體預測中的研究進展、算法原理、案例分析和未來展望。

案例：數據與模型聯合驅動波阻抗反演

這是一種基于數據與模型聯合驅動的波阻抗反演方法(簡稱數據模型聯合驅動方法)。該方法的主要思想為利用人工智能反演的波阻抗模型為傳統基于模型的反演提供低頻信息更豐富的初始模型，從而改善后者的波阻抗反演精度。本書從方法原理、合成數據分析和實例分析三個方面介紹該方法。在此展示部分關鍵圖片如下：

▲ 基于數據與模型聯合驅動的波阻抗反演方法流程

▲ 數據與模型聯合驅動波阻抗反演結果

▲ 模型驅動、數據驅動和數據與模型聯合驅動方法預測的波阻抗推導出的反射系數的歸一化振幅譜對比

▲ 三種方法的實際數據測試結果對比

▲ 三種方法在W5井位置預測的波阻抗曲線對比

本書是國家重點研發計劃“變革性技術關鍵科學問題”專項項目“高分辨率地震實時成像理論與技術”(負責人：王尚旭；批準號：2018YFA0702504)、國家自然科學基金面上項目“模型和數據聯合驅動的疊前時間偏移速度建模流程智能化研究”(負責人：袁三一；批準號：42174152)和“五維疊前地震信息驅動的深度學習致密砂巖儲層表征機制及含氣性預測”(負責人：袁三一；批準號：41974140)、中國石油天然氣集團有限公司-中國石油大學(北京)戰略合作科技專項課題“多源信息深度融合的儲層預測和精細描述”(負責人：袁三一；批準號：ZLZX2020-03)、中國石油天然氣集團有限公司科技管理部項目“物探應用基礎實驗和前沿理論方法研究”(負責人：袁三一；批準號：2022DQ0604-01)共同資助的研究成果，本書的出版得到了中國石油大學(北京)學術專著出版基金的資助。同時，也獲得了中國石油勘探開發研究院西北分院、中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司、中國石化石油勘探開發研究院、中國石油集團科學技術研究院有限公司等單位的大力支持。

(中國石油大學(北京)學術專著系列)

ISBN 978-7-03-079029-3

責任編輯：萬群霞 崔元春

本書適合從事地球物理勘探與人工智能交叉研究的本科高年級學生、研究生閱讀，也可以供高校、企業、科研院所等從事人工智能地球物理勘探及其他應用場景相關的研究人員借鑒與參考。

本文轉載自科學出版社公眾號，內容摘編自《人工智能地球物理勘探》（王尚旭, 袁三一著. 北京 : 科學出版社, 2025. 1）一書“前言”，有刪減修改，標題為編者所加。

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