潜心科研攻关石油勘探

当今世界,能源的发展问题是全世界、全人类共同关心的问题,也是影响我国社会经济发展的重要问题,石油和煤炭等不可再生能源的勘探对世界各国实力的增强显得尤为重要.在我国石油勘探队伍中,有一位自允为数学与石油勘探技术之间桥梁的科研工作者和教育工作者,他将数学和石油两个看似不相关的学科紧密的联系在一起,在石油勘探领域取得突破性和开创性技术成果.他就是中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院的博士生导师曹思远教授.

意气风发,与石油物探结缘

1978年,我国恢复高考制度之初,积压了十年之久的考生,一起涌向高考这座独木桥.年仅16岁的曹思远成为这千军万马中的佼佼者,顺利考入了中国矿业大学数学力学系,完成学业后以优异的成绩留校任教,成了一名年轻的大学老师.

命运之神总是垂青锐意进取的心,机会总是留给有准备的人.在教书育人的同时,他也在积极地参加科学研究.一个针对青年教师的只有2000元研究经费的科研项目,让他与石油物探结下了不解之缘.

怀着对石油勘探浓厚的兴趣,曹思远投师著名地球物理学家牟永光教授名下,成为中国石油大学（北京）当年招考的十几名博士研究生之一.三年半的时间,牟永光教授严谨的治学作风,加上一个热血青年旺盛的求知欲,曹思远为自己的博士人生交了一份满意的答卷.他第一次将属于三个不同学科的研究理论,即调和分析中的小波理论,非线性学科中的分形理论和地球物理学科中的地球探测与信息技术结合在一起,完成了题为《小波变换在地震资料处理和分形研究中的应用》的博士论文,得到了业内行家的高度评价.同时,他的科研人生也有了一个新的起点,他的科研目标也有了明确的方向.

博士毕业后,曹思远进入中科院地球物理所博士后流动站.在此期间,曹思远又得到著名地球物理学家刘光鼎院士和李幼铭研究员的言传身教,让他在自己的研究领域博采众长.这期间知识的储备,为他未来创造出更加有价值的学术理论提供了有力的保障,也让他在推广和完善石油勘探中的时频分析技术获益匪浅.1996年,他完成了中国科学院地球物理所博士后的研究工作后,回到了自己的第二个母校――中国石油大学（北京）,重新回到了三尺讲台上,开启了他在石油勘探领域,科学研究和教书育人的同步人生.

提起石油勘探,最先的工作就是勘测、寻找,然后是打井、钻孔等,在这一过程中,冲在石油地质和石油地球物理勘探第一线的总是像曹思远教授这样的科技工作者们,我国95%以上的石油地质储量是他们通过物探方法找到的.曹教授深知,随着开采技术的不断提高和社会生活对石油需求量的不断增长,人类对石油勘探技术提出了更高的要求,常规的地震资料的去噪方法已经越来越不能满足高精度数据处理的需要.他介绍说,在接收到的地震记录中,很多有效的信号成分,由于能量弱,被淹没在各种各样的环境噪声中.对于能看到一些信号影子的记录,人们已经发展出了不少好的去噪方法；但对于看不到信号的记录,目前还没有好的方法将有用弱信号和无用噪声分离出来.

曹思远教授就是基于这样的问题,用自己深厚的数学功底,开创性地建立了有别于传统去噪方法的有用弱信号提取法.在这些记录中,人们看到的只是些杂乱无章的随机噪声,而看不到与它们混在一起的弱信号.如何从这无序的信号中,去寻找能量很弱的有效信号,是他们研究工作的重点,实际上它也是很多学科中的难点.曹教授敢为人先,创造性的把精准的数理计算方法带到石油勘探领域,经过多年实践研究,在“皮尔森体系”已有的相关知识基础上提出了“基于‘皮尔森体系’独立分量分析地震实现信号去噪”的方法,并获得了国家发明专利.2009年,该专利作为教育部所属高校几十万个国家发明专利中仅有的两个代表中的一个,获得了当年教育部高校科技进步奖二等奖.

与传统的去噪方法相比,曹思远教授发明的专利中提出的解决方案,既无须大量的观测样本,也无须信号的先验信息,就可实现信号与噪声的有效分离；过程简单、计算速度快、应用方便灵活.经过该方法求取的地震信号具有信噪比高、振幅保真的特点.因此这项专利对我国的物探技术具有非常重大的现实意义,同时对其它学科的信号处理也具有广泛而独特的应用价值.

突破创新,始终走在石油勘探最前沿

深厚的数学功底和对未知世界强烈的探知,让曹思远教授在拿到任何一个地震数据资料时都如获至宝,在数据中寻找真理,在图像中探求规律.编过太多的程序,也有太多的程序因达不到预期的结果而中断搁浅,但是付出总会有收获的,兢兢业业的潜心研究让他在数学力学与石油勘探之间游刃有余地行走.在他的发明专利得到认可后,他又开始了新的征程.

在石油地球物理勘探中,地震资料的高分辨率处理始终是人们关注的热点之一.这就需要对影响资料分辨率的因素进行分析,找出其中的主要因素,例如地震子波的主频与频带宽度时间空间的采样率、资料信噪比、子波的形状以及大地对地震子波的吸收作用.一般的解决方法主要包括：采用综合有效的噪音衰减方法提高资料信噪比,拓宽资料有效频带宽度,采用小的时间采样处理,使用零相位子波反褶积,进行一致性能量补偿,用分频剩余静校正法作剩余时差校正,精准的速度分析,叠后进行高频补偿处理拓宽资料频带宽度.采用这些方法处理的资料分辨率得到较好的提高,对地质成像及储层预测具有积极的作用.

为了更加精确的对地震资料进行高分辨率处理,2003年1月,曹思远开始对地震资料的HHT高分辨率处理及微断裂的识别技术进行攻关和研究,取得了突破性的进展.数学模型和实际资料的研究结果表明,HHT点谱白化技术可以在信噪比很低的情况下,提取眼睛看不到的弱信号,并使它的能量得到加强,从而极大地拓宽信号的频带,提高地震资料的分辨率,为提高目标区地震资料处理的质量、特别是提高薄储层的识别能力作出了贡献.

此外,煤层小断层及微断裂的展布对煤矿安全生产具有特别重要的意义.在HHT点谱白化技术基础上研发的小断层、微断层识别技术可以检测到原始地震剖面中原来看不到的相关信息,这为查明可采煤层的构造发育情况提供了新的技术支持,为提高煤炭产量、降低开采风险发挥重要作用.执着于创新的曹思远教授始终在不断提高着自己的油气田勘探开发技术,由于该技术涉及地球物理、石油测井、油藏工程、石油地质等多个学科和专业领域,因此需要协同作战、团队合作.于是,在技术研发进程中,曹教授经常与实验室的其他成员,或者是其他院系的老师通力合作,不断取得新的突破,为祖国的石油勘探技术提供了可靠的技术力量.

桃李满天下,奉献教育事业

曹思远不仅是一位科研工作者,更是一位教育工作者.作为中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院博士生导师,曹教授目前指导的博士生和硕士生达二十多人,并且承担着储层地球物理、地震勘探原理及解释技术、地球物理勘探新方法新技术、分形理论、小波理论及其应用、空间解析几何等课程教学.

在研究生的指导过程中,曹思远教授用自己的科研感染和鼓舞着自己的学生.他名下的学生每两周都有一次研讨例会,所有人都必须汇报学习和研究状况,而他自己也不能例外.这样的研讨会不止让自己的学生得到锻炼和提高,同时也吸引了其他年轻教师的参加.甚至,有的年轻老师在参加之后,对他们的研究方向产生了浓厚的兴趣,也加入了他们的研究团队.这样的研究氛围,在研究生中间身受口传,越来越多的考生把投师曹思远教授作为他们的考研目标.

如果说在研究领域,曹思远教授是用自己的科研感染和鼓舞学生,那么三尺讲台也是曹思远教授的人生舞台.曹教授在讲台上绝不是照本宣科,给每一级学生的讲课都不尽相同,他会将自己最新的研究成果在课堂上与同学们分享,他也会将自己的研究思路向同学们阐述.经常有叫不上名字的学生走过来告诉他,说他是他见过的最好老师.这样的一句话,会让他激动半天,这是他作为一个授课老师自认为最大的奖赏.

每天晚上十一点之前,他很少能回到家,但他不觉得辛苦.因为他做着自己喜欢做的事,在科学研究和教书育人的方寸之间,他快乐着自己的快乐.如今,他已经为国家输送了众多高新科技人才,其中很多人已经身居石油行业的重要岗位,为祖国的现代化建设贡献着力量.

多年来,曹思远教授带领着自己的学生参加并负责完成了多项国家重大专项课题及“973”“863”项目子课题的研究,在各级刊物和国际学术会议上发表论文60多篇,获国家级科技奖励两次、省部级科技奖励四次、国家发明专利三项,其中,还有六项国家发明专利正在申报中.这让他的个人价值得到了无限放大,也鼓舞着他再攀高峰.

执着前行,甘于奉献

不同于“铁人”王进喜和电影中石油勘探者的广为人知,曹思远教授作为一位石油勘探技术的研究者默默的耕耘着自己的一方水土.他虽然数学专业出身,却在油气田勘探开发中的地球物理方法、信息与计算技术等方面的研究中成绩突出；他甘于清苦与寂寞,却为中国的石油勘探行业赢得了较大的社会效益和经济效益.

任尔东西南北风,我自岿然不动.二十余年如一日的探索和努力,让曹思远教授的科研和教学工作如鱼得水.对于未来,他表示将继续执着的行走在科研道路上,不断耕耘,解决更多的油田勘探开发难题,创造出更多更实用的国际领先技术与理念,为中国油气田勘探开发技术的发展和完善提供强大的科技支撑,力争早日实现祖国的强国梦.

专家简介：

曹思远,男,江苏省启东市人,1962年2月出生.中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院教授.1982年中国矿业大学数学力学系毕业,1994年1月石油大学应用地球物理专业博士毕业,同年4月进入中科院地球物理所博士后流动站,1996年4月出站.2007年在美国休斯敦大学做访问学者二年.现任中国石油大学（北京）复杂油气藏勘探开发教育部工程中心副主任,中国地球物理学会信号分析专业委员会委员,石油地球物理勘探杂志编委,美国SEG会员,中国数学学会、石油学会,地球物理学会会员.主要从事油气田勘探开发中的地球物理方法、信息与计算技术等方面的研究.在地震资料高信噪比、高分辨率处理方面取得了重大进展,并在国内三大石油公司得到广泛应用；近几年开展的强非均质介质的储层预测研究,也取得了较好的效果；基于地震资料的微断层识别方法也开始在煤矿生产中得到应用.在学校还承担了储层地球物理、地震勘探原理及解释技术、地球物理勘探新方法新技术、分形理论,小波理论及其应用、空间解析几何等学科的教学工作.负责承担了国家重大专项课题、国家“863”、“973”项目和部级科研项目多项,在各级刊物和国际学术会议上发表论文60多篇.他研究的储层地球物理反演技术,获得1999年部科技进步二等奖,排名第7,中国复杂区油气地球物理勘探理论与技术,获得2001年教育部科技进步一等奖,排名第4,油气储层地球物理理论与实验基础研究,获得2002年北京市科技进步二等奖,排名第5.