作者:黄鑫 来源:中国科学报 发布时间:2013-10-25
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曹思远:在数学与勘探之间架起一座桥梁

 
■黄鑫
 
他学数学专业出身,却从事着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;他把精准的数理计算方法带到石油勘探领域,提出了基于“皮尔森体系”独立分量分析实现信号去噪的方法以及基于HHT的点谱白化的高分辨率处理方法;在数学力学与石油勘探之间游刃有余地行走。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。面对自己的研究工作和取得的成绩,他淡然表示:“我所做的,不过是在数学跟石油勘探之间搭起了一座桥梁。”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。
 
在无序中追寻有序规律
 
提到石油和石油勘探,人们脑海里自然会浮现出铁人王进喜和他握着刹把钻井的样子。殊不知,真正寻找石油的先锋是奋战在石油地质和石油地球物理勘探一线的科技工作者们。我国95%以上的石油地质储量是他们通过物探方法找到的。曹思远教授之所以会与油气田勘探开发结缘,始于当年他在哈工大学习时,参与的一个油田课题。项目结束后,他不止对物探技术产生了极大的兴趣,更将之作为今后科研工作的主攻方向开始了深入研究。
 
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。曹思远教授通过多年实践研究,并基于“皮尔森体系”已有的相关知识提出了“基于‘皮尔森体系’独立分量分析地震去噪”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。
 
据曹思远介绍,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。而曹思远教授在本项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。
 
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。自2003年1月开始,曹思远对地震资料的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。
 
默默耕耘 奉献国家
 
油气田勘探开发技术涉及地球物理、石油测井、油藏工程、石油地质等多个学科和专业领域,需要协同作战、团队合作。在技术研发进程中,曹思远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,使得创新与突破的“源头活水”滚滚而来。
 
多年来,曹思远教授参加并负责国家重大专项课题及多项“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。
 
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。在工作中,曹思远教授不管做什么都追求更高的水平。夜深人静之际,他就将白天未能解决的问题从头到尾思考一遍,许多新的思路就在这种反复思考中产生。他从不轻信前人的结论,而坚持从事物的本质出发,独立思考,从实践中得出自己的结论。
 
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,曹思远教授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。
 
数风流人物,还看今朝。我们相信,曹思远教授在未来的科研道路上仍将通过不断探索研究,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作出新的更大的贡献。
 
《中国科学报》 (2013-10-25 第7版 学人)
 
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