地震勘探新技术

地震勘探新技术第1页，共63页，2023年，2月20日，星期四地震勘探技术新进展1.地震仪器地震勘探仪器近年来有了很大的发展，地震仪在轻便性、灵活性、稳定性、实时性、高采样率、超多道、可扩充性、质量控制、电源管理及导航控制等方面有了十分重要的进步，由于目前的地震仪具有体积小、重量轻、适应性强、有线和无线混合、采用数据网络管理等特点，因此，可以适应不同地理条件和地震地质条件的勘探活动，从海洋、过渡带、陆地到自然条件恶劣的戈壁沙漠都可开展目的和要求各异的地震勘探工作。目前法国Sercel408UL和美国I/O的Image、Fairfield的BOX是新型地震仪的代表。第2页，共63页，2023年，2月20日，星期四第3页，共63页，2023年，2月20日，星期四第4页，共63页，2023年，2月20日，星期四

这些仪器的技术指标一般为：采样间隔0.25ms～8ms，记录长度16s，接收道数5000～几万道，模数转换为△∑24位A/D转换器，动态范围138dB，噪音小于0.4μV，畸变系数小于3×10-6，道间串音大于95dB，高截频0.5～0.8FN。一些仪器无低截频。2.

采集工程软件采集工程软件系统发展迅速、使用广泛是当前地震资料采集的重要特点，采集工程软件系统包括了采集参数论证，观测系统设计，正演模拟验证，现场实时质量控制，干扰波调查及分析，资料定量分析，定位及测量，SPS电子班报及观测系统绘制，小折射、微测井资料现场处理，野外现场监控处理，资料整理和质量评价等采集工程中的方方面面。目前业界常用的软件系统有KeLang、OMNI、GreenMountain等。采集工程软件系统的应用，大大提高了地震资料采集设计技术含量，减轻了野外工作强度，提高了生产效率，保证了勘探地质任务的完成。第5页，共63页，2023年，2月20日，星期四

盒子波干扰波调查技术

盒子波干扰波调查技术是采用面积观测方法研究干扰波发育类型、传播特性（方向、能量、频率等），进而研究压制干扰的措施和技术手段的方法。近年来在南方海相油气勘探的大部分低信噪比和强干扰发育地区的勘探活动中得到广泛使用，并取得了明显的勘探效果。基本工作方法是采用20X20或更多的接收道按2m的道间距和线间距布设成一块面积观测系统，在其轴线上按不同的偏移距激发形成一组三维数据体，采用盒子波分析软件，计算出不同时间的干扰波的分布和能量，并采用不同的组合形式进行组合叠加，形成组合后新的数据体，并分析组合对干扰的压制效果，以确定最佳的组合方式和组合参数。第6页，共63页，2023年，2月20日，星期四盒子波干扰波调查分析图正演模型指导下的观测系统设计采集设计和过程控制中采用正演模拟技术，针对负责构造设计科学观测系统，确保勘探地质效果得到了各大物探公司的高度重视。这一技术已从二维正演模拟发展到了三维正演模拟，近期已有对复杂结构表层和高陡构造波前面传播方面的正演研究。见起伏地形条件下的地震波场正演第7页，共63页，2023年，2月20日，星期四二维线射线追踪正演模型及模拟地震记录三维连续激发正演模拟

第8页，共63页，2023年，2月20日，星期四基于模型的观测系统设计第9页，共63页，2023年，2月20日，星期四复杂构造正演记录第10页，共63页，2023年，2月20日，星期四三维观测系统设计及分析⑴排列片优选地震勘探三维观测系统千变万化，类型繁多，实际勘探中应用最为广泛的是三维束状观测系统。由于三维束状观测系统是规则、组合、垂直型观测系统，因此排列片便是是一个三维观测系统的最基本单元。目前通过排列片优选软件可合理地选择面元尺度适中、偏移距分布均匀、纵横比和方位特性好、覆盖次数均匀，浅、中、深层兼顾能力、避让障碍能力好，经济可行性的三维束状观测系统。⑵三维观测系统分析三维观测系统分析不仅可分析规则三维观测系统，还能设计灵活三维观测系统，对观测系统的合理性和勘探目标的针对性进行分析，确保勘探地质效果。有高精度的地形图或卫星照片的条件下，可以对每个炮点和检波点进行精确设计，并输出SPS文件指导野外生产。第11页，共63页，2023年，2月20日，星期四元坝龙岗普光清溪镇巴及其邻区黑池梁位置图第12页，共63页，2023年，2月20日，星期四三维观测系统设计图第13页，共63页，2023年，2月20日，星期四

左为带卫星照片底图的炮、检点位置图；右为反映方位角、炮检距和覆盖次数关系的玫瑰图.

三维观测系统分析包含了满覆盖面积，一次覆盖面积，施工面积，面元尺度，检波线距、点距，炮线距、点距，每束接收线数，每束炮点数，每线接收道数，每炮线炮点数，总接收道数、总炮数，放炮方式，放炮方向，炮线或和接收线重复方式，最大炮检距，最小炮检距，覆盖次数，纵横比，每平方公里炮点数，搬家道数等参数。

野外实时定量分析地震资料采集过程的实时定量分析技术已进入实际生产应用阶段，以SercelSQC-pro系统为例，其具有的地震道极性和环境噪音的监控、检波器组倾斜和检波器电阻值状态监控、实时的析地震道能量、信噪比和频率（中心频率）分析等功能，可有效保证采集资料质量，指导采集参数的优选。第14页，共63页，2023年，2月20日，星期四

SQC－Pro现场实时定量分析系统第15页，共63页，2023年，2月20日，星期四

SPS电子班报

SPS电子班报系统已得到广泛使用，对提高地震采集设计水平，提高施工效率，保证勘探资料的准确性有重要作用。SPS电子班报使用流程图第16页，共63页，2023年，2月20日，星期四3.

陆地采集技术的进展地震采集采用了干扰波定量分析；精确的浅表层结构调查；多种震源施工；灵活的观测系统设计；采用多重非纵、宽线剖面和高覆盖次数提高中、深层能量和信噪比等方法。精确的浅表层结构调查，为静校正提供准确的静校正资料

•单、双井微测井

•沿测线地面地质调查

•潜水面调查及岩芯取样

•建立沿地震测线的表层结构模型

多震源施工和灵活的观测系统设计，使CMP道集内，不同炮检距道所占的比例基本相当，保证了浅、中、深层覆盖次数的均匀性。山地地震采集普遍采用了高精度卫星测量（RTK）技术，适应不同地表的钻井技术，根据不同的地质结构设计观测系统技术，精确的表层结构调查技术等。灰岩裸露区和高陡背斜区地震资料采集方法研究正在得到充分的重视和研究。第17页，共63页，2023年，2月20日，星期四

戈壁沙漠区的地震勘探技术正在以潜水面以下激发，高覆盖次数，大炮检距等采集方法提高低信噪比资料品质，潜水面以下埋置检波器的方法也正在考虑之中。潜水面和井深曲线

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.地震资料精细处理处理系统已从过去要求超大规模的MPP并行计算机，发展向成本低廉，性能能大，灵活伸缩规模的PCCluster计算机群。采用Linux操作系统，目前最大的PC机群达到了20几千—几万个CPU，完成几百平方公里的三维叠前深度偏移仅需几天时间。CGGGeoCluster机群并行处理系统第19页，共63页，2023年，2月20日，星期四

处理软件发展迅速，精细保幅处理技术有了新的发展，如3DFKxKy滤波、3D面波压制、3D去噪及缺失道插值、3D目标区拉东变换滤波、高阶动校正、自动反拉伸、3D保幅DMO、高精度多次波压制等及考虑近地表变化和各向异性因子的全三维处理软件系统已全面进入商业化生产阶段。第20页，共63页，2023年，2月20日，星期四5.叠前深度域成像技术近几年叠前深度域成像技术得到了迅猛的发展。理论研究方面在Kirchhoff积分法、共方位角波动方程深度域成像及炮域波动方程深度成像方面取得了一批重要成果。最近已有学者采用Hamilton方程描述波动方程，拟采用辛几何算法或李群算法解决叠前深度偏移的保持振幅问题。在叠前深度成像方面有代表性的公司有Paradigm、ADS、CGG、Landmark等。叠前深度成像的发展大致可分为三个阶段：第一阶段是计算量相对较小，易于实现的Kirchhoff积分偏移成像，由于其对波动方程是一种高频近似，无法解决在对复杂模型的射线追踪中出现的多路径或出现的射线无法照射的盲区等问题；第21页，共63页，2023年，2月20日，星期四

第二阶段是时间－空间域或频率－空间域的有限差分深度偏移成像方法，频率－波数域和频率－空间域的各种广义深度偏移成像方法，由于这些方法计算量极大，如何提高计算效率值的进一步的探索；第三阶段是全三维叠前弹性波波动方程深度偏移，实现真介质（离散介质）的深度偏移成像，大大提高地下构造的成像精度。随着深度偏移成像方法的发展，速度模型建立和模型修改也得到了巨大发展。目前普遍采用相干反演和层析成象等手段获取层速度，使建立的速度模型的精度和可靠性大为提高。第22页，共63页，2023年，2月20日，星期四第23页，共63页，2023年，2月20日，星期四

模型Kirchhoff叠前深度偏移波动方程叠前深度偏移

第24页，共63页，2023年，2月20日，星期四6.

广角地震（WideAngleReflection）广角地震是在研究地球深部构造中发展起来的，最初主要利用折射波信息。在目前的勘探地球物理中，广角地震主要用于常规地震难以成像的地区，即盐下、火成岩下、推覆体下的地层成像。该方法以用于我国南方碳酸盐岩、胜利潜山油藏、塔里木古生界深部油藏的勘探中，并取得了明显效果。目前见到的最大炮检距达13.2875Km。目前正在研究的是采集技术中的数学、物理模拟，处理技术中的高阶动校正、无拉伸叠加及多种波的利用技术，以及与之配套的新的解释技术。第25页，共63页，2023年，2月20日，星期四塔中地区的广角地震记录第26页，共63页，2023年，2月20日，星期四7.

三维可视化技术

可视化是用于显示描述和理解地下和地面诸多现象特征的一种工具，它把地球物理信息转化为图形、图像，并运用颜色、透视、动画和观测视点的实时改变等视觉表现形式，使人们能够观测到不可见的对象，洞察事物内部结构。可视化技术的应用，使我们能够驾驭大量数据，提取有用的储层异常信息。并大大缩短了解释周期，提高了勘探开发效益。可视化的最大优点是解释人员不必用一个预先假想的模型来对比数据体，而是用原始数据进行直接观察、推测，这是其它方法处理地震数据所不具备的。它允许解释人员直接进行地层解释，识别地震相，改进油气藏特征的描述。通过数据体的三维立体显示，使解释人员能够作构造、断层、地层沉积、岩性、储集参数和油气等的交互解释。解释结果在三维空间内立体显示，可以激发解释人员的地质灵感，赋予他们无限的想象空间与创造力，极大地提高工作效率和研究成果质量。第27页，共63页，2023年，2月20日，星期四

三维可视化技术在油气藏描述中的应用主要体现在：建立储层三维思维模式，迅速寻找地震异常体，建立三维立体模型，进行井位论证和轨迹设计等。气藏三维可视化图

第28页，共63页，2023年，2月20日，星期四三维可视化的直接地层解释第29页，共63页，2023年，2月20日，星期四8

虚拟现实技术

虚拟现实（VirtualReality或VR）是一种新的三维解释环境，它能够营造一种让用户有沉浸感的实时的显示环境。通过对地震数据的空间细分、简化和合成，建立多种分辨率的几何模型，建立适合快速绘制的图形基本单元，图像处理和体数据压缩，可视化参数编辑等预处理形成VR数据。针对VR数据利用VR工具、显示技术和人机接口技术等，就可以在虚拟现实环境中进行各种分析和决策。近年来国内外有许多石油公司和研究机构都在开发和建立用于油气勘探开发的虚拟现实系统。如Arco、Texaco、SGI、Veritas、GeoQuest和中石油、中石化等大公司都建立了自己的虚拟现实系统。目前虚拟现实系统主要应用于解释方案研究、油藏模拟和钻井轨迹设计等方面。第30页，共63页，2023年，2月20日，星期四虚拟现实系统

第31页，共63页，2023年，2月20日，星期四9.地震属性分析技术

地震解释人员的主要目标就是从地震数据中提取准确的构造信息和更多的岩性和含油气性信息，然后利用这些信息精确定义油气藏模型，用于钻井决策、计算地质储量，指导油气田开发。由于提取地震属性（Attributes）是获取所需地质信息的重要途径，长期以来地震属性提取技术一直是地震特殊处理和解释的主要研究内容。进入90年代，属性分析技术全面进入了多属性、多维属性（倾角、方位和相干等）和非线性属性（分形分维、混沌、突变和小波等）时代。通过近几年的发展，地震属性分析技术已成为油气藏识别和油藏描述的重要组成部分，是勘探地震和开发地震研究的重头戏。第32页，共63页，2023年，2月20日，星期四地震属性分析技术从地震数据中提取的地震属性越来越丰富，有关地震波运动学（时间）属性、动力学（振幅、频率、相位、吸收等）属性、几何属性（结构、相干、倾角、方位角等）、物理属性（、、、、等）及非线性属性已达100多种。大量属性的出现，促进了多属性联合分析技术的发展，聚类分析、神经网络、协方差分析等使用地震属性分类学，使地震属性的应用技术又上了一个新台阶。三维地震属性的提取和分析为三维的储层表征和三维解释的定量化提供了条件。第33页，共63页，2023年，2月20日，星期四

非线性属性图相干属性岩石物性属性地震相图（SeismicFacesMap）

方位角图第34页，共63页，2023年，2月20日，星期四10.井中地震技术

井中地震（BoreholeSeismology）技术通常指在井中使用检波器、震源及井中的测量技术。其中VSP测量技术已商业化生产多年，井间地震技术在美国已进入商业化生产，其他大部分技术仍处于研究阶段。近几年井下地震信号接收系统的研究一直影响着VSP和井间地震的发展，在井下设备研制中，国外不少地震仪器生产厂家，如OYOGeospace、CGGSercelI/O－P/GSI等在井下接收系统研制方面取得了重大进展，其中已有数家推出了商业化的井下多级多分量数字检波器串和相应的记录系统，以及井中震源系列。第35页，共63页，2023年，2月20日，星期四井中地震技术

井下多级多分量数字接收系统的研制成功，大大提高了井中地震技术的采集效率，降低了生产成本，快速地推动了行业的发展。特别是VSP测量技术，采集出现了前所未有的方法更新，推动了处理和解释的研究步伐，提高了技术的应用范围和效果，带来了广阔的市场。目前在VSP测量的生产应用中，使用最多的井下多级接收系统是法国的CGG生产的SST－500，该系统由12级四分量接收组成，共48道。国内大庆油田及中原油田等也装备到了8级。第36页，共63页，2023年，2月20日，星期四井下多级多分量数字检波器井下轨道可控震源

第37页，共63页，2023年，2月20日，星期四10.1.VSP技术

常规VSP包括零井源距和非零井源距两种，零井源距的测量结果主要用于地震剖面的层位标定和速度研究；非零井源距的测量结果多数通过VSP－CDP转化叠加对井旁区域成像，用于地面地震资料的辅助解释和井旁地质异常体的解释。在采集技术方面，主要是在非零井源距测量的基础上采用沿2D测线放炮测量的变井源距（Walkaway和Walkabove等）观测方式、沿井口周围一定偏移距放炮测量的Walkaroud环形观测方式、以及按地面3D地震放炮测量的3D观测方式。这些观测方式无需投入大量成本，却能采集更多的数据，较大程度地改善VSP的成像范围和效果，解决更为复杂的地质问题；另一观测方式是微裂隙监测技术，即在数字检波器串的下方串上井中可控震源，对记录数据进行井旁裂隙成像处理，以监测井旁裂缝的发育程度。第38页，共63页，2023年，2月20日，星期四

SurfaceseismicimagethroughwellSurfaceseismicwithVSPimagesplicedin

3DVSP地面和VSP成像剖面第39页，共63页，2023年，2月20日，星期四10.2.井间地震技术

井间地震有许多优势，如分辨率比地面地震高，能识别井间的薄砂体，能分辨井间的油水层等。目前需要解决的是应用该技术的经济效益问题。近几年来SEG年会有不少论文介绍井间地震的应用成果，美国一些大油田一直雇佣专业公司进行油藏管理阶段的井间地震测量。井间地震之所以目前能比较顺利地向应用转化，主要得益于近几年井下设备的快速发展，从而保证了高速高效采集施工。井间地震的应用领域包括利用井间地震资料估算储层岩石的孔隙度、渗透率、岩石的各向异性分析及应用导波检测气层等。第40页，共63页，2023年，2月20日，星期四井间地震的储层连通性图

第41页，共63页，2023年，2月20日，星期四11.

多分量地震技术

在多分量勘探技术中，各向异性介质转换波的成像技术是近几年研究的重点，是解决复杂地质、构造成像、油藏描述问题的关键。利用横波分裂可以预测裂缝性各向异性；利用转换波成像，可以改善P波剖面成像受气云的影响，可以对高速玄武岩覆盖区下方的油藏进行成像。在各向异性介质转换波成像方面，近几年提出了转换波极化各向异性动校正参数法、双曲型转换波时差、参数估算、井中微分模型射线追踪较正等方法。此外还提出了各向异性介质转换波的叠前偏移，包括横向各向异性介质的P-S波叠前偏移和速度分析方法，以及各向同性和各向异性的速度分析。近年来，多分量地震在海上取得了重大突破，3DX4C地震在北海、墨西哥湾等海域获得了较为广泛的应用，促进了海上油气勘探的发展。第42页，共63页，2023年，2月20日，星期四S-waveprincipal(fastorS1)anisotropydirectionandmagnitudeforWaltmanfrom3D-3Csurvey(vectors.NS/EWintervalvelocityfrom3D-Psurveycontoured)第43页，共63页，2023年，2月20日，星期四12.

时延地震技术

时延地震包括时延3D地震、时延2D地震、时延VSP和时延井间地震等，其中以时延3D地震（4D地震）为主要方法。目前时延地震已成为各大石油公司致力发展的技术。通过几年的发展，时延地震已从地面发展到了井间时延地震成像，并正在走向实际生产应用阶段。国外学者已对各种储层作了岩石物理研究，以证实油气田开采过程中流体的抽取或注入会引起孔隙流体、压力和温度的改变。这种改变会引起密度和速度的变化，也就是波阻抗的变化，而波阻抗的变化将产生足以被检测到的地震相应的变化。第44页，共63页，2023年，2月20日，星期四

时延地震是一种地震属性求差技术，因此，提高数据的重复性相当重要。对于不同时间采集的地震数据，除作传统的互均衡处理外，还有两种解决方案，一种是对偏移后的数据集作叠后互均衡或剩余偏移处理；另一途径是完全重处理。第二种方案能够给出更好的重复性和分辨率。当两次地震测量之间的带宽和横向分辨率大不相同时，可采用非线性数据匹配处理方法。第45页，共63页，2023年，2月20日，星期四海上和陆地时延地震采集第46页，共63页，2023年，2月20日，星期四时延地震在剩余油开采中的应用第47页，共63页，2023年，2月20日，星期四13.

地震理论研究

随着复杂构造成像技术的逐渐成熟，理论研究者们就开始了向传统的均匀层状介质理论发起了冲击，在政府和油公司的资助下，不少大学和研究机构开展了复杂介质情况下地震波传播规律的研究，如科罗拉多矿院、斯坦福大学、Delft科技大学等。研究内容大致可以分为正演模拟、反演与层析成像、各向异性及裂缝介质波场研究等几个方面。数值模拟的主要对象为复杂构造、复杂地表、各向异性及裂缝介质、粘弹性介质等，研究方法主要有射线追逐和波动方程两种，研究目的一是分析波在特定介质中的传播，二是解决方法本身诸如运算速度、稳定性等问题。第48页，共63页，2023年，2月20日，星期四地震理论研究

反演的研究对象是用声波与弹性波、地面与井中等数据对各种复杂介质进行分析和预测。研究方法有旅行时反演、波形反演、随机反演、层析成像等。研究目的一是分析和估算各种复杂介质的参数及其分布，二是分析和评估反演方法本身的不确定性。各向异性及裂缝介质的波场研究主要以正演模拟和反演方法为手段，而数值模拟和反演又反过来以各向异性及裂缝介质为主要研究对象。第49页，共63页，2023年，2月20日，星期四14.

P波各向异性检测技术所谓的P波各向异性检测技术就是利用P波的振幅随方位角的变化（AVAZ）、AVO随方位角的变化（AVOA）和速度随方位角的变化（VVA）的关系，研究横向各向异性的技术。Veritas的Gray等（1999）描述了AVAZ分析法及初步的实验结果。AVAZ分析是根据裂缝引起的岩石的各向异性检测其P波振幅随方位角变化的强度和方向的技术。第50页，共63页，2023年，2月20日，星期四

Manderson油田的3D地震资料裂缝分析充分显示了裂缝的复杂性。Gray等用三维探区内的定向取心进行裂缝分析，将结果与根据地震资料进行的裂缝分析结果对比，以验证地震方法的精度。定向岩心测量可能会高达30°的裂缝走向误差，而地震测量时由于所用的方位角范围所致，精度大大提高，误差在12.5°范围内。通过地震资料计算的裂缝密度与井中资料的相关对比，研究发现，根据地震资料计算出的裂缝密度与平均裂缝孔径有关。Manderson油田的实例研究证明，对于方位采样正确的3D地震资料，用常规P波地震数据计算的AVAZ可以探测裂缝；用AVAZ裂缝探测法，可以发现与充满流体的张开裂缝平行的裂缝走向。目前该技术已在20多个油田中得到应用，裂缝系统的探测效果明显。第51页，共63页，2023年，2月20日，星期四定偏变方位物理模型天然裂缝发育形式物理模型观测结果

第52页，共63页，2023年，2月20日，星期四Manderson油田AVAZ裂缝检测结果地震裂缝密度与裂缝开启度成正比关系

第53页，共63页，2023年，2月20日，星期四15.振幅随频率变化（AVF）

研究时间域中振幅的变化对频率域中频率分量变化的响应，就得到一种新的关系，称为振幅随频率变化。AVF是振幅随厚度变化（AVTH）的一个延伸和补充，它使分解的频谱得以动态应用，从而释放出地震数据主频分量掩盖的附加信息。AVF有两个应用，即识别岩性的地层单位和年代地层单位，可用于地震地层分析、属性分析和反演中的薄层调谐。第54页，共63页，2023年，2月20日，星期四16.振幅随倾角变化（DAD）利用3D地震数据集和AVO数据集计算振幅随倾角变化属性（DAD），可得到更好的含油气储层边界成像。DAD算法的基础是当地震波穿过会引起波形调谐的产层厚度时，油气对振幅有很大的影响，在剖面上表现为倾角方向的振幅变化最大。DAD算法只计算油气影响最大的倾角方向的振幅变化，它是一种突出3D地震数据中油气效应的简便而又有效的方法，在高孔隙度，亮点储层中的应用非常好，而最大的贡献是在叠加剖面上油气边界模糊的非亮点远景带。研究证明高孔隙度、含气砂岩有较强的DAD异常；低孔隙度、低GOR（气油比）有弱的DAD异常；断层边缘和极性反转的中等孔隙度储层有非常强的DAD异常；在同一储层的气／油或油／水面上会观测到DAD异常；AVO梯度数据体有很强的DAD异常；碳酸盐岩储层有DAD异常不反映当前的油气充填。第55页，共63页，2023年，2月20日，星期四17.

E&P数据银行目前，石油公司的管理层已普遍认识到E&P数据管理的重要性，已在不同层次的数据库开发、数据平台以及数据管理工具方面做了一些开拓性工作。⑴采用统一标准的数据模型。早在80年代，随着E&P各种数据量的迅猛增加，一些大的石油公司就已开始针对具体的数据类型建立了地震资料采集、处理、解释和油藏数值模拟等数据库。但是数据模型的不统一又带来了一系列的问题，进而导致了POSC（PetrotechnicalOpenSoftwareCorporation）的成立。该组织推出的EPICENTRE为数据模型的统一起到了促进作用。⑵建立不同层次的数据库。不同层次的数据库是E&P数据管理的核心内容之一，数据库的结构决定了数据管理的效率。目前已有多家石油公司在致力于各种层次数据库的开发，主要包括区域/国家数据库、公司性数据库和项目数据库。第56页，共63页，2023年，2月20日，星期四

区域/国家数据库主要是通过政府或多个机构的合作，以统一或标准格式将某一区域的数据组织起来，达到数据共享和降低数据管理成本的目的。挪威建立了地震资料国家数据库，英国建立了井资料国家数据库，阿尔及利亚建立了综合国家数据库，阿拉斯加建立了本区数据库管理系统。它可以减少不必要的数据拷贝，加强数据