三维地震技术是在二维地震技术（即上面介绍的地震勘探技术）的基础上发展起来的。发达国家20世纪70年代开始使用三维地震技术。

三维地震勘探技术是一项集物理学、数学、计算机学为一体的综合性应用技术，其应用目的是为了使地下目标的图像更加清晰、位置预测更加可靠。

三维地震勘探技术是从二维地震勘探逐步发展起来的，是地球物理勘探中最重要的方法，也是当前全球石油、天然气、煤炭等地下天然矿产的主要勘探技术。

与二维地震勘探相比，三维地震勘探不仅能获得一张张地震剖面图，还能获得一个三维空间上的数据体。三维数据体的信息点的密度可达12.5米×12.5米(即在12.5米×12.5米的面积内便采集一个数据)，而二维测线信息点的密度一般最高为1千米×1千米。由于三维地震勘探获得信息量丰富，地震剖面分辨率高，地下的古河流、古湖泊、古高山、古喀斯特地貌、断层等均可直接或间接反映出来。地质勘探人员利用高品质的三维地震资料找油找气，中国近期发现的渤海湾南堡大油田、四川普光大气田、塔里木盆地塔中Ⅰ号大气田等，全要归功于高精度的三维地震勘探技术。

要了解三维地震勘探技术，有必要先了解一下二维地震勘探的基本原理。二维地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震勘探施工，采集地下地层反射回地面的地震波信息，然后经过电子计算机处理得出一张张地震剖面图。经过地质解释的地震剖面图就像从地面向下切了一刀，在二维空间(长度和深度方向)上显示地下的地质构造情况。同时几十条相交的二维测线共同使用，即可编制出地下某地质时期沉积前地表的起伏情况。如果发现哪些地方可能储有油气，则可确定其为油气钻探井位。

三维地震勘探的理论与工作流程和二维地震勘探大体相似，但其工作内容及达到的效果却今非昔比了。三维地震勘探主要由野外地震数据资料采集、室内地震数据处理、地震资料解释3个步骤组成，这是一项系统工程，甚至每个步骤就是一个系统，因为这3个步骤既相互独立，又相互影响，而且每一步骤均需要最先进的计算机硬件和软件的支撑。

野外地震数据资料采集包括测量、钻浅井孔埋炸药(在使用炸药震源时)、埋检波器、布置电缆线至仪器车几道工序。测量的任务是定好测线及爆炸点和接收点的位置。钻井的任务是准备好可埋下炸药的浅井。埋炸药就是向井中放入炸药，以在爆炸后产生出地震波。地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传到仪器车，仪器车将检波器传来的信号记录下来，这就获得了用以研究地下油气埋藏情况的地震记录。

室内地震数据处理是把采集到的地震信息磁带上的大量数据输入专用电子计算机，按不同要求用一系列功能不同的程序进行处理运算，把数据进行归类编排，突出有效的，除去无效和干扰的，最后把经过各种处理的数据进行叠加和偏移，最终得到一份份地震剖面或三维数据体文件。

地震资料解释是把经过处理的地震信息变成地质成果的过程，包括运用波动理论和地质知识，综合地质、钻井、测井等各项资料，作出构造解释、地层解释、岩性和烃类检测解释及综合解释，绘出有关成果图件，对工作区域作出含油气评价，提出钻探井位置等。

三维地震勘探是根据人工激发地震波在地下岩层中的传播路线和时间、探测地下岩层界面的埋藏深度和形状，认识地下地质构造进而寻找油气藏的技术，与医院使用的B超、彩超和CT技术类似。地质学家通过三维勘探剖面寻找地下油气藏，和医生通过CT寻找病人身体内部的病变不同之处在于：人体结构是基本相同的，而地表的条件和地下的地质结构却千变万化，油气的运动方向与赋存部位也无规律可循；应该说，地质学家面临的挑战比医生大得多。

也正因为如此，为了寻找更多的石油与天然气，三维地震勘探技术近几年发展很快，数据采集、处理和解释的方法不断取得新的突破。每秒几千亿次计算速度的高性能计算机和几百T(1T=1000GB)的存储设备，促进了地震勘探技术的发展；同时，三维地震勘探技术也反过来促进了计算机硬、软件的发展，还催生了层序地层学、地震地层学等新的边缘学科，这些新的油气勘探理论对复杂油气藏的勘探起到了很好的指导作用。

石油和天然气蕴藏在地下的含油气圈闭中。这些含油气圈闭有构造圈闭、地层圈闭，也有岩性圈闭，而多数是几种圈闭叠合在一起的复合圈闭。总之，圈闭是多种多样，极为复杂的。三维地震方法可以很精确地搞清地下含油气圈闭，甚至圈闭的某些细节，在勘探开发油田工作中取得巨大的成功。

首先是搞准了地下几千米深处极为复杂的构造。中国东部渤海湾大油区的构造是非常复杂的，堪称世界之最，有人说“这里的构造像一个被打碎的碗，掉在地上还踩了三脚”。极为破碎的构造使油田都成为一个个很小的碎块油田，规模极小。国外的油田面积大多是几十、几百或上千平方千米，而中国东部的断块（碎块）油田最小的仅有0.01至0.05平方千米，可以说是油田的微缩景观。我国地震工作者精心使用三维地震搞准了这些破碎的小碎块。无论从技术上或者从效果上说，我们都处于世界领先地位。

第二是弄清了埋藏很深、幅度平缓的构造。中国西部塔里木盆地中的油田有的埋藏在地下5000米至6000米，构造的幅度只有30米至50米，倾角不超过1°，应用三维地震技术搞清了构造。地震勘探精度世界上公认为3%至5%，而我国对塔里木盆地的这种超深、极度平缓构造的地震勘探精度提高了近10倍。在这方面我们也处于世界领先水平。

第三是为含油气的储层研究提供了很好的成果。利用三维地震资料研究这些储层的分布范围、厚度大小、孔隙多少以及含油和含气的情况准确度也比较高。在这方面我们与世界先进水平大体相当。

第四是为油田开发服务。在一个油气田开发之前要做开发方案，即确定油井如何分布，在开发时为了多采油气要采取一些多出油的开发措施，比如注水、注气、化学驱油、聚合物驱油等，使地下油气尽量多地生产出来，在开发后期也有很多增产方法。三维地震也可以围绕这些特定的任务提供精确资料，供油田开发工作使用。这方面我们紧跟了世界上的技术发展趋势，开始从找油领域往采油领域发展。

一是发展万道地震采集技术。采用万道地震仪(测线在30000道以上)和数字检波器进行单点激发、单点接收、大动态范围、多记录道数、多分量地震、全方位信息、小面元网格、高覆盖次数的特高精度三维地震采集技术。

二是发展数据处理和数据存储技术。为提高处理精度，必须发展海量机群并行处理和海量存储技术。海量机群并行处理技术是指PC-CLUSTER(针对大型数据库及大负荷运算量的集群计算机)的节点要多，同时发展相关的静校正处理、组合处理、叠前时间偏移、叠前深度偏移、全三维各向异性等处理技术，以提高地下成像精度和储层描述精度及含油气分析精度。海量存储技术指发展大容量的磁盘和自动带库，以满足大数据量的存储需求。

三是进行高精度精细地震解释。随着微机性能的提高、成本的降低以及可视化解释软件的发展，三维可视化解释技术的发展趋向是微机群，即用于解释的微机群将以两种形式存在：一种是集成并行机群，用于大数据量的计算和三维可视化分析；另一种是分布式机群，人手一台，通过网络连接，用于精细解释研究。