基于时频分析的地震波能量衰减补偿方法研究

发布时间：2020-01-26 17:36

【摘要】：地震波在地下介质中传播时，介质的粘滞性和非均一性会引起地震波能量的衰减损耗和速度频散，造成深层有效反射波的能量变弱，频带变窄，主频变低，相位延迟，同相轴连续性变差，从而导致深层地震资料分辨率降低。随着地震勘探精度要求越来越高，要提高地震资料的分辨率，地震波能量的衰减补偿成为地震数据处理流程中不可或缺的一部分。地震波能量衰减的解释理论可以分为三种：一是把大地当作双相介质的Biot理论和喷射流动理论；二是把大地当作不均匀介质的散射理论；三是建立相应的粘弹介质模型。文中介绍了影响地震波在地下介质中衰减的因素，主要包括：频率、岩性、压力、温度、孔隙度和孔隙流体饱和度。介绍了表征地层吸收衰减的参数：品质因子Q、吸收系数、衰减系数和对数衰减率。品质因子Q是用来描述粘弹性介质吸收衰减特性的的重要的属性参数，能够量化由于介质粘弹性所引起的地震波能量衰减和频散。品质因子Q在地震数据处理及解释中都有着十分重要的作用。本文首先介绍了两种传统的频率域内求取Q值的方法：谱比法和振幅匹配法，并利用简单模型验证了方法的正确性和局限性。然后提出一种新的Q值估计方法：基于Gabor反褶积的Q值估计方法。Gabor反褶积是针对非平稳信号提出的一种提高地震资料分辨率的方法，方法中加入了品质因子Q的影响，因此可以通过Gabor反褶积的结果反推品质因子Q。首先验证了Gabor反褶积在模型试算和实际地震资料处理中的有效性，然后推导出了基于Gabor反褶积的Q值计算公式，并且通过模型试算验证了该方法的正确性。最后基于波场延拓的思想，利用PP波和PS波求取纵横波Q值。反Q滤波是地震波能量衰减补偿方法中最常用的方法。反Q滤波能够补偿地震波的振幅衰减和相位畸变；同时，能够补偿频率损失从而展宽地震信号的频带，提高深层地震资料的分辨率。本文首先介绍了Hale反Q滤波方法和正则化反Q滤波方法。然后提出了基于时频分析的地震波能衰减补偿方法，在本部分中，先详述了地震数据处理中常用到的时频分析方法：短时傅立叶变换、Gabor变换、S变换、广义S变换和基于一维连续小波变换的时频分析方法（TFCWT），利用以上方法对chirp信号和合成地震记录进行了时频分析，对比了各种方法的优劣，最后选择TFCWT方法在时频域内对地震波能量进行衰减补偿，对比小波域内的补偿方法，取得了更好的效果。
【图文】：

模型图,模型,弹性常数,虎克定律

图 2.1 Kelvin-voight 模型簧的应力满足虎克定律：ef kx(k 为弹性常数)…………力为：v'xf kt (k’为粘滞系数)………所受的合力为：'e vxF f f kx kt …………ight 模型的应力应变关系为：e vt .…………应力，为应变，和分别为弹性常数

模型图,模型,弹性常数,粘模

ef kx(k 为弹性常数)……………为：v'xf kt (k’为粘滞系数)…………受的合力为：'e vxF f f kx kt ……………ht 模型的应力应变关系为：e vt .……………力，为应变，和分别为弹性常数和粘模型由弹簧和阻尼器两个物理元件串联组成[35]，
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.4

【参考文献】