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随着我国油气勘探、开发工作的不断发展,地震勘探重点由原来的构造油气藏向岩性油气藏、隐蔽油气藏转移,非均匀粘弹性介质中的地震波衰减也因此成为近年来研究的热点。尤其是在隐蔽岩性天然气藏的预测中,地层品质因子被认为是最为敏感、可靠的依据之一。因此,研究、估算和补偿地下介质对地震波的吸收不仅对叠前地震资料处理、提高地震成像精度、合理解释AVO效应和正确反演介质物理属性等是极其重要的,而且近几年来,地层品质因子作为一个地层固有属性在预测岩性、油气藏的位置和范围方面具有更重要的意义。
关于吸收衰减机制,一般归结为两个方面:一方面是弹性后效理论。该理论认为,物体在外力的持续作用下,其内部结构发生变化,在外力消失后,该物体不能完全恢复其原状,存在一定的剩余应变,它的存在消耗了部分弹性能量而使地震波振幅发生衰减;另一方面是内摩擦理论。该理论认为,介质中质点在振动过程中发生相互间地摩擦作用,使部分机械能转化为热能而损耗,使地震波振幅发生衰减。实际地层介质是粘弹性非均匀的,由于波前扩散、地层吸收和散射等原因,使得地震波在传播时要经受与频率有关的衰减以及频散引起的相位畸变,并且能量随着传播距离的增加而迅速衰减。特别在地层深处,地震波高频成份衰减尤其明显,分辨率降低,地震子波的振幅谱和相位谱产生严重畸变。
由于受各种条件的限制和多种因素的制约,品质因子的准确提取一直是一个难题。论文根据目前地震波衰减理论的研究现状及发展方向,在对地震波衰减特征进行数值模拟分析的基础上,结合现代信号分析中的小波变换和Gabor谱分析方法,开展了地层品质因子提取方法研究。
小波变换具有良好的局部化特性,具有傅里叶变换所不具有的优势,在地震勘探中有着广泛的应用。由于小波域尺度能量拟合法易受干扰变得不稳定,为了克服这个的缺陷限制,将其与频谱比法结合起来,进行了品质因子估算。由于频率域方法在提取Q相对稳定,考虑到Gabor变换方法与傅里叶变换密切关系,采用Gabor谱用来进行提取Q值研究。
本文的主要内容包括:
(1)对提取品质因子Q的研究现状、基础理论进行了简单介绍,详细阐述小波变换和Gabor谱提取Q的方法原理。
(2)采用伪谱法在粘弹性介质的地震波数值模拟的基础上,结合小波变换与频谱比法,在小波域实现了从地面地震数据提取地层品质因子的算法,通过模型模拟数据和海上实际地震数据试算,检验了该方法的可行性和有效性。
(3)采用伪谱法在粘弹性介质的地震波数值模拟的基础上,结合Gabor谱与频谱比法,实现了时频域从地面地震数据提取地层品质因子的算法,通过模型模拟数据和海上实际地震数据试算,检验了该方法的可行性和有效性。
(4)对这两种方法进行对比研究,分析了其优缺点,提出了改进措施和建议。
论文的主要创新点为:对在现有的Q提取方法进行了研究,形成了一种提取地层品质因子的算法。