摘 要

在深层地质勘探技术中由于地层的吸收作用，需要在信号处理时提升地震信号的信噪比和分辨率。反Q滤波是提升信噪比和分辨率的常见方法。

本文主要研究了地层的吸收衰减作用、Q值求取方法和反Q滤波算法。品质因子Q是地震信号研究中一个重要的表明地震波吸收衰减的参数，有了Q值的基础才能够顺利的进行反Q滤波算法，而反Q滤波就是大地滤波的反滤波过程，反Q滤波可以根据Q值模型对地震波进行吸收衰减的补偿。

本文利用Matlab软件对Q值估计的谱比法和反Q滤波的高频近似补偿方法进行了实验仿真。对其他常见的Q值求取方法和反Q率波方法进行了理论的分析对比。

实验研究表明：利用谱比法估计Q值和高频近似补偿反Q滤波算法可以实现对地震信号分辨率的提高。

关键词：地层吸收；Q值求取；反Q滤波

Abstract

In deep geological exploration, the signal to noise ratio and resolution of seismic signals need to be improved during the signal processing due to the absorption of formation. Inverse Q filtering is a common way to improve signal to noise ratio and resolution..

In this paper, we mainly study the absorption and attenuation of strata, the method of obtaining Q values and the inverse Q filtering algorithm. The quality factor Q is an important study of seismic signals show that seismic wave absorption and attenuation parameters, the Q value can only be performed by inverse Q filtering algorithm successfully, and the inverse filter inverse Q filtering process is earth filtering, inverse Q filtering can be based on the Q value model of seismic wave absorption and attenuation compensation.

In this paper, the high frequency approximate compensation method of Q estimation and inverse Q filter is simulated by Matlab software. The other common methods of obtaining Q values and inverse Q rate wave methods are theoretically analyzed and compared.

The experimental results show that the resolution of seismic signal can be improved by using spectral ratio method to estimate Q value and high frequency approximate inverse Q filtering algorithm.

Keywords: formation absorption; Q value extraction; inverse Q filtering

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 Q值估计和反Q滤波研究现状 1

1.2.1 Q值估计现状 1

1.2.2 反Q滤波现状^[6] 2

1.3 本文的结构 3

第2章 地震波吸收衰减研究 4

2.1 地层介质分析 4

2.2 地震波在介质中的吸收衰减^[1] 4

2.3 地震波吸收衰减参数^[7] 5

2.3.1 常用四个参数 5

2.3.2 常用参数之间的关系 7

2.4 不同介质吸收能量补偿分析^[8] 7

2.4.1 均匀介质吸收 7

2.4.2 层状介质吸收 8

2.5 地震波衰减模拟^[9] 9

第3章 Q值估计方法研究 12

3.1 常见Q值估计方法 12

3.1.1 谱比法^[3] 12

3.1.2 振幅衰减法^[4][5] 15

3.1.3 上升时间法^[4] 15

3.1.4 质心频率偏移法 16

3.1.5 李氏公式法 17

3.2 本章小结 17

第4章 反Q滤波方法研究 18

4.1 基于级数展开的近似高频反Q滤波 18

4.1.1 Futterman模型^[13][14] 18

4.1.2 基于Futterman模型的反Q滤波 19

4.1.3 模型试验 20

4.2 层状介质Hale反Q滤波 23

4.3 其他反Q滤波方法 24

4.3.1 基于波场延拓方法 24

4.3.2 提高波场延拓反Q滤波法稳定性的方法 26

4.4 本章小结 27

第5章 总结与体会 28

5.1 总结 28

5.2 体会 28

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

地球上的资源能源是有限的，但是人类社会的发展离不开资源和能源，对于资源能源的需求只会随着科技和生活水平的提升而不断加大。地质勘探技术是获取资源能源的必备技术。世界上的经济大国也都在加大资源勘探的力度，尤其是油气勘探，由于浅层的资源大多被开采枯竭，地质勘探技术也更多地向深层地质和深海发展。

勘探深度越深使得地质的影响作用越大，地震数据衰减更明显，这是因为地质不是理想弹性的，而是粘弹性的，众多研究资料表明。在这种介质中主要有两种衰减发生：第一种衰减是地层介质对地震波有能量吸收作用；第二种衰减是由于地层介质分布不均匀会产生散射、电化学、摩擦滑移现象，会导致信号衰减^[1]。

因此对深层勘测技术提出了更高的要求。研究者在这方面也提出了很多提高地震数据分辨率和信噪比的方法。较早提出的补偿方法有反Q滤波法、谱白化方法，后来随着研究的深入又有人提出时域频率补偿方法和多种类型的反Q滤波改进方法。

品质因子Q是进行反Q滤波研究的基础，Q是描述地层介质非弹性吸收的参数，定义是一个周期内或一个波长内地震波的平均能量与耗散能量的比值。品质因子的估计方法有谱比法等方法。品质因子的估计越准确反Q滤波的效果就越好。