疊前振幅補償技術應用與研究

趙發通，段淑遠，張禎偉

（西安石油大學，西安 710065）

眾所周知，隨著傳播距離和時間的增大，地震波的振幅不斷衰減，即振幅的衰減隨著傳播時間以及頻率的變化而變化，低頻成分比較強能量的高頻成分衰減得更慢，主頻逐漸變低，使得地震資料的分辨率隨之降低[1-2]。因此，地震波的振幅處理合適與否，將直接對某些處理方法效果的成敗造成影響，所以要盡可能地實現真振幅恢復。

1 原始資料分析

如圖1所示，經過對原始疊加剖面分析，地震資料中有效信號受到了嚴重干擾，地層中的有效信息比較微弱。在經過適當去燥之后，應該進行有效的振幅補償，補償地層吸收衰減的一個最有效的提高地震資料分辨率途徑，即通過室內處理補償大地吸收的高頻成分能量，做好振幅增益控制處理。

圖1 原始疊加剖面

2 疊前振幅補償技術

目前，針對地震波振幅處理的方法較多，其中根據其用途可大致分為以下兩類：一類是為了顯示的需要進行的振幅增益控制處理；一類是對地震波在傳播過程中的能量損耗進行補償。這些方法主要有地表一致性振幅補償、地層吸收補償、球面擴散補償、Q補償等[3]。以下就振幅補償方法進行簡單介紹。

在實際處理中，假設在炮點處近地表的影響下，僅僅認為與該炮點引起振幅不同有關，與信號的記錄位置等沒有關系。同理，在檢波點處近地表的影響下，也只認為與檢波點引起的振幅不同有關，而與炮點位置等無關。根據這一假設為實現地震記錄道間能量的均衡，進行地表一致性振幅補償。所采用的方法主要是為了消除由于激發、接收等因素造成的地震記錄在道間的振幅差異。該方法采用高斯—賽德爾迭代法，即在給定的時窗內計算出全測線所有地震道的能量，并計算出各炮集、接收道集以及炮檢距道集上的補償系數，然后將其應用進行補償。在空間方向上，該方法可以有效地解決由于地震波激發接收條件的差異而造成的能量變化。但是，其弊端是在時間方向上，地表一致性振幅補償法不能補償能量的衰減。

不同的地層其波阻抗往往存在差異，其反射波的振幅也會存在差異，選擇合適的補償時窗對于補償十分重要。選取補償時窗時，應采用同一目的層的振幅進行時窗選取的參數對比、試驗，針對目標層選取的時窗不宜太大，否則補償后在橫向上的能量不能較好地恢復。圖2（a）為地表一致性振幅補償前的地震記錄，圖2（b）為地表一致性振幅補償后的地震記錄，通過對比可以明顯看出圖2（b）能量均勻，橫向能量得到恢復，有效波得到加強。

圖2 地震道集地表一致性振幅補償前后

引起地震子波時變的主要因素是地層對地震波的吸收，地層濾波在吸收深層反射波能量的同時還嚴重影響了地震資料的分辨率。由于地震子波隨著地層深度的變化而變化，而現在子波估計及反褶積的計算方法一般都是假設子波是時不變為條件的，造成了一定程度的局限性。為了對地層吸收進行補償，人們往往會采用基于短時傅里葉變換的補償技術。

該方法的大致思路是：假如沒有地層吸收，各地層的反射波振幅譜相同，相位譜也僅僅相差一線性相位，將地震記錄根據情況分成不同頻率，那么地震記錄所對應的時間能量分布關系就具有相似性，即在理論上，對于地震記錄所有頻率來說深層的反射能量與同一頻率淺層的反射能量之比就應該是相同的。所不同的是，不同頻率的絕對能量值大小不一樣。但是，對于不同頻率能量，由于地層的吸收作用其對時間的分布不同，則需要讓地層乘以時變權使之相同，就達到了對地層吸收補償的效果。圖3（a）為地層吸收補償前的地震記錄，圖3（b）為地層吸收補償后的地震記錄。通過對比可以明顯看出，中深層能量得到加強且分辨率明顯提高。

眾所周知，反Q濾波對補償大地吸收作用是很有效的。該方法不僅可以對地震波的振幅衰減、頻率損失進行有效補償，同時還可改善地震道相位特性，使得同相軸更加連續，增強弱反射波的能量，進而達到改善地震資料的信噪比和分辨率的目的。其中，品質因子Q是一個重要參數，它是用來描述介質的非完全彈性的，表現了地震波能量的衰減以及速度的頻散。通常，品質因子Q越小，表明介質彈性越差，衰減越大。往往在進行反Q濾波過程中，品質因子Q值估計是前提條件，反Q濾波補償結果的質量是由估算準確程度決定的，因此，品質因子Q值的準確估計對于改善地震成像精度、介質物性的正確反演有重要作用。通過以上分析，采用Q補償對地震資料進行處理，如圖4所示，頻寬得到增加，疊加剖面有略微的變化，分辨率也相應地提高一些。

圖3 地層吸收補償前后對比

圖4 Q補償前后對比

3 結論

采用振幅補償的方法，不僅能對因衰減造成的能量損失進行補償，還能使地震記錄的相位特性得到改善，從而使得地震記錄同相軸更加連續，最大程度上實現真振幅恢復，提高弱反射波的能量和地震資料的信噪比、分辨率，為后續的偏移成像質量奠定了基礎，同時也為油氣資源的勘探開發提供有力的依據。