叠前振幅补偿技术应用与研究

赵发通，段淑远，张祯伟

（西安石油大学，西安 710065）

众所周知，随着传播距离和时间的增大，地震波的振幅不断衰减，即振幅的衰减随着传播时间以及频率的变化而变化，低频成分比较强能量的高频成分衰减得更慢，主频逐渐变低，使得地震资料的分辨率随之降低[1-2]。因此，地震波的振幅处理合适与否，将直接对某些处理方法效果的成败造成影响，所以要尽可能地实现真振幅恢复。

1 原始资料分析

如图1所示，经过对原始叠加剖面分析，地震资料中有效信号受到了严重干扰，地层中的有效信息比较微弱。在经过适当去燥之后，应该进行有效的振幅补偿，补偿地层吸收衰减的一个最有效的提高地震资料分辨率途径，即通过室内处理补偿大地吸收的高频成分能量，做好振幅增益控制处理。

图1 原始叠加剖面

2 叠前振幅补偿技术

目前，针对地震波振幅处理的方法较多，其中根据其用途可大致分为以下两类：一类是为了显示的需要进行的振幅增益控制处理；一类是对地震波在传播过程中的能量损耗进行补偿。这些方法主要有地表一致性振幅补偿、地层吸收补偿、球面扩散补偿、Q补偿等[3]。以下就振幅补偿方法进行简单介绍。

在实际处理中，假设在炮点处近地表的影响下，仅仅认为与该炮点引起振幅不同有关，与信号的记录位置等没有关系。同理，在检波点处近地表的影响下，也只认为与检波点引起的振幅不同有关，而与炮点位置等无关。根据这一假设为实现地震记录道间能量的均衡，进行地表一致性振幅补偿。所采用的方法主要是为了消除由于激发、接收等因素造成的地震记录在道间的振幅差异。该方法采用高斯—赛德尔迭代法，即在给定的时窗内计算出全测线所有地震道的能量，并计算出各炮集、接收道集以及炮检距道集上的补偿系数，然后将其应用进行补偿。在空间方向上，该方法可以有效地解决由于地震波激发接收条件的差异而造成的能量变化。但是，其弊端是在时间方向上，地表一致性振幅补偿法不能补偿能量的衰减。

不同的地层其波阻抗往往存在差异，其反射波的振幅也会存在差异，选择合适的补偿时窗对于补偿十分重要。选取补偿时窗时，应采用同一目的层的振幅进行时窗选取的参数对比、试验，针对目标层选取的时窗不宜太大，否则补偿后在横向上的能量不能较好地恢复。图2（a）为地表一致性振幅补偿前的地震记录，图2（b）为地表一致性振幅补偿后的地震记录，通过对比可以明显看出图2（b）能量均匀，横向能量得到恢复，有效波得到加强。

图2 地震道集地表一致性振幅补偿前后

引起地震子波时变的主要因素是地层对地震波的吸收，地层滤波在吸收深层反射波能量的同时还严重影响了地震资料的分辨率。由于地震子波随着地层深度的变化而变化，而现在子波估计及反褶积的计算方法一般都是假设子波是时不变为条件的，造成了一定程度的局限性。为了对地层吸收进行补偿，人们往往会采用基于短时傅里叶变换的补偿技术。

该方法的大致思路是：假如没有地层吸收，各地层的反射波振幅谱相同，相位谱也仅仅相差一线性相位，将地震记录根据情况分成不同频率，那么地震记录所对应的时间能量分布关系就具有相似性，即在理论上，对于地震记录所有频率来说深层的反射能量与同一频率浅层的反射能量之比就应该是相同的。所不同的是，不同频率的绝对能量值大小不一样。但是，对于不同频率能量，由于地层的吸收作用其对时间的分布不同，则需要让地层乘以时变权使之相同，就达到了对地层吸收补偿的效果。图3（a）为地层吸收补偿前的地震记录，图3（b）为地层吸收补偿后的地震记录。通过对比可以明显看出，中深层能量得到加强且分辨率明显提高。

众所周知，反Q滤波对补偿大地吸收作用是很有效的。该方法不仅可以对地震波的振幅衰减、频率损失进行有效补偿，同时还可改善地震道相位特性，使得同相轴更加连续，增强弱反射波的能量，进而达到改善地震资料的信噪比和分辨率的目的。其中，品质因子Q是一个重要参数，它是用来描述介质的非完全弹性的，表现了地震波能量的衰减以及速度的频散。通常，品质因子Q越小，表明介质弹性越差，衰减越大。往往在进行反Q滤波过程中，品质因子Q值估计是前提条件，反Q滤波补偿结果的质量是由估算准确程度决定的，因此，品质因子Q值的准确估计对于改善地震成像精度、介质物性的正确反演有重要作用。通过以上分析，采用Q补偿对地震资料进行处理，如图4所示，频宽得到增加，叠加剖面有略微的变化，分辨率也相应地提高一些。

图3 地层吸收补偿前后对比

图4 Q补偿前后对比

3 结论

采用振幅补偿的方法，不仅能对因衰减造成的能量损失进行补偿，还能使地震记录的相位特性得到改善，从而使得地震记录同相轴更加连续，最大程度上实现真振幅恢复，提高弱反射波的能量和地震资料的信噪比、分辨率，为后续的偏移成像质量奠定了基础，同时也为油气资源的勘探开发提供有力的依据。