CN102305941B - 由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，该方法通过定义等效的叠加品质因子，发展利用叠前反射地震数据扫描反演地层叠加品质因子的建模方法，选取一系列常Q反Q滤波结合叠前时间偏移高效补偿地面反射数据，获取共反射点道集，采用广义S变换精确求取叠加道的瞬时频谱，以对数谱比后的最小平均导数作为正确叠加Q值自动选择标准，实现了地层叠加Q值的快速、自动反演分析；建立了一套基于粘性补偿偏移后共反射点道集的叠加Q值反演分析方法。该方法应用于地震勘探中反射地震资料处理，为高分辨率地震成像提供重要输入参数，对我国深部隐蔽油气、矿产资源勘探有重要应用价值。

Description

由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法

技术领域

本发明属于油气田和矿产资源地震勘探中反射地震资料处理技术领域，是获取高分辨率叠前地震成像重要输入参数场的一种技术手段。

背景技术

叠加Q值是时域反Q滤波、粘性介质叠前时间偏移所需的一个重要参数，精确反演叠加Q值对现场的高分辨地震数据处理具有重要的应用价值。

Q值反演方法很多，包括时域算法和频域算法。时域算法Q值反演得精度较差，而频域算法中最具代表性的两种方法是：对数谱比法和频率移动法，二者都是建立在粘性吸收是地震反射波谱唯一的影响因素假设基础上的。频移法通常只使用峰值或平均频率等一种频率信息，因此其稳定性和有效性均受到质疑；对数谱比法是进行Q值估计的一种经典的方法，因为其与源的特征无关，可以消除一切与频率无关的影响因素；但是对数谱比法对于噪声和谱估计误差十分敏感，通常也会受到能量泄露的影响，使得算法并不稳定。

从数据来源看，Q值可由地震透射数据，如VSP（垂直地震剖面）资料、井间地震数据、声波测井数据求取。但这些资料都要受到观测井位置和数量的限制，无法给出整个工区的Q值场在时间和空间的变化情况。

从实际应用的角度来讲，由地面地震资料来反演Q值场更加具有意义。Dasgupta andClark首次提出了基于对数谱比法由共中心点道集（CMP）地面数据反演Q值场；Zhang andUlrych采用频移法反演CMP道集的Q值场，取得了一定的效果。

现有的由地面地震数据反演Q值场的方法存在诸多问题，首先，叠加后的共中心点道集是不同偏移距数据信号（其代表了不同的传播路径，传播距离、入射角和不同炮-检对）的一种折中效应，叠加后将导致叠加道出现不可逆转的高频损失；对于水平层状地层，其可以反映地下同一深度点的反射情况。但是当地下情况不满足这一假设时，则不同偏移距的数据是来自不同反射点的反射衰减数据，叠加后的反射波谱并没有真正反映地下同一反射点的真实衰减情况。

其次，对于大多数沉积地层，薄层的调谐作用和短周期的层间多次波对反射波谱具有重要影响。当地层厚度小于1/4波长时，会由于建设性干涉作用和破坏性干涉作用而使振幅谱的幅值增大或者减小。除了幅度变化以外，反射地震波的视频率和相位也要发生变化，在此种情况下，基于频谱变化的对数谱比法和频移法在Q值估计上都会存在很大的误差。

第三，相比于透射数据资料（如VSP资料），反射数据具有更长的传播路径而使幅度进一步衰减，其数据更易受到噪声的影响。

第四，精确的信号谱估计是提高Q值反演精度的关键因素。以往地震波谱获取是通过短时傅立叶变换来实现的，但实际地震数据是非平稳信号，使得该方法所获取的频谱与真实的子波谱相比产生很大扭曲。

对于由地面地震数据反演叠加Q值场所存在的问题，需要一种由叠前时间偏移直接扫描确定反演叠加Q值场的新方法，该方法需要克服现有叠加Q值分析方法的缺点，可以给出具有较高精度的、具有时变和空变特性的、适用于粘性介质叠前时间地震偏移成像处理的叠加Q值场。

发明内容

本发明的目的是提供一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法。该方法通过采用地面叠前反射数据反演分析叠加Q值，可以克服由VSP资料、井间地震数据、声波测井等资料无法给出整个工区的时变和空变Q值场的缺陷；通过采用补偿成像后的共反射点道集，使不同偏移距数据能够反映地下同一反射点的黏性吸收补偿情况；采用广义S变换精确表征非平稳地震信号的瞬时频谱，保证算法可有效地处理局部拉伸校正、局部频谱滤波和薄层调谐作用的影响，克服传统傅立叶谱在表征上述问题中的缺陷；采用扫描分析方法建立起扫描Q值和深层频谱宽度恢复情况之间的对应关系；通过引入对数比值谱的平均导数，可有效克服噪声和薄层调谐的影响，使算法对于实际地震资料更具鲁棒性，适应性。

本发明采用的技术方案是：由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，具体步骤包括：

1）用拖缆或测线记录由人工震源激发的经地下地层反射的地震信号，记录到磁带上；

2）从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和扫描Q值；

3）对于每一个扫描Q值，应用常Q反Q滤波快速补偿叠前地震数据，时变地拓宽地震波频带；

4）对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描Q值相对应的粘性补偿数据体；

5）对于每一个粘性补偿数据体，沿着空间方向，抽取彼此相邻的3或5个共反射点道集，叠加后形成超道集；

6）对于每个超道集，沿着偏移距方向，按照近、中、远分别抽取彼此相同道数的地震数据进行水平叠加，形成沿偏移距方向分布的叠加道；

7）采用广义S变换对每个叠加道进行时频分析，获取叠加道中每一个反射界面处的瞬时频谱，然后选定了海水界面或者是浅层、近偏移距叠加数据道的第一个强反射界面处的瞬时频谱作为参考谱；

8）采用频谱修正技术对每一个反射界面处的瞬时频谱进行频谱修正，再与参考谱相除，并计算平均导数；

9）以时间方向和偏移距方向的平均导数达到双重最小作为正确叠加Q值选取准则，对于每一个目标反射层，在所有扫描Q值计算出的平均导数中搜索，最小平均导数所对应的扫描Q值即为该反射界面处的叠加Q值；

10）分别沿着时间和空间对叠加Q值进行插值、平滑，形成与成像空间相匹配的叠加Q值场，并作为粘性介质叠前时间偏移的输入数据文件。

方案中步骤2）所述，从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和扫描Q值是这样实现的：

从地震数据体中分别抽取一道近偏移距和一道远偏移距数据，利用广义S变换分别求取其瞬时频谱，分别考察其瞬时频谱的峰值频率大小和频带宽度变化情况，如果峰值频率随着传播距离的增加，向低频移动较大，且频带迅速变窄，代表吸收强烈，反之则代表吸收较弱，借此来确定地层粘性吸收的强弱。结合已知的地层速度信息，利用地震波速度与品质因子的经验关系——Q=14v^2.2（李庆忠.《走向精确勘探的道路》,石油工业出版社,1993：第38页）给出时变的叠加Q值扫描范围和扫描步长，其中v为地层速度。

方案中步骤4）所述，对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描Q值相对应的粘性补偿偏移后的数据体是这样实现的：令v_rms为成像点处的叠加速度，T为成像点处的时间深度（单程旅行时），x为炮点或检波点到成像点的水平距离，对于炮点求解方程（董春晖,张剑锋.起伏地表下的直接叠前时间偏移.地球物理学报,2009,52(1):239-244）：

$\frac{{\mathrm{Tv}}_{\mathrm{rms}}^2{p}_x}{\sqrt{1-v_{\mathrm{rms}}^2{p}_x^2}}+x=0$

其中，p_x为射线参数，令：g＝p_xv_rms，代入下式可以得到炮点到成像点处的走时t_s与幅值A_s：

$t_s=\sqrt{1-g^2}T+\mathrm{gx}/v_{\mathrm{rms}}$

$A_s=\sqrt{\frac{2\mathrm{\π}{\left(\sqrt{1-g^2}\right)}^3}{T{v}_{\mathrm{rms}}}}$

同理，可得到检波点到成像点的走时t_r与幅值A_r；令f(t)为该检波点的地震记录，则应用深度偏移反褶积成像条件得到保幅叠前时间偏移的成像幅值I(T)：

$I\left(T\right)=\frac{A_r}{A_s}{f}_h(t_s+t_r)$

式中f_h(t)在二维情况下为的半导数，即：

其中：j为单位虚数，ω为频率；和

分别代表正、反傅立叶变换。在偏移中，对地震道应用快速傅立叶变换，在有效频带范围内对每个频率分量乘上

然后反傅立叶变换到时间域得到半导数地震记录，在求半导数后的地震记录中拾取t_s+t_r时刻的值，然后乘上由幅值确定的权系数A_r/A_s，即得到该地震道在该成像点的偏移幅值。由于实际地震记录是离散的，上述幅值的拾取能够通过四点插值实现。

方案中步骤8）所述，采用频谱修正技术对每一个待拾取反射界面处的瞬时频谱进行频谱修正，再与参考谱相除，并计算平均导数，是这样实现的：

1)首先采用频域动校拉伸校正技术消除偏移过程中对中浅层远偏移距瞬时频谱所造成的线性压缩作用，其校正公式如下：

$A\left(f\right)\≈{(1+y^2/[v^2\left(t_0\right)t_0^2)}^{1/2}B\left(f\right)$

其中，A(f)为拉伸校正后的瞬时频谱，B(f)为拉伸校正前的瞬时频谱；y为偏移距，单位为米；t₀为零偏移距双程旅行时，单位为秒。v(t₀)为均方根速度，单位为米/秒。校正后瞬时频谱得到拓展，消除了由动校拉伸作用所带来的计算误差；

2)按照先时间方向后偏移距方向分别求取每一个目标层的瞬时频谱与参考谱的比值谱，再求取对数获得对数比值谱：

$\ln \left(\frac{A_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{A_1\left(\mathrm{\ω}\right)}\right)=\ln \left(\frac{g\left(t_2\right)}{g\left(t_1\right)}\right)+\ln \left(\frac{R_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{R_1\left(\mathrm{\ω}\right)}\right)-\frac{\mathrm{\ω}{t}_2}{2}(\frac{1}{{\tilde{Q}}_{\mathrm{eff}}}-\frac{1}{Q_{\mathrm{eff}}})$

其中：g(t₁)，g(t₂)分别为目标层和参考层的几何扩散损失。R₁(ω)，R₂(ω)分别为目标层和参考层的反射系数谱，A₁(ω)，A₂(ω)为目标层和参考层的瞬时频谱，t₂为目标层的走时，t₁为参考层的走时，Q_eff和

分别目标层的真实叠加Q值和扫描Q值；

3)采用中值滤波加五点加权平滑滤波进一步消除对数比值谱中的一些孤立点、突变点和噪声，尽可能地减少非补偿因素对频谱的影响；在有效频率范围内，将对数比值谱对频率求导，累加后除以频率个数，得到对数比值谱的平均导数，对数比值谱的求导能够消除薄层调谐作用对叠加Q值拾取的影响。

本发明可以直接由地面叠前反射地震资料反演时域反Q滤波和黏性介质叠前时间偏移所需的沿深度方向连续变化、沿空间方向弱变化的叠加Q值场。

本发明采用的常Q反Q滤波结合保幅叠前时间偏移方案，可以实现对地震资料的快速黏性补偿，提高了Q值反演分析的计算效率；补偿偏移后的共反射点叠加，减少了背景噪声和多次波对Q值反演分析的影响。

本发明采用的扫描分析方法是依据黏性吸收数据的总体能量补偿效果只与反射点处的叠加Q值有关，其不会受到单一频率或者多个频率能量泄漏的影响，具有一定鲁棒性和容差性。

本发明利用广义S变换准确获取地层子波在每一时刻的局部时频谱；其可以有效表征拉伸校正、随机噪声和薄层调谐作用对局部频谱的影响。

本发明采用改进对数谱比法，利用导数对频谱的幅值增减变化具有很强敏感性，较好地解决了由于薄层调谐作用和多次波所引起的复合波的影响。在求导过程中消除了几何扩散等非频率因素的影响，确保导数更好地反映了粘性补偿效果。

本发明的具体实现原理如下：

考虑一个脉冲源s(t)，其傅立叶谱为S(ω)，当该震源脉冲在层状介质中传播过一定距离后，如果r(t)为一个与双程旅行时有关的反射系数序列，g(t)描述振幅的几何扩散损失。如果介质是弹性的，则记录到的反射信号a(t)为：

$a\left(t\right)=g\left(t\right){\∫}_{-\∞}^{\∞}s\left(\mathrm{\τ}\right)r(t-\mathrm{\τ})\mathrm{d\τ}---\left(1\right)$

震源脉冲具有确定的长度，因此只有小部分的值区间对于积分具有贡献，同时褶积是线性时不变的，则反射脉冲的谱为：

A(ω)=g(t)S(ω)R(ω)    （2）

其中，R(ω)为r(t)的傅立叶谱。

对于粘性吸收介质，由于粘性吸收作用使反射子波的频带变窄，上式中应存在一个粘性吸收项：

$A\left(\mathrm{\ω}\right)=g\left(t\right)S\left(\mathrm{\ω}\right)R\left(\mathrm{\ω}\right)\exp (-\frac{\mathrm{\ωt}}{2Q_{\mathrm{eff}}})---\left(3\right)$

选定海水界面或者选择浅层、近偏移距叠加数据的第一个强反射界面为参考层，由于该处地层子波的走时比较短，粘性吸收较弱，其频谱宽度与震源子波谱宽相接近。为了便于问题的讨论，假定参考层处的黏性吸收可忽略不计，则设双程旅行时为t₁处的参考层的频谱为：

A₁(ω)＝g(t₁)S(ω)R₁(ω)    （4）

而对于旅行时为t₂处的目标地层由于黏性吸收作用频带宽度变窄，此时该界面处的频谱为：

$A_2\left(\mathrm{\ω}\right)=g\left(t_2\right)S\left(\mathrm{\ω}\right)R_2\left(\mathrm{\ω}\right)\exp (-\frac{\mathrm{\ω}{t}_2}{2Q_{\mathrm{eff}}})---\left(5\right)$

采取黏性补偿方案，并假设当前扫描Q值为

则补偿后的频谱为：

$A_2\left(\mathrm{\ω}\right)=g\left(t_2\right)S\left(\mathrm{\ω}\right)R_2\left(\mathrm{\ω}\right)\exp \left[\frac{\mathrm{\ω}{t}_2}{2}(\frac{1}{{\tilde{Q}}_{\mathrm{eff}}}-\frac{1}{Q_{\mathrm{eff}}})\right]---\left(6\right)$

对参考层和目标层的振幅谱取对数并相减得：

$\ln \left(\frac{A_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{A_1\left(\mathrm{\ω}\right)}\right)=\ln \left(\frac{g\left(t_2\right)}{g\left(t_1\right)}\right)+\ln \left(\frac{R_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{R_1\left(\mathrm{\ω}\right)}\right)-\frac{\mathrm{\ω}{t}_2}{2}(\frac{1}{{\tilde{Q}}_{\mathrm{eff}}}-\frac{1}{Q_{\mathrm{eff}}})---\left(7\right)$

上式中等式右边的第一项与频率无关，如果R₁(ω)和R₂(ω)都与频率无关（即r₁(t)，r₂(t)代表单个、独立、彼此分离的反射层），则等式右侧第二项也为常数。将公式7对频率求导，则其对数谱导数为：

$\frac{t_2}{2}(1/{\tilde{Q}}_{\mathrm{eff}}-1/Q_{\mathrm{eff}})---\left(8\right)$

由上式可知，当t₂处的地层界面处的扫描Q值选择正确时，即Q_eff=Q_eff，目标层的地层子波的频带得到了正确补偿，频带宽度与参考层相一致，则上式的导数接近为零，则平均导数（即所有频率的导数值相加，并除以频率采样点个数）为最小值；如果叠加Q值选择不合理，则出现过补偿和欠补偿（即Q_eff>Q_eff或Q_eff<Q_eff），则上式中的第三项出现残差项，则其平均导数为某一个绝对值相对较大的常数。对数比值谱平均导数绝对值大小反映了目标层频带拓宽度情况，其可作为正确叠加Q值自动判别依据。

当地层中存在薄层调谐作用的影响，则反射系数谱R₂(ω)和R₁(ω)由于发生相互干涉导致频谱出现陷频区，则公式7中的第二项的比值将随频率变化。由于反射系数谱的谱比值对频率的导数值并不为零，该导数值将直接叠加到补偿项的导数上，从而导致平均导数变化并不完全代表了正确Q值的补偿效果。

研究发现，在能量发生干涉的陷频区，在正确补偿情况下，频谱的消长使得其导数变化往往是对称的，正负相加接近于零，其平均导数仍为最小值。但是当Q值选择不合理时，即在欠补偿和过补偿情况下，虽然导数值仍然对称，但对称轴却偏离了零点，向正值和负值方向发生了移动，加之残差项的存在，其平均导数为某个较大的常数。由此说明，利用对数谱导数可以很好地解决薄层调谐作用存在下的叠加Q值正确反演问题。

本发明的有益效果：叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加Q值方法可应用于多条拖缆或多条测线记录的叠前地震资料，可以生成沿时间方向连续变化、沿空间弱变化的叠加Q值场，该叠加Q值可以直接转换为地层的层状Q值，其不仅可直接用于幅度分析，改善成像分辨率，而且还可提供岩性、含气饱和度、渗透率、油气和流体检测及孔隙压力等信息，可更好地服务于油田勘探中的地质解释。该方法借助黏性介质叠前时间偏移可生成具有较高信噪比、高分辨率、能正确刻画地下陡倾角构造的偏移图像。偏移图像能指示地下构造的形态、断裂部位和地层沉积样式，确定有利生、储油构造和识别有利油气储层，该方法对我国陆相复杂地区深层隐蔽油气、矿产资源勘探有重要应用价值。

附图说明

图1是复杂粘性介质的宏观参数分布模型，利用该模型采用数值方法合成了复杂粘性介质的正演模拟理论衰减数据。模拟后的数据包含51个共炮点道集，震源采用的是最大频率为55Hz的雷克子波，炮点分布位置是从447.75m到3147.75m，炮间距54m；每炮800道,检波点间距为4.5m；记录长度1.68s，采样间隔4ms；在模型两侧每边共设20个网格点的衰减区以减少边界反射。为了保证模拟数据更接近真实数据，在模拟中保留了表面多次波和层间多次波。

图2为炮点位于1800m处的炮记录。

图3为扫描Q值为120的保幅叠前时间偏移后得到的成像剖面。

图4是反演平滑后的叠加Q值场。

图5为单道反演后叠加Q值与理论叠加Q值的对比，图中实线代表理论的叠加Q值，虚线代表反演后的叠加Q值，对比证明了扫描分析算法具有较高的精度。

具体实施方式

由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，针对图1复杂地质构造，采用数值方法合成了具有51炮的中间放炮，两边接收采集的地震记录。以该叠前理论模型模拟数据为例，说明该方法的有效性、精确性和实用性。具体为以下步骤：

1）采用二维频域有限差分方法利用双程声波波动方程按照图1所示的宏观介质模型，按照实际地震双边采集方式，正演模拟了一套具有粘性吸收特性的叠前地震数据。所得到的炮纪录如图2所示。

2）读取该叠前地震数据，并从该地震数据体中分别抽取一道近偏移距和一道远偏移距数据，利用广义S变换分别求取其瞬时频谱，分别考察其瞬时频谱的峰值频率大小和频带宽度变化情况，结合已知的地层速度信息，确定叠加Q值扫描范围为35-180和扫描步长为5。

3）Q值从35开始，以步长5为增量，计算出每一个待扫描的叠加Q值，应用常Q反Q滤波快速补偿叠前地震数据，时变地拓宽地震波频带。

4）依据成像点处的叠加速度v_rms、时间深度T，炮点或检波点到成像点的水平距离x，对于炮点求解方程：

$\frac{T{v}_{\mathrm{rms}}^2{p}_x}{\sqrt{1-v_{\mathrm{rms}}^2{p}_x^2}}+x=0$

得到g＝p_xv_rms，代入下式可以得到炮点到成像点处的走时t_s与幅值A_s：

$t_s=\sqrt{1-g^2}T+\mathrm{gx}/v_{\mathrm{rms}}$

$A_s=\sqrt{\frac{2\mathrm{\&pi;}{\left(\sqrt{1-g^2}\right)}^3}{T{v}_{\mathrm{rms}}}}$

同理，可得到检波点到成像点的走时t_r与幅值A_r。令f(t)为该检波点的地震记录，对地震道应用快速傅立叶变换，在有效频带范围内对每个频率分量乘上

然后反傅立叶变换到时间域得到半导数地震数据，则应用深度偏移反褶积成像条件，半导数后的地震记录中拾取t_s+t_r时刻的值，然后乘上由幅值确定的权系数A_r/A_s，通过四点插值得到该地震道在该成像点的偏移幅值并累加到成像点对应的CRP道集中，得到保幅叠前时间偏移剖面如图3所示。

5）对于每一个补偿偏移后的数据体，沿着空间方向，抽取彼此相邻的3或5个共反射点道集，叠加后形成超道集。

6）对于每个超道集，沿着偏移距方向，按照近、中、远分别抽取彼此相同道数的地震数据进行水平叠加，形成沿偏移距方向分布的叠加道。

7）采用广义S变换对每个叠加道进行时频分析，获取叠加道中每一个反射界面处的瞬时频谱。然后选定了海水界面或者是浅层、近偏移距叠加数据道的第一个强反射界面处的瞬时频谱作为参考谱。

8）首先采用频域动校拉伸校正公式其校正公式：

$A\left(f\right)\&ap;{(1+y^2/{[v}^2\left(t_0\right)t_0^2])}^{1/2}B\left(f\right)$

消除偏移过程中对中浅层远偏移距的瞬时频谱所造成线性压缩作用的影响，校正后瞬时频谱得到拓展，消除了由动校拉伸作用所带来的计算误差；

然后按照先时间方向后偏移距方向分别求取每一个目标层的瞬时频谱与参考谱的比值谱，再求取对数获得对数比值谱：

$\ln \left(\frac{A_2\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{A_1\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\right)=\ln \left(\frac{g\left(t_2\right)}{g\left(t_1\right)}\right)+\ln \left(\frac{R_2\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{R_1\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\right)-\frac{\mathrm{\&omega;}{t}_2}{2}(\frac{1}{{\tilde{Q}}_{\mathrm{eff}}}-\frac{1}{Q_{\mathrm{eff}}})$

最后采用中值滤波加五点加权平滑滤波进一步消除瞬时频谱中的一些孤立点、突变点和噪声，尽可能地减少非补偿因素对频谱的影响，计算对数比值谱的平均导数借以消除薄层调谐的影响。

9）以时间方向和偏移距方向的平均导数达到双重最小作为正确叠加Q值选取准则，对于每一个目标反射层，在所有扫描Q值计算出的平均导数中搜索，最小平均导数所对应的扫描Q值即为该反射界面处的叠加Q值。

10）分别沿着时间和空间对叠加Q值进行插值、平滑，形成与成像空间相匹配的叠加Q值场，具体如图4所示，并作为粘性介质叠前时间偏移的输入数据文件。

虽然反演后的叠加Q值场并没有像层状Q值场那样直观反映岩性变化趋势，但也清晰地给出了地层粘性吸收特性的变化规律。特别是模型的右边，由于受到低Q值楔状体的粘性吸收影响，使得其下部地层的叠加Q值均有所降低。从得到的叠加Q值场的1550米处抽取一道，与由图1所示模型相同位置处通过理论计算的叠加Q值进行对比，检验算法Q值反演的计算精度，由图5所示，对比发现二者的大小极为一致，浅层和深层所显现的微弱差异是由于对叠加Q值数据进行平滑造成的。

Claims (4)

1.一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，其特征在于采用以下步骤：A）用拖缆或测线记录由人工震源激发的经地下地层反射的地震信号，记录到磁带上；B）从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和扫描Q值；C）对于每一个扫描Q值，应用常Q反Q滤波快速补偿叠前地震数据，时变地拓宽地震波频带；D）对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描Q值相对应的粘性补偿数据体；E）对于每一个粘性补偿数据体，沿着空间方向，抽取彼此相邻的3或5个共反射点道集，叠加后形成超道集；F）对于每个超道集，沿着偏移距方向，按照近、中、远分别抽取彼此相同道数的地震数据进行水平叠加，形成沿偏移距方向分布的叠加道；G）采用广义S变换对每个叠加道进行时频分析，获取叠加道中每一个反射界面处的瞬时频谱，然后选定了海水界面或者是浅层、近偏移距叠加数据道的第一个强反射界面处的瞬时频谱作为参考谱；H）采用频谱修正技术对每一个反射界面处的瞬时频谱进行频谱修正，再与参考谱相除，并计算平均导数；I）以时间方向和偏移距方向的平均导数达到双重最小作为正确叠加Q值选取准则，对于每一个目标反射层，在所有扫描Q值计算出的平均导数中搜索，最小平均导数所对应的扫描Q值即为该反射界面处的叠加Q值；J）分别沿着时间和空间对叠加Q值进行插值、平滑，形成与成像空间相匹配的叠加Q值场，并作为粘性介质叠前时间偏移的输入数据文件。

2.根据权利要求1所述的一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，其特征在于：在B步骤中，从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和扫描Q值是这样实现的：

从地震数据体中分别抽取一道近偏移距和一道远偏移距数据，利用广义S变换分别求取其瞬时频谱，分别考察其瞬时频谱的峰值频率大小和频带宽度变化情况，如果峰值频率随着传播距离的增加，向低频移动较大，且频带迅速变窄，代表吸收强烈，反之则代表吸收较弱，借此来确定地层粘性吸收的强弱；结合已知的地层速度信息，利用地震波速度与品质因子的经验关系Q=14v^2.2给出时变的叠加Q值扫描范围和扫描步长，其中v为地层速度。

3.根据权利要求1所述的一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，其特征在于：在D步骤中，对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描Q值相对应的粘性补偿数据体是这样实现的：令v_rms为成像点处的叠加速度，T为成像点处的时间深度，x为炮点或检波点到成像点的水平距离，对于炮点求解方程：

$\frac{T{v}_{\mathrm{rms}}^2{p}_x}{\sqrt{1-v_{\mathrm{rms}}^2{p}_x^2}}+x=0$

其中，p_x为射线参数，令：g=p_xv_rms，代入下式可以得到炮点到成像点处的走时t_s与幅值A_s：

$t_s=\sqrt{1-g^2}T+\mathrm{gx}/v_{\mathrm{rms}}$

$A_s=\sqrt{\frac{2\mathrm{\&pi;}{\left(\sqrt{1-g^2}\right)}^3}{T{v}_{\mathrm{rms}}}}$

同理，可得到检波点到成像点的走时t_r与幅值A_r；令f(t)为该检波点的地震记录，则应用深度偏移反褶积成像条件得到保幅叠前时间偏移的成像幅值I(T)：

$I\left(T\right)=\frac{A_r}{A_s}{f}_h(t_s+t_r)$

式中f_h(t)在二维情况下为f(t)的半导数，即：

其中：j为单位虚数，ω为频率；

和

分别代表正、反傅立叶变换；在偏移中，对地震道应用快速傅立叶变换，在有效频带范围内对每个频率分量乘上

然后反傅立叶变换到时间域得到半导数地震记录，在求半导数后的地震记录中拾取t_s+t_r时刻的值，然后乘上由幅值确定的权系数A_r/A_s，即得到该地震道在该成像点的偏移幅值；由于实际地震记录是离散的，上述幅值的拾取能够通过四点插值实现。

4.根据权利要求1所述的一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，其特征在于：在H步骤中，采用频谱修正技术对每一个拾取反射界面处的瞬时频谱进行频谱修正，再与参考谱相除，并计算平均导数；是这样实现的：

1)首先采用频域动校拉伸校正技术消除偏移过程中对中浅层远偏移距瞬时频谱所造成的线性压缩作用，其校正公式如下：

$A\left(f\right)\&ap;{(1+y^2/[v^2\left(t_0\right)t_0^2\left]\right)}^{1/2}B\left(f\right)$

其中，A(f)为拉伸校正后的瞬时频谱，B(f)为拉伸校正前的瞬时频谱；y为偏移距，单位为米；t₀为零偏移距双程旅行时，单位为秒；v(t₀)为均方根速度，单位为米/秒；校正后瞬时频谱得到拓展，消除了由动校拉伸作用所带来的计算误差；

2)按照先时间方向后偏移距方向分别求取每一个目标层的瞬时频谱与参考谱的比值谱，再求取对数获得对数比值谱：

$\ln \left(\frac{A_2\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{A_1\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\right)=\ln \left(\frac{g\left(t_2\right)}{g\left(t_1\right)}\right)+\ln \left(\frac{R_2\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{R_1\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\right)-\frac{\mathrm{\&omega;}{t}_2}{2}(\frac{1}{{\tilde{Q}}_{\mathrm{eff}}}-\frac{1}{Q_{\mathrm{eff}}})$

其中：g(t₁)，g(t₂)分别为目标层和参考层的几何扩散损失；R₁(ω)，R₂(ω)分别为目标层和参考层的反射系数谱，A₁(ω)，A₂(ω)为目标层和参考层的瞬时频谱，t₂为目标层的走时，t₁为参考层的走时，Q_eff和分别目标层的真实叠加Q值和扫描Q值；

3)采用中值滤波加五点加权平滑滤波进一步消除对数比值谱中的一些孤立点、突变点和噪声，尽可能地减少非补偿因素对频谱的影响；在有效频率范围内，将对数比值谱对频率求导，累加后除以频率个数，得到对数比值谱的平均导数，对数比值谱的求导能够消除薄层调谐作用对叠加Q值拾取的影响。

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