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地震波能量的衰减及其影响因素
黄凯;徐群洲
【期刊名称】《新疆石油地质》
【年(卷),期】1997(018)003
【摘要】在实验室内用频谱振幅比较法模拟测试了储集层岩石在高温高压下的弹性波振幅衰减值。
弹性波振幅在岩石中的衰减程度受其温压、所含流体性质、流体饱和度、岩石组分等因素的影响。
岩石中地震波振幅的衰减量随着压力的增大而减小，随着流体饱和度的增大而增大；弹性波振幅在沉积岩的衰减量大地在火成岩中的衰减量；含气砂岩的弹性波振幅减量大于饱含油样品的衰减量，饱含油样品的弹性波振幅衰减量大于饱含水样品的衰减量。
这些差异为使
【总页数】5页(P212-216)
【作者】黄凯;徐群洲
【作者单位】新疆石油管理局地质调查处;新疆石油管理局地质调查处
【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.8
【相关文献】
1.基于能量的爆破地震波衰减公式 [J], 陶铁军;汪旭光;池恩安;张建华
2.基于连续小波变换的时频域地震波能量衰减补偿 [J], 杨学亭;刘财;刘洋;罗腾;周寅;张鹏;李继龙
3.利用伪Margenau-Hill分布提取地震波能量衰减梯度 [J], 付勋勋;徐峰;秦启荣;刘福烈;姜自然
4.爆破地震波能量随距离衰减规律实例分析 [J], 张光雄;杨军;陈军
5.地震波衰减机理及能量补偿研究综述 [J], 李振春;王清振
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地震波传播与衰减地震是一种地球表面发生的剧烈震动现象，通常由地壳中的断层活动引起。
地震波指的是在地震发生时产生的能量释放所引起的震动传播。
地震波的传播路径及其经过的介质对波的传播速度和衰减效果具有重要影响。
本文将探讨地震波的传播路径和衰减机制，以便更好地理解地震现象及其对环境和人类的影响。
1. 地震波的传播路径地震波的传播路径主要包括体波和面波。
体波是指从震源直接沿着地球内部传播的波动，包括纵波（P波）和横波（S波）。
纵波的传播速度较快，可以穿过固体、液体和气体介质；横波的传播速度稍慢，只能穿透固体介质。
面波是在地球表面或地表以下的洛仑兹楔区域中传播的波动，包括Rayleigh波和Love波。
Rayleigh波是沿着地球表面传播的波动，而Love波则是沿地球表面的垂直方向传播。
2. 地震波的传播速度地震波的传播速度取决于地震波所经过的介质类型和介质性质。
纵波在固体介质中的传播速度最快，一般为5-8千米/秒；在液体中传播速度约为3-4千米/秒；在气体中的传播速度相对较慢，约为0.2-0.4千米/秒。
横波的传播速度较慢，大约为纵波传播速度的60-70%。
面波的传播速度介于纵波和横波之间，一般为2-4千米/秒。
3. 地震波的衰减机制地震波在传播过程中会发生衰减，主要由于介质的衰减性质和波的散射、吸收、散逸等因素造成。
介质的衰减性质可以分为粘滞性衰减和幅度衰减，前者主要由介质内部的粘性作用引起，后者与介质内部能量损失有关。
粘滞性衰减会导致地震波的振幅减小，即波的能量损失；幅度衰减会导致地震波的振幅与传播距离成反比，即随着传播距离增加，地震波的振幅逐渐减小。
4. 影响地震波传播和衰减的因素地震波的传播和衰减受到多种因素的影响。
其中，介质的物理性质、介质的孔隙度和渗透性、波的频率和波长、传播距离以及地震波经过的地形地貌等都会对地震波的传播速度和衰减效果产生影响。
例如，固体介质的密度和弹性模量决定了地震波在固体介质中的传播速度；介质的孔隙度和渗透性会影响地震波在岩石层中的传播路径和衰减效果；地震波经过的地形地貌会导致波的散射和折射现象，从而影响地震波传播路径和传播速度。
浅述地震波衰减规律及其恢复方法作者：王胜阳来源：《科学与信息化》2019年第11期摘要随着社会的发展，地震方面的研究也取得了一定的突破，但是地面地震分辨率依然不高，不足以检测到薄层等方面的数据，笔者从地震波衰减规律出发，建立了一种通过恢复地震波高频衰减，并以此来得到宽频带地震剖面的措施，并且能够有效地增加地震分辨率。
研究表明，地面地震分辨率低的重要原因，就是由于靠近震源地区以及地表的层面，对地震波有个逐渐的衰减。
本文通过数学模型，建立了一种反褶积方法。
通过双井微地震测井资料，来计算出震源区以及地表层附件的滤波因子，测出的数据用来进行反褶积计算，得出需求的地震资料，接着使得衰减的地震波不断恢复，使得通过大药量激发地表接收地震，依次拆减成小药量激发的宽频带。
本文提出的方法对于油气勘探工程、沉积学研究等领域的发展有着一定的促进作用。
关键词地震波；反褶积计算；近震源区；地表地震引言20世纪70年代以来，地震勘探技术的突破始终是我们国家重点研究的方向。
近年来，随着科技的发展，地震勘探中的分辨率较以前提高了许多，目前，已经可以通过高分辨率地震来对沉积现象做出解释。
不过，在油气开发领域，当下的地震勘探分辨率依然不足以应用到薄层地质中。
想要清晰地分出薄层油气储层，目前的地震勘探技术还达不到要求。
由于地震波的逐层衰减，使得地面地震记录不到有效数据。
但是通过反褶积计算模型，可以将地震波的衰减通过模型比作子波与反射率的褶积[1]。
要想通过现有的地震资料来解释需求的现象本质，就必须要提高地震分辨率，同时脉冲信号的褶积数据应该与地震记录独立开来，也就是说与地震波无关的波动必须要从记录中清除出去，清除的过程叫作反褶积，反褶积在我国多次应用，均取得了不错的成绩。
1 地震波衰减规律研究与探讨在我国地震勘探的数据记录中，地震波频率达到成百上千赫兹，在松辽盆地的油气勘探中，在四千米深的矿井底，可以检测到宽度在五到四百赫兹的地震波，这就说明在四千米以内的地层中，地震波的衰减不是很明显。
地震资料处理中的迭代法衰减多次波技术王敏【摘要】多次波衰减技术是地震资料常规处理中的关键技术之一.目前大多数衰减多次波的方法都会在一定程度上损伤有效信号.迭代法多次波衰减技术作为一种压制多次波的手段,通过在去除的噪声中提取非常微弱的有效信号,再与原有效信号重构数据,经过多次迭代,在衰减多次波的同时,尽量保护有效信号,达到压制多次波并最大限度保留有效信号的目的.它不只是单一的一个模块,而是一种“信噪分离”思想,是各种专项技术的组合.在实际应用中,利用迭代法衰减近道多次波、剩余多次波,经过多次迭代,有效去除多次波的同时,把噪声衰减到可以接受的程度.这种思路无论是用于去噪还是去除多次波,都有良好的应用前景.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2015(012)006【总页数】8页(P800-807)【关键词】多次波;剩余多次波;迭代法;地震资料处理【作者】王敏【作者单位】中石化江汉油田物探研究院,湖北武汉430035【正文语种】中文【中图分类】P631.4多次波在目前的地震资料处理中是一种很顽固的干扰[1,2]，多次波的周期、频率、分布规律等具有多变性，并且常常和一次有效反射波相干涉，使地震剖面出现假的地质现象，进而影响对剖面的解释。
这主要包括基底、断面成像效果差，高频缺失造成主频低(10～20 Hz)，岩性或油气亮点不明显等[3-5]。
这些问题的存在除了有地质条件等方面的影响外，各种类型的多次波对地震成像效果也有很大影响[6-8]。
如何有效地消除或压制各种类型的多次波，并最大限度地保留一次波信号是地震勘探中的一个重要课题。
多次波的存在，使得地震资料的信噪比降低，干扰人们对有效波的识别，从而导致速度分析、叠前及叠后偏移存在极大的困难，影响地震成像的真实性和可靠性，甚至导致假的成像，严重影响地震解释工作[9-11]。
因此，如何有效压制多次波，具有重要的现实意义和发展前景。
常用的多次波衰减技术多是基于多次波与反射波的速度差异、多次波的周期性来预测多次波[12-17]。
地震波吸收衰减属性在新北油田油气检测中的应用摘要：地层含油气后对高频成分吸收增强、吸收系数增大，因此利用地震波的吸收衰减属性可间接地检测储层含流体发育特征。
针对新北油田馆上段IV砂组发育的河流相砂岩，利用地震波的吸收衰减属性对该区储层的含油气性进行识别，其结果与实钻井有较好的吻合度，取得了很好的应用效果。
关键词：吸收衰减属性；新北油田；油气检测新北油田位于沾化凹陷与黄河口凹陷之间的大型潜山披覆带，主力含油层系为馆陶组上段IV砂组一套曲流河沉积。
由于该区储层与围岩的速度存在较大的阻抗差，依据河流相砂体“亮点”的反射特征取得了良好的勘探效果。
但随着勘探的深入，相继部署的滚动开发井效果不理想。
由于地层含油气后对高频成分吸收增强、吸收系数增大，因此在该地区利用地震吸收衰减属性进行了储层含油气检测的应用探索，取得了很好的应用效果。
1 理论基础理论研究表明，与致密的地质体相比，当地质体中含流体（如水或油、气）时，会引起地震波的散射和地震能量的衰减。
当储层中孔隙比较发育而且包含流体时，地震波中高频能量衰减比低频能量衰减大。
因此通过提取高频段的衰减梯度属性，可以间接地检测储层含流体发育特征。
目前，衰减梯度的求取方法主要基于傅里叶变换、小波变换等。
但是基于傅里叶变换的频谱比法计算的衰减梯度，小的振幅值可能会产生大的奇异值，使算法不稳定，同时，傅里叶变换的时窗效应也严重影响结果的可信度。
而基于小波变换的瞬时谱分析技术（ISA）是一种连续的时间频率分析技术，它能提供地震道每个时间采样的频谱，获得最优化的时间和频率位置，避免常规傅里叶分析的复杂的分时窗问题，提高算法的稳定性和对储层的分辨能力，增强地震信号的局部特性。
ISA技术的核心是基于小波变换的匹配追踪频谱分解方法。
图1为利用小波时频分析进行振幅衰减梯度因子计算的示意图。
对地震道进行小波变换后，在频率域对每个样点进行振幅能量衰减分析。
首先将检测到的最大能量频率作为初始衰减频率；然后再分别计算65%和85%的地震波能量对应的频率；最后在这个频率范围内根据频率对应的能量值拟合出能量与频率的衰减梯度，得到振幅衰减梯度因子。
地震波传播过程中的能量衰减分析地震是地球上常见的自然灾害之一，它产生的能量会以地震波的形式向四周传播。
地震波传播过程中，能量的衰减是一个重要的现象，它影响着地震波的强度和传播距离。
在本文中，我们将探讨地震波传播中的能量衰减的原因和其对地震灾害的影响。
地震波传播的能量衰减是由于地震波在传播过程中遇到的各种能量损耗机制导致的。
这些机制包括摩擦耗能、散射、吸收等。
首先，摩擦耗能是由于地震波在地球内部介质中传播时，地震波与介质颗粒之间的摩擦所产生的能量损耗。
摩擦耗能主要取决于介质的密度、粘度和孔隙度等因素。
其次，散射是地震波在不均匀介质中传播时，波前会被不同的地质体散射并改变传播方向，从而引起能量的分散和衰减。
此外，地震波还会受到介质的吸收作用，部分能量会被介质吸收并转化为其他形式的能量。
能量衰减对于地震波的传播距离和强度具有重要影响。
随着传播距离的增加，地震波的能量会逐渐减弱，波峰和波谷的振幅会逐渐降低。
这种能量衰减现象被称为振幅衰减。
振幅衰减的程度取决于地震波的频率和传播介质的特性。
在高频率地震波中，振幅衰减较快，能量的损失较大；而在低频率地震波中，振幅衰减较慢，能量的损失相对较小。
此外，传播介质的特性也会对振幅衰减产生较大影响。
例如，岩石等坚硬的地质体对地震波的传播具有较小的能量损耗，而水等液体介质则会引起较大的能量损失。
能量衰减也会影响地震灾害的程度和范围。
在地震波传播过程中，能量的衰减会导致地震波强度的降低，从而减少了对建筑物和基础设施的破坏力。
此外，能量衰减还会影响地震波的传播距离。
随着距离的增加，地震波的能量衰减较大，传播距离也相应减小。
这意味着，离震源较远的地区受到的地震影响相对较小，而离震源较近的地区则可能承受较大的地震灾害。
为了更好地理解地震波传播过程中的能量衰减机制，科学家们进行了大量的研究和实验。
通过地震波的记录和模拟，他们得到了地震波在不同介质中传播时的振幅衰减规律试验结果。
这些研究对于地震预测和地震灾害防治具有重要意义。
大震前后地震波列的衰减速率特征
林怀存;刘希强
【期刊名称】《地震研究》
【年(卷),期】1994(017)002
【摘要】为了从地震记录图中获取大震前后震源物理性质的变化情况，本文给出
了新的物理量ＶＦＰ，利用该物理研究了四个大地震前后地震波列的衰减速率变化。
结果表明：１９８１年丰镇５．８，１９８４年黄海６．２以及１９８９年大同６．０级大震前的某一时间段内，其地震波列的衰减速率明显增高（表明地震波衰减慢）；大地震发生后期地震波列的衰减速率明显降低（表明地震波衰减快）。
１９８３年荷泽５．９级地震前没有直接前震，但是其余震
【总页数】6页(P151-156)
【作者】林怀存;刘希强
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P315.3
【相关文献】
1.爆破地震波穿越边坡软弱夹层时的衰减特征 [J], 孙金山;刘贵应;周晓飞;李正川;
易兵;叶迪
2.大震前地震波频谱异常特征的研究 [J], 冯德益;丁伟国
3.水平光面爆破激发地震波的成分及衰减特征 [J], 高启栋; 卢文波; 杨招伟; 严鹏;
陈明
4.强衰减介质中地震波场的频率—空间域特征 [J], 张壹;王赟;陈本池;王祥春
5.青藏高原东北缘地震波衰减特征及地震震源参数研究 [J], 臧阳;俞言祥;孟令媛;韩颜颜
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关于地震波衰减
一、地震波衰减的主要因素
地震波在地层中传播的过程中会存在能量衰减，这种衰减会受到许多因素的影响和制约。
这些因素包括：频率、压力、温度、饱和度、应变振幅以及岩石的特性等。
在研究地层吸收衰减特性的过程中，了解这些因素的影响作用对于衰减问题的研究是很有帮助的。
1. 频率
频率与衰减的关系目前尚未有定论。
室内研究表明 Q值与频率有关，而一些对实际地震数据的研究则表明了衰减与频率无关。
现有的资料表明：对不同特性的岩石，频率的影响不同。
对干燥岩石，衰减与频率无关；对于部分饱和或完全饱和岩石，地震波以复杂的路线传播，由流体流动类型所决定，衰减通常与频率有关。
Johnston等利用与地震勘探有关的孔隙流体的粘滞系数和标准线性粘滞性模型，计算出地震频段的衰减对频率的依赖关系；O’Connelland Budiansky(1977)分析了饱和碎屑岩石的弹性特征，提出了与频率相关的衰减模型，他们指出在两种特性频率条件下产生的衰减最大；White(1975)计算出了在部分饱和流体岩石的弹性波衰减，推断出 P波的衰减和频率有关，而 SH波的衰减和频率无关。
2.岩性
高速的岩石，吸收性弱，而低速的岩石，吸收性强。
对于大多数地区，泥岩的平均吸收性比砂岩强，砂岩的吸收比页岩和灰岩的吸收强，砂岩含有油气时，其吸收性显著增强。
总之，介质弹性越好，地震波在介质中传播的能量损耗
3．压力
P波、S波在所有饱和岩石中，随压力的增加Q增大（衰减减小），在高压下则保持为一稳定值。
低频时增加较快，高频时趋于一稳定值。
同时在干燥岩石中随压力的增加Q增大，主要是因为增加压力能减小岩石基质中的裂缝，从而减小摩擦。
4.孔隙度
同一种砂岩，孔隙度越高，Q值越小，衰减越强；对饱和流体砂岩：衰减峰的峰位随孔隙率的增加向低温方向移动，峰值增大，峰宽变窄. 总之，衰减随孔隙率的增加而增加，呈正比关系。
5.饱和度
当岩石孔隙中饱和液体较少时，衰减随饱和度的增加呈线性增大；当饱和度再增大时，衰减随饱和度的增加而增大的速度放慢，衰减随饱和度的增加变成了非线性增大，直到衰减达到极值；当饱和度还继续增加时，衰减随饱和度的增加呈非线性下降。
所以，当岩石孔隙中含有部分饱和流体时，衰减才会达到最大。
部分饱和岩石的衰减大于完全饱和岩石的衰减。
对于低粘度流体（例如水、油）完全饱和的岩石来说，QP >QS ；对于部分饱和岩石，则QP<QS。
6.液体粘度
液体粘滞性越强，衰减越大；同时液体粘度受温度的影响。
7.温度
在较低温度下，Ｑ与温度无关；在温度高于150度时，在石英砂中，由于岩石中的热裂缝引起衰减的增加；在孔隙流体的沸点附近，衰减随温度产生剧烈的变化（Volaroich(1957)、Davis(1968)和 Spancer(1981)）。
8.埋藏深度
岩石的吸收性质与埋藏深度有关，一般随埋藏深度的增加而减小。
二、地震波衰减机制
陆基孟把吸收衰减机制归结为两个方面：一是弹性理论。
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；二是内摩擦理论。
该理论认为，介质中质点在振动过程中发生相互间的摩擦作用，使部分机械能转化为热能而消耗，使地震波振幅发生衰减。
尽管不同条件下的岩石具有不同的衰减机制，但在大多数情况下,岩石颗粒表面和岩石窄裂缝之间的摩擦是主要的衰减机制。
三、反Q滤波的原理及方法
1、Q滤波原理
Futterman（1962年）研究了大地对地震波的吸收及频散作用，得到如下的结
论：
ft
Q
A f t A f0e
π
-
=
（，）（，）（4-1）
当Q为常数时，大地吸收效应是一个逐点频衰减的低通滤波。
反Q滤波就是要将因Q
因素而衰减损耗的地震波的能量补充回来。
从地震波传播的观点来看，反Q 滤波可看作是地震波的逆向传播或者是偏移过程，是将地表记录到的数据反向延拓并剔除地球介质对入射地震波所产生的Q 值滤波作用。
2、滤波的几种典型方法
（1）常Q 值模型的相位反Q 滤波
该方法与Stolt 偏移相似，用级联式常数Q 补偿的方式，开时窗逐级向下计算，每次补偿Q 值的一段，相位反Q 滤波的表示式
'''''1(,0)[0,()]exp[]exp[]22dw w p t p w w iw dw dw Q τττπ
==-⎰ 式中： '(,)(,)ref v s w w w
v s w =
（2） 层常Q 值模型的相位反Q 滤波
该方法适用于每一层的Q 值是常数的地质模型，能有效校正速度频散引起的相位畸变，是稳定的，但与常Q 值地层模型的相位反Q 滤波一样只考虑了相位补偿而忽略了振幅的影响。
（3）层常Q 值模型的全反Q 滤波（同时作振幅、相位补偿）
3、滤波的稳定性
反Q 滤波能够对吸收振幅和频散相位进行补偿，其中频散相位校正项是无条件稳定的；振幅补偿项是条件稳定的，可通过设置高截频的方法来实现。
通过子波响应试验表明，应根据原始数据吸收频散特点选取合适模型进行反Q 滤波以保证其振幅补偿和相位校正的正确性和稳定性。
反Q 滤波的稳定性还受限于有效信号频带范围和Q 值大小。
影响反Q 滤波稳定性的因素主要包括：吸收衰减模型，有效信号频带范围，品质因子Q. 总体而言，反Q 滤波补偿的最终稳定性取决于数据的吸收衰减程度，频率成分和最大延拓深度。
小结
本文对地层的吸收衰减，衰减介质中的地震波正演模拟以及其反Q滤波补偿的原理和方法进行了概述。
目前常用的反Q滤波方法都是在频率域进行，而频率域算子较长，计算效率低。
为此在时间域进行反Q滤波将大量的频率域乘法工作转化为少量的时域褶积运算，可使计算效率大大提高，进一步研究时间域反Q滤波具有很大价值。
参考文献
[1] 凌云.大地吸收衰减分析. 石油地球物理勘探,2001.
[2] Yanghua Wang . Inverse Q-filter for seismic resolution enhancement.
Geophysics,2006;71(3):51-60
[3] 李庆忠. 走向精确勘探的道路, 石油工业出版社，1993，38-39.
[4] 陆基孟，王永刚地震勘探原理, 中国石油大学出版社, 2003.
[5] 裴江云, 何樵登. 基于Kjartansson模型的反Q滤波, 1994;9(1):91-97.
[3] 刘财，刘洋等. 一种频率域吸收衰减补偿方法，石油物探.2005；44（2）：116—118.
[7] 赵宪生等. 地震记录的Q值正演模拟与滤波，石油物探.1994；33（2）；42——48.。
