Q值简介

弹性波通过介质传播时,它的振幅随着传播距离或时间而衰减。有多种原因可以造成这种衰减,如波动振幅随着距离的增加而产生的几何扩散,在介质边界处的反射、折射以及介质的非弹性吸收等。所谓介质吸收是指由于介质的内阻使弹性波部分弹性能量耗散而转化为热能的现象。为了描述介质吸收特性的强弱,引入了一个无量纲的因子“Q”,称为介质的品质因数。“Q”值是用来度量介质中振动或波动能量的非弹性衰减率的物理量,是介质所固有的特性。对于     

小波尺度域含气储层地震波衰减特征

黏弹性衰减因子Q的可靠估计可通过Q反褶积来提高地震资料的分辨率并有助于振幅分析. 本文从小波理论出发,结合地震波在黏弹性介质中的传播方程,推导出小波尺度域地震波能量衰减公式. 能量衰减公式具有下列性质：（1）Q值越大,能量衰减得越慢;Q值越小,能量衰减越严重;（2）尺度越小,信号中保留的能量越少;（3）对于脉冲源来说在理想的无衰减介质(即Q趋近于∞)中传播时,信号在不同尺度内的能量相同. 利用尺度能量公式,可从反射地震资料中直接估计品质因子Q（即衰减因子）,也可以提取不同尺度的能量衰减剖面作为储层描述的属性参数,用来进行岩性识别和指示气藏,与经典的谱比法相比,避免了谱比法所面临的双时窗问题以及进行谱估计的窗选择问题. 理论模型试验表明了本文方法的正确性和有效性.     

基于褶积原理和改进广义S变换的震动波衰减补偿试验研究

为了恢复震动波能量在传播过程中产生的衰减损耗,提出基于褶积原理求取品质因子Q的方法与改进广义S变换相结合的反Q滤波法。通过震动波衰减补偿模型试验,对试验数据进行改进广义S变换的时频特性分析,得出了信号的能量分布情况以及时间频率对应关系;采用基于褶积原理求取品质因子的方法,得到时变Q值;对试验数据进行反Q滤波处理,使震动波能量得到了补偿。结果表明本文提出的反Q滤波法提高了对震动波能量衰减补偿的效果,拓宽了地震资料的频带,提高了地震资料分辨率,有利于进行高分辨率地震勘探、深部信号增强和油气藏预测工作的开展。     

局域积能振荡模型在地震研究中的应用

采用非均匀介质中能量的非线性积累过程，模拟唐山７．８级和大同６．１级地震的前兆场演化，发现能量主要聚集在介质参数发生改变的地区，而且能量的增强呈现聚集－恢复－聚集的过程，说明地震孕育过程中出现的各种前兆特征，与地壳内能量的非线性聚集有关。     

南天山西段及交汇区介质品质因子Q值特征研究

利用2009~2013年间新疆数字地震台网中12个地震台所记录的34个地震事件的数字地震波形资料,以南天山西段及交汇区作为研究区,采用3段几何衰减模型及Atkinson联合反演方法对地震波形资料进行非弹性衰减研究,得出介质品质因子Q(f)与频率的关系:Q(f)=337f0.577。为验证不同时段的地震事件对Q(f)计算结果是否有影响,将上述研究中2009年发生的前24个事件保持不变,对后10个事件做3次更换研究,分别得到介质品质因子Q(f)与频率的关系:Q(f)=329f0.565;Q(f)=324f0.520;Q(f)=363f0.526。结果表明不同时段内的地震事件对Q(f)值的影响不大,采用Atkinson联合反演方法计算介质品质因子Q(f)较为稳定、可靠。     

海城地震震源区的地震尾波衰减特征

本文使用简化的能流模型(Frankel，A．et al.,1987)研究了海城地震震源区的地震尾波衰减及介质Q值的时空分布特征。结果表明,使用该方法求得的尾波Q值基本上是介质非弹性吸收的度量；海城7．3级地震前震的Q值较高，约为500，震后显著降低至380，但5．9级最大余震震源区的Q值仍与大震前相同。这可能说明大震发生时该处介质并未破裂。最大余震发生后，整个震源区的平均Q值降至344。但地震前后介质Q值发生明显变化的范围并不大，直径约为20km。     

模拟地震的应变软化的数学模型

本文从弹塑性岩石介质的一般的本构方程出发,考虑断层介质内摩擦系数和内聚力随变形而降低的性质,建立了断层介质的非稳定的本构关系。这些关系可应用于承受任何应力的不同走向和倾角的断层。考虑到复杂的现代构造和非均匀应力场的背景,给出一个用能量表述的非稳定准则,用它来判断包含断层和围岩在内的整个系统的非稳定性的到来。最后按本文提出的模型用有限元方法对两个震例做了初步的分析。     

用于深度域地震剖面衰减与频散补偿的反Q滤波方法

根据地震波在非弹性介质中的传播规律，本文提出了一种在深度域地震剖面进行反Q滤波的新方法. 在深度域的Q滤波算子符合地震波在衰减介质中的传播规律，不仅考虑了介质吸收对地震波振幅的影响，而且还保证了所造成的波形畸变满足因果规律，即地震体波具有某种频散性质. 利用该方法处理了2条总长度约60km的某浅海地区叠后深度偏移地震剖面. 合成记录剖面的正演和反演计算结果表明，在对地震剖面进行深度域反Q滤波之后 ，不仅达到了压缩中、深部目的层子波宽度提高分辨率和信噪比的目的，而且保持了原始地震剖面的整体形态和能量分布.     

基于峰值频率法的组合法估计叠前Q值

为了克服传统的峰值频率法等Q值估计方法精度不高的问题,本文结合了小波能量谱和峰值频率,给出了一种组合法估计叠前Q值的新方法.利用地震波在粘弹性介质中的吸收衰减传播规律,对衰减后的尺度能量谱进行补偿,根据补偿谱和未衰减的参考谱的相似程度与Q值的关系,估计Q值.同时,本文给出一种定量判断小波尺度能量谱相似程度的方法.本文方法首先利用小波变换得到衰减前后的能量谱和峰值频率,结合峰值频率法,给出一个Q值搜索的范围和搜索初值;其次根据本文给出的判定小波能量谱相似程度的方法,搜索出使得参考谱和补偿谱达到最相似时的Q值.理论模型验证了该Q值估计方法的有效性和抗噪性,并且计算效率相对较高.把该方法应用于实际数据,利用估计的Q值进行叠前CMP道集的反Q滤波,验证了本文方法的实际应用的有效性.     

地震前兆场的演化和能量非线性聚集的关系

运用非均匀介质中“非线性振动的局域能量聚集”过程,模拟唐山７．８级和大同６．１级地震的前兆场演化,发现地震孕育过程中出现的诸多前兆特征与地壳内构造能量的非线性聚集有关。     

华县8(1/4)级大地震的深部地球介质背景

从渭河断陷盆地的地壳速度场、介质品质因子等地球物理场的分布探讨了华县大地震的深部地球介质背景。结果表明,华县8(1/4)级大地震震中位于高Q值区和低Q值区的过渡带上,其孕震区是地壳内的高Q值低速区,该地震的孕育与地壳内的低速高导层、地幔上隆、孕震区内的断层及微裂隙中流体的存在与作用是密切相关的。     

2011年安徽安庆4.8级地震前尾波Q值变化特征

地震波品质因子(Q值)研究是地球物理研究的重要部分,Q值是介质非均匀性和非弹性的反映,相关研究结果的应用非常广泛.很多研究显示,品质因子Q值与地区的构造活动性和地震活动性密切相关.随着数字化观测资料的不断积累,Q值研究的条件得以满足.     

三参数常Qem粘弹性模型构造方法研究

目前通常采用的粘弹性模型在描述介质品质因子对频率的依赖关系方面存在不足，与实际观测结果不符. 基于介质的粘弹性理论，提出了一种使用3个粘弹性参数在给定频带内构造常Q值粘弹介质模型的数值方法. 该方法较好地描述了品质因子对频率的非依赖性，可以从理论上较准确地对实际介质的粘弹性对地震波场的影响进行研究，相对于其它的常Q模型，本方法减少了所需的参数，简化了问题的求解. 结合数值算例，分析了该方法的精度和适用范围，并通过几种不同粘弹模型中地震波传播时频谱和波形的变化，简要说明了介质的粘滞性对地震波的影响.      

横向非均匀介质Q值层析成像方法、软件及应用

Q值结构对了解地壳的非弹性性质、地壳内部构造、热活动状态、地壳介质非均匀性以及断层分布有着非常重要的意义。编写了基于吸收特征时间t*的二维横向非均匀Q值层析成像人机交互软件,可以方便快捷地计算深地震测深资料的振幅谱并通过拟合振幅谱得到反映地震波衰减的t*。利用t*通过二维Q值层析成像方法得到Q值结构。实际观测资料处理结果表明,文中给出的方法和软件是有效且可行的。     

零偏VSP反演Q值CFS方法及影响因素研究

当地震波在地层中传播时,能量的衰减是传播介质非弹性性质的反映.这种介质所固有的衰减特性通常用品质因子(Quality Factor, Q)来描述.本文基于地震波在传播过程中主频降低的衰减特性,利用质心频率偏移法(Centroid Frequency Shift,简称 CFS)对零偏VSP正演模型进行Q值计算,分析薄层、上下行波场、频带宽度、反演波速、震源位置等因素的影响.模型结果显示:CFS法比频谱比法、振幅衰减法能更加准确识别薄层界面,可准确反演出厚度10m的地层;上行波场的加入降低反演结果准确度,尤其对高Q值层;当有效波频带增宽时,高频部分衰减明显,Q值反演结果接近理论值;反演波速误差对反演准确性影响很大.最后,利用CFS对实际井旁地面地震资料进行Q值反演,反Q滤波后其主频由25Hz提高到35Hz,分辨率得到改善,证明了CFS方法的实用性.     

不同构造区固有吸收衰减和散射衰减相对强弱的对比研究

Q值是表征地球介质物理化学状态、描述地震波衰减特征的重要参数。根据衰减机理的不同,可以把衰减分为固有吸收衰减和散射衰减。论文首先强调分离地球介质的固有吸收衰减和散射衰减,进而研究固有吸收衰减与散射衰减的相对强弱,对于揭示地球介质不同的物理化学状态和控制地震波能量衰减的机制有重要意义。论文选用S尾波记录来研究介质的固有吸收衰减和散射衰减。在对国内外多种尾波衰减模型的优缺点和适用性范围进行对比的基础上,选用了尾波能量通量模型来分离介质的固有吸收衰减和散射衰减。     

谱比法地震衰减层析反演方法研究

由于地下介质对地震波能量有强烈的吸收作用,降低了地震资料的分辨率以及地震资料处理、解释的精度,因此选择合适的参数对地层吸收衰减情况进行有效描述是对地下构造进行高分辨率、高精度处理及解释的有效途径。目前品质因子Q是对岩石弹性参数进行有效描述的重要参数之一。用品质因子Q来衡量地震波能量在介质中传播的吸收衰减情况,是目前提高地震资料分辨率的有效方法,同时也是提高含油气地层解释精度的有效途径。近些年,许多学者提出了多种计算Q值的方法,其中谱比法是在实际中应用最为广泛的Q值估计方法。本文在前人方法的基础上,对谱比法进行了改进,并结合走时层析方法反演Q值,充分利用谱比法在精度、稳定性等方面的优势以及走时层析方法计算效率高的优点,不仅可以提高反演的精度而且能够保证反演的稳定性,提高计算效率。通过模型试算证明谱比法衰减层析方法能有效估计Q值变化情况,具有较好的发展前景。      

非均匀黏弹性介质中声波模拟的非规则网格方法

本文研究了满足衡Q模型的黏弹性介质中声波模拟的时间域数值解法.通过采用有理式基函数描述频率相关的体积模量,使模型满足地震波黏性吸收的衡Q要求.结合弹性波模拟的非规则、非结构网格方法——格子法,本文提出了一种非均匀黏弹性介质中声波模拟的非规则网格方法.非规则、非结构网格的使用,可以精细地刻画地下介质中复杂速度、Q值的变化,及界面的形状.通过和解析解的比较及复杂模型算例分析,验证了该方法的精度及有效性.     

能量比法提取品质因子Q（英文）

地层品质因子Q反映了地层对地震波吸收衰减的强弱,是油气检测的重要指示因子,准确提取Q值十分重要。本文根据地震子波能量衰减特征,提出基于子波衰减前后能量比的Q值提取方法。该方法是综合利用多点信息估算子波能量,规避了常规Q值方法(如质心频移法)对地震子波谱的假设,适用于任意波谱形状,但对资料的保真度要求较高。VSP正演模型测试发现,在非固有衰减(如几何扩散、反射透射损失等)得到准确补偿的前提下,能比法能较好地反演地层Q值。实际零偏VSP资料应用表明,能比法提取的Q值趋势与谱比法基本一致,具有一定的可信度。     

由地方震测定的林县地区的Q值及其时空分布

一个地区的地震灾害取决于两个因素,即震源和传播地震波的介质特征,而描述地震波在地球介质中的传播特征有两个重要的物理量,一是地震波的传播速度,二是能量传播的衰减,亦即描述介质吸收特性的Q值。地震波衰减快慢与传播路径上的介质情况有很大关系,通过对地震波穿过不同地区的衰减大小的研究,可以了解介质背景。近年来,国