油气作为重要的能源与战略资源,是国家经济发展的重要保障。随着浅部油气资源的日益枯竭,勘探与开发向深层(海)油气资源进军。地震勘探是油气资源探测的重要方法,品质因子Q值估计是储层预测及成像精度增强的重要参数,一直是国内外研究的重点和热点,开展地震波Q值估计工作对油气地震勘探具有重要的研究意义和实用价值。首先,对经典的对数谱比法(LSR)、质心频率偏移法(CFS)及较新的能量比值法(ERM)、对数谱面积差法(LSAD)进行了详细的理论研究及试验分析。结果表明,LSR法和LASD法受频段选取影响较大,较高或较低频段Q值估计会失效;ERM法受时差影响严重,Q值估计误差会随着时差的增加而增大,且Q估计值始终大于理论值;LSR法和CFS法受子波时窗宽度影响明显,基于非完整子波获取的Q值可信度较低,且两种方法不适合强干扰下的Q值估计工作。其次,对描述不同时刻子波振幅谱关系的振幅衰减因子进行1-4阶泰勒级数展开,基于参考道与对比道子波振幅谱积分差值,构建1-4阶泰勒级数展开的Q值求解方法(ASID法),并对不同阶次的Q估计值进行加权处理,进一步提高算法的准确性。研究结果表明:1阶ASID法的Q值估计结果偏小,2阶ASID法的Q估计值基本会偏小,3-4阶ASID法更接近真实Q值,加权ASID法Q值更稳定。相对于常规方法而言,ASID法受频带、时窗、时差及噪声等因素影响较小,且Q值估计精度及计算稳定性更高。然后,以不同子波振幅谱比值为基础,将振幅衰减因子进行了1-4阶泰勒级数展开,推导出不同阶次的单频点Q值计算公式,采用主值频段内频点平均以获取1-4阶稳定的Q值(MFPA法),再对不同阶次Q估计值进行加权处理,进一步提高Q值估计的准确性和稳定性。与ASID法相似,1阶MFPA法的Q估计值偏大,2阶MFPA法的Q估计值基本偏小,3-4阶MFPA法可以较准确地估计出真实Q值,而加权MFPA法进一步提高了Q值估计的精度。该方法在超低频和超高频处Q值估计效果不佳;1阶MFPA法受时差影响严重,估计的Q值随时差增加而增大,2-4阶及加权MFPA法Q估计值与时差关系不大;MFPA法受时窗宽度影响不大,当时窗大于子波宽度一半时,可获得稳定的Q值估计结果;该方法抗噪性较强,即使噪声强度较大,也能获得有效的Q值(误差未超过5%),其稳定性与同阶次的ASID法基本相当,但稳定性及精度明显高于常规方法。MFPA法适用性较广,可用于叠前、叠后及含薄层地震记录的Q值估计工作。最后,在考虑非本征衰减的不同时刻地震记录振幅谱比值基础上,利用参考频段的振幅谱比值消除非本征衰减影响,然后再对振幅衰减因子在参考频点处进行不同阶次泰勒级数展开,推导出适用于含非本征衰减的地震记录单频点Q值计算公式。采用高、低频双参考频段相结合的模式削弱参考频段的影响;同时采用多频点平均模式(改进MFPA法)提高Q值估计的稳定性,并对不同阶次改进MFPA法的Q估计值进行加权处理,进一步提高Q值估计的合理性。模型试验结果显示,1阶改进MFPA法Q估计值随时差增加而逐渐增大,2-4阶改进MFPA法基本不受时差影响,在时差较小时,Q值估计精度明显大于LSR法;与LSR法相比,改进MFPA法受时窗影响更小;当地震记录中含有噪声时,改进MFPA法能够获得更准确更稳定的Q值;对于复杂模型的叠后地震记录,改进MFPA法同样在Q值估计上具有更高的计算精度和更强的稳定性。本文提出的Q值估计方法相对于常规方法来说,具有多方面的优势,有效提高了Q值估计的准确度及实用化程度,为提升油气地震勘探的应用效果提供了有利支撑。