随着我国油气勘探、开发工作的不断发展，地震勘探重点由原来的构造油气藏向岩性油气藏、隐蔽性油气藏转移，非均匀粘弹性介质中的地震波能量衰减因素分析及能量补偿也因此成为近几年来研究的热点。 根据目前地震波衰减理论的研究现状及发展方向，结合实际地震资料采集中高速岩层对地震波影响因素及弱信号能量增强方法的研究，本文首先就地震波的衰减影响因素从地震波的衰减机制、地层本征衰减及非均质散射等方面做了较为详细的总结归纳。然后针对高速岩层对地震波能量的衰减屏蔽等问题，从原理上分析了地震波遇到高速岩层时能量屏蔽现象，并通过定量分析及理论模型，分析了其屏蔽的范围和程度，此外还从高速岩层的滤波效应对其进行了分析。通过地震波在随时间、空间及频率的变化而变化的趋势图，可以更直观的认识高速岩层对地震波在传播过程中的能量衰减与岩层本身衰减的变换规律。 在此基础上，针对粘弹性地层的吸收效应、时频分析及弱信号的能量增强方法等问题，采用波动方程有限差分用不同的品质因子Q模拟分析，从能量频率方面进一步说明了地层的品质因子对地震波在传播过程中的吸收效应；对于时频分析，本文重点介绍了基于S变换的时频分析，并就其与短时傅立叶变换、小波变换在理论和处理效果做了较为详细的对比，验证了S变换既克服了短时傅立叶变换、小波变换的缺陷、又保留了其优点。 就地震资料的能量增强方法研究，本文采用了时频空间域的能量补偿方法，从时间域、频率域及空间域内对其进行补偿，并通过时频分析对其不同的处理阶段进行了量化。根据理论模型的验证及实际资料的试处理，可以发现，通过去除面波、振幅补偿、频率补偿，空间域能量补偿及子波一致性处理后，地震剖面在分辨率和信噪比方面都有了较好的提高，达到了预期的效果。