二维高阶弹性波数值模拟及逆时偏移成像研究
发布时间：2021-07-12 07:49
地震波正演数值模拟作为地震勘探的基本内容之一,对研究地震波在地下介质中的传播规律起到了极其重要的作用。目前,地震波数值模拟已被普遍应用于地震勘探的每个阶段,使用方法简单、计算效率高并且精度也可达到要求的数值模拟方法就更加的重要。随着地震勘探的发展,勘探的目标体转向了尺度较小的地质异常体,比如尺度小的溶洞、孔隙、断层等,这些地质异常体更加复杂也更加接近实际地质问题。在研究这些复杂地质问题时,对数值模拟方法的要求也更高。偏移成像技术的研究一直是地震勘探的重要问题,随着成像目标体愈加复杂,成像的难度也不断增大,基于射线理论和单程波动方程的偏移成像方法也显现出了些许不足,而基于双程波动方程的逆时偏移完全遵循波动方程,可以对所有传播路径的波进行偏移成像,是目前精度最高的偏移成像方法。本文在总结前人研究成果的基础上,推导了各向同性介质的一阶速度-应力方程,采用交错网格高阶有限差分法对不同的模型进行地震波数值模拟,得到了各模型的波场快照以及地震记录,验证了数值模拟方法的有效性。通过分析各模型的波场快照和地震记录,研究不同地质异常体的波形,便于解释波场特征。在数值模拟的基础上,去除了反射界面的反射波场...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交错网格有限差分法的网格设置方法
桂林理工大学硕士学位论文17公式(2.27)表示的是带有衰减因子的PML吸收边界条件系统方程组：{=+,=+=+,=+=11+,=13+=13+,=33+=44+,=44+（2.27）其中衰减因子为：{()=(1)32()2()=(1)32()2（2.28）为最大纵波速度，为匹配层宽度，为理想的边界反射系数（一般取106），当、不等于0时表示衰减，等于0时表示不衰减。在数值模拟中，创建完全匹配层吸收边界条件基本的做法是在计算区域四周加入匹配层，具体如下图所示，图2.2（b）中左右两侧匹配层4、6区域中在x方向衰减，在z方向不衰减，可以表示为≠0，=0；在上下匹配层的2、8区域中在z方向衰减，x方向不衰减，表示为=0，≠0；在四周角点1、3、7、9区域内在x方向和z方向都衰减，表示为≠0，≠0。（a）（b）图2.2PML边界条件设计方法(图(a)为衰减边界；(b)为设计方法)2.3.4.3PML边界条件试验为了验证PML边界条件的吸收效果和适用性，建立一个大小为300×300的均匀介质模型，模型介质纵波速度为3000/，横波速度为2500/,密度为2000/2。在、方向上的网格间距分别为x=z=1m，时间采样间隔为t=0.1ms，震源采用雷克子波，震源主频为35，震源的位置在(150，150)处。设定的PML边界吸收宽度为20。图2.3为均匀模型在=0.08时刻的波场快照，其中图(a)为水平分量
桂林理工大学硕士学位论文18的波场快照，图(b)为垂直分量。从图中可以看出，四周的边界反射被得到了有效的吸收，基本看不出四周的边界反射，PML边界条件的吸收效果良好，适用于本文数值模拟方法。图2.3均匀模型在=0.08时刻的波场快照(图(a)为水平分量；(b)为垂直分量)
【参考文献】：
期刊论文
[1]CPML条件下黏弹介质地震波传播的有限差分模拟与特征分析[J]. 乐友喜,张会娟,问雪,刘兵卿,赵迎,刘陈希. 地震工程与工程振动. 2016(02)
[2]叠前逆时偏移去噪波场分离法与其他方法的比较[J]. 张书杰,薛霆虓. 物探与化探. 2015(02)
[3]一种基于全局优化的交错网格有限差分法[J]. 印兴耀,刘博,杨凤英. 地震学报. 2015(02)
[4]裂缝诱导双相HTI介质模型及其弹性波传播方程[J]. 高炜,刘财,郭智奇,兰慧田,黄航. 世界地质. 2014(04)
[5]有限元算法在声波方程数值模拟中的频散分析[J]. 印兴耀,周建科,吴国忱,梁锴. 地震学报. 2014(05)
[6]三角网格谱元法地震波场数值模拟[J]. 刘有山,滕吉文,徐涛,刘少林,司芗,马学英. 地球物理学进展. 2014(04)
[7]三角网格有限元法声波与弹性波模拟频散分析[J]. 刘少林,李小凡,刘有山,朱童,张美根. 地球物理学报. 2014(08)
[8]基于伪谱法的复杂构造模型双程波地震照明模拟[J]. 尹川,张金淼,顾汉明,骆宗强,王剑,侯波. 石油地球物理勘探. 2014(04)
[9]逆时偏移技术在碳酸盐岩缝-洞储层成像中应用[J]. 杨江峰,刘定进,朱文斌,关达,胡中平,王汝珍,何英,马永强. 高校地质学报. 2014(02)
[10]间断的Galerkin方法在地震波场数值模拟中的应用概述[J]. 汪文帅,张怀,李小凡. 地球物理学进展. 2013(01)
硕士论文
[1]交错网格高阶差分数值模拟及叠前逆时偏移[D]. 周学明.长安大学 2010
[2]多分量VSP/RVSP正演模拟方法研究[D]. 赵茂强.中国石油大学 2010
[3]高阶弹性波波动方程正演模拟及逆时偏移成像研究[D]. 陈可洋.大庆石油学院 2009
[4]完美匹配层理论及其在地震波模拟中的应用[D]. 李宁.中国地震局工程力学研究所 2006
本文编号：3279502
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交错网格有限差分法的网格设置方法
桂林理工大学硕士学位论文17公式(2.27)表示的是带有衰减因子的PML吸收边界条件系统方程组：{=+,=+=+,=+=11+,=13+=13+,=33+=44+,=44+（2.27）其中衰减因子为：{()=(1)32()2()=(1)32()2（2.28）为最大纵波速度，为匹配层宽度，为理想的边界反射系数（一般取106），当、不等于0时表示衰减，等于0时表示不衰减。在数值模拟中，创建完全匹配层吸收边界条件基本的做法是在计算区域四周加入匹配层，具体如下图所示，图2.2（b）中左右两侧匹配层4、6区域中在x方向衰减，在z方向不衰减，可以表示为≠0，=0；在上下匹配层的2、8区域中在z方向衰减，x方向不衰减，表示为=0，≠0；在四周角点1、3、7、9区域内在x方向和z方向都衰减，表示为≠0，≠0。（a）（b）图2.2PML边界条件设计方法(图(a)为衰减边界；(b)为设计方法)2.3.4.3PML边界条件试验为了验证PML边界条件的吸收效果和适用性，建立一个大小为300×300的均匀介质模型，模型介质纵波速度为3000/，横波速度为2500/,密度为2000/2。在、方向上的网格间距分别为x=z=1m，时间采样间隔为t=0.1ms，震源采用雷克子波，震源主频为35，震源的位置在(150，150)处。设定的PML边界吸收宽度为20。图2.3为均匀模型在=0.08时刻的波场快照，其中图(a)为水平分量
桂林理工大学硕士学位论文18的波场快照，图(b)为垂直分量。从图中可以看出，四周的边界反射被得到了有效的吸收，基本看不出四周的边界反射，PML边界条件的吸收效果良好，适用于本文数值模拟方法。图2.3均匀模型在=0.08时刻的波场快照(图(a)为水平分量；(b)为垂直分量)
【参考文献】：
期刊论文
[1]CPML条件下黏弹介质地震波传播的有限差分模拟与特征分析[J]. 乐友喜,张会娟,问雪,刘兵卿,赵迎,刘陈希. 地震工程与工程振动. 2016(02)
[2]叠前逆时偏移去噪波场分离法与其他方法的比较[J]. 张书杰,薛霆虓. 物探与化探. 2015(02)
[3]一种基于全局优化的交错网格有限差分法[J]. 印兴耀,刘博,杨凤英. 地震学报. 2015(02)
[4]裂缝诱导双相HTI介质模型及其弹性波传播方程[J]. 高炜,刘财,郭智奇,兰慧田,黄航. 世界地质. 2014(04)
[5]有限元算法在声波方程数值模拟中的频散分析[J]. 印兴耀,周建科,吴国忱,梁锴. 地震学报. 2014(05)
[6]三角网格谱元法地震波场数值模拟[J]. 刘有山,滕吉文,徐涛,刘少林,司芗,马学英. 地球物理学进展. 2014(04)
[7]三角网格有限元法声波与弹性波模拟频散分析[J]. 刘少林,李小凡,刘有山,朱童,张美根. 地球物理学报. 2014(08)
[8]基于伪谱法的复杂构造模型双程波地震照明模拟[J]. 尹川,张金淼,顾汉明,骆宗强,王剑,侯波. 石油地球物理勘探. 2014(04)
[9]逆时偏移技术在碳酸盐岩缝-洞储层成像中应用[J]. 杨江峰,刘定进,朱文斌,关达,胡中平,王汝珍,何英,马永强. 高校地质学报. 2014(02)
[10]间断的Galerkin方法在地震波场数值模拟中的应用概述[J]. 汪文帅,张怀,李小凡. 地球物理学进展. 2013(01)
硕士论文
[1]交错网格高阶差分数值模拟及叠前逆时偏移[D]. 周学明.长安大学 2010
[2]多分量VSP/RVSP正演模拟方法研究[D]. 赵茂强.中国石油大学 2010
[3]高阶弹性波波动方程正演模拟及逆时偏移成像研究[D]. 陈可洋.大庆石油学院 2009
[4]完美匹配层理论及其在地震波模拟中的应用[D]. 李宁.中国地震局工程力学研究所 2006
本文编号：3279502
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