高精度有限差分波场正演模拟方法研究及应用

发布时间：2017-03-18 11:01

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【摘要】：地震波场正演模拟,对认识地震波传播规律、进行地震属性研究、地震资料地质解释、储层评价等,均具有重要的理论和实际意义。地震波场正演模拟研究中主要包括两大核心理论，一是研究地震波动力学特征的波动理论，二是研究地震波运动学特征的射线理论。因此，在模型正演方面依据两大理论就产生基于波动理论正演方法和基于射线理论正演方法两个分支。波动理论正演方法是对建立的模型进行网格化，用差分方法或有限元方法等，根据波动方程近似，按时间步长迭代计算波场，获得正演波场模拟结果。它的特点是能够准确揭示波在介质中传播的振幅、频率、相位变化，真实地反映出波的动力学特征，是进行波场研究的有效手段.用有限差分技术求解波动方程时会带来不必要的震动，即数值频散。数值频散现象严重影响了模拟效果，降低了模拟精度。本文探讨了引起数值频散的原因，并给出高阶差分方程和通量校正传输(FCT)相结合的办法以消除频散。 本文以波动方程和Taylor展开公式为基础，采用了弹性波方程的任意阶空间和时间精度的交错网格差分格式，并结合通量校正传输(FCT)法对复杂介质模型进行正演模拟，同时还进行了稳定性、频散现象和边界条件分析，，重点对有限差分过程中产生的频散现象进行压制。得到的正演模拟结果可以清晰的反映出地震波场中波传播的运动学和动力学特征。基于实际模型进行了正演模拟和逆时偏移计算。 本文通过理论模型和复杂构造模型的数值试验来验证高阶交错网格有限差分通量校正传输(FCT)相结合的算法进行正演模拟和逆时偏移的效果。实验的结果表明，高阶交错网格有限差分和通量校正传输(FCT)相结合的方法具有高效、精确、实用的特点，具有广阔的应用前景和实际意义
【关键词】：波动方程 有限差分 交错网格 数值频散
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P631.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-14
• 1.1 地震波场模拟内容和意义8-11
• 1.2 国内外的发展11-12
• 1.3 本文研究的主要内容12-14
• 第2章 有限差分波动方程正演14-28
• 2.1 弹性波的运动平衡微分方程14-16
• 2.2 弹性波动方程正演16-17
• 2.3 声波方程波动方程正演17-18
• 2.4 波动方程离散化求解的理论基础18-21
• 2.5 有限差分法正演21-28
• 2.5.1 交错网格高阶有限差分正演21-25
• 2.5.2 稳定性分析25-26
• 2.5.3 交错网格有限差分法与其他方法的比较26-28
• 第3章 提高波场计算的数值模拟精度方法28-44
• 3.1 差分阶数提高波场模拟精度30-32
• 3.2 FCT 算法提高波场模拟精度32-39
• 3.3 边界条件的影响39-41
• 3.4 影响波场计算的其它因素41-44
• 第4章 逆时波动方程偏移方法研究44-46
• 第5章 理论模型计算46-53
• 5.1 弹性波动方程正演模拟46-48
• 5.2 复杂构造的叠后地震剖面模型和逆时偏移试验48-53
• 5.2.1 张性断层模型试验48-50
• 5.2.2 逆掩推覆断层系统模型试验50-53
• 结论53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-58
• 攻读学位期间取得学术成果58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 吴永刚，吴清岭;有限差分法弹性波数值模拟[J];大庆石油地质与开发;1994年03期

2 吴国忱,王华忠;波场模拟中的数值频散分析与校正策略[J];地球物理学进展;2005年01期

3 马在田;高阶方程偏移的分裂算法[J];地球物理学报;1983年04期

4 董良国,马在田,曹景忠,王华忠,耿建华,雷兵,许世勇;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J];地球物理学报;2000年03期

5 董良国,马在田,曹景忠;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J];地球物理学报;2000年06期

6 符力耘，牟永光;弹性波边界元法正演模拟[J];地球物理学报;1994年04期

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本文编号：254314