VTI介质弹性波数值模拟及波场分离

发布时间：2021-06-22 00:32

　　地震学理论的研究对象为地球介质,真实的地球介质其物理性质是非常复杂的。随着地震学理论的不断完善与发展,对地球介质的研究也经历了一个从均匀到非均匀、从完全弹性到非完全弹性、从单相态到多相态、从各向同性到各向异性这样逐步向真实地球介质波动理论逼近的过程。地震学家通过理论研究和实验测量已经证实了地球介质的各向异性是普遍存在的。因此,地下介质的各向异性性质越来越为人们所重视,研究各向异性介质中的弹性波传播理论和数值模拟方法对油气勘探以及地球内部结构的研究具有非常重要的理论意义和实际价值。同时在对地震资料做逆时偏移处理时,利用弹性波方程进行波场外推,在外推的过程中进行纵、横波分离,对于分离的纵、横波单独成像,从而获得纵、横波独立的成像剖面。由于纵、横波速度上是有差异的,这样利用具有不同速度结构的成像剖面相互结合就可以更加真实准确的反映地下介质的分布。在各向异性介质中,其纵波、横波是耦合在一起传播的,利用常规的对地震波求取散度和旋度的方法无法实现横波与纵波的完全分离,因此需要对各向异性介质中地震波场的分离进行研究。本文利用交错网格高阶有限差分方法对VTI （Vertical Transverse ... 

【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

表3-2所示不同Thomsen参数时的波场快照(40ms)

表3-4为5和J值都增大的3个模型参数表，根据参数表中的参数值，利用高阶交错网格有限差分模拟得到的VTI介质中的波场快照(t=40nis)如图3-7所示。从图中可以看出，当5为正值时，S的变化对qP波的影响较大，而对于qSV波影响相对较小。5为负值时，qSV波会出现三叉区，而(5为正值时则不会出现。 表3-5各向异性模型参数表 模型 %0 7s 0 S 5 p/(kg-m~^)① 4000.00 2300.00 0.50 -0.30 2000.00② 4000.00 2300.00 0.30 -0.15 2000.00③ 4000.00 2300.00 0.10 0.15 2000.00X.m Xiii0 100 200 300 400 0 100 200 300 4000-| ^^ 0 U一七人,_-…，——-.；讀）":：’-200- ‘ ■ ■ “ ‘ -200- "1 1V y ^ 1 I-. _ --400-1 -400 '■：、.?.…、一 —(a)模型①混合波场水平分量 （b)模型①混合波场垂直分量28

(c) VTI介质，蓝色箭头为纵波偏振方向，红（d)VTI介质，蓝色箭头为横波偏振方向，红色箭头为波数向量 色箭头为波数向量图4-1纵、横波偏振方向随波数向量的变化对于各向同性介质，可利用对地震波场求取散度和旋度来进行波场分离。对于各向异性介质，其纵波、横波是親合在一起的，纵波和横波的偏振方向随波数向量的变化如图4-l(c)、4-l(d)所示。可以看到纵波的偏振方向除了在kx=0和kz=0这两个方向上与波数向量是一致的，在其他方向上偏振方向和波数向量不再平行，而是存在一定的夹角；横波的偏振方向除了在kx=0和kz=0这两个方向上与波数向量是垂直的，在其他方向上偏振方向和波数向量不再垂直，而是而是呈锐角或者钝角。这就说明在各向异性介质中不再有纯P波和纯S波，因此各向异性波动理论称弹性波为quasi-P (拟纵波）和quasi-S (拟横波）。正因为其拟纵波(拟横波）的偏振方向和波数向量不再平行（垂直），在空间域对地震波求取散度和旋度的方法无法实现横波与纵波的完全分离，这就需要采用其他的方法对各向异性介质中地震波场进行处理才能得到独立传播的拟纵波、拟横波。


本文编号：3241746