基于优化交错网格有限差分法的VSP逆时偏移
发布时间：2022-01-03 23:14
相比于常规地面地震资料,VSP地震数据具有波场信息丰富、分辨率和信噪比高等优点;逆时偏移方法基于双程波波动方程,被认为是目前成像精度最高的地震资料偏移成像方法,二者相互结合,有利于精确刻画井旁构造以及识别地下复杂地质构造。本文从二维变密度声波波动方程入手,研究基于优化交错网格有限差分法的VSP数据高精度逆时偏移方法。针对逆时偏移的不同方面,采用优化交错网格有限差分法进行高精度波场延拓,采用PML吸收边界条件压制由人工截断边界造成的边界反射,采用有效边界存储策略降低波场存储需求,采用震源归一化零延迟互相关成像条件进行高精度成像,采用高阶拉普拉斯滤波方法压制低频成像噪声。模型测试结果表明:本文方法能够实现VSP数据的高精度逆时偏移成像,相比于常规地面地震数据的逆时偏移,VSP数据的逆时偏移能够更加精确地识别如高陡构造、速度变化剧烈构造等地下复杂地质构造,验证了方法的有效性。
【文章来源】：物探与化探. 2020,44(06)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图１不同差分算子长度时交错网格有限差分法的频散误差随波数的变化规律??
ｉｎ［?（／７１?－?〇．５）＾８ｃｏｓ０］?｝，??ｍ?＝?１??Ｍ?２??Ｂ?Ｚ?ａｍｓｉｎ［?（ｍ?－?０．５）如ｉｎ０］｝。??（９）??ｍ?＝?１??或中为二雄声彼波动方程数值模拟的相速??错网格有限差分法的数值频散误差随波数的变化规??律４从图中可以看ｆｉｉ，随着差分算子长度增加，基于??优化和传统交错网格有限差分法的地震波场数值模??拟的频散误差均会减小，即模拟精度均会提嵩＞在差??分算子长度枏等时，优化交错网格差分法的瘼拟精??度优于转统交错网格差分法。图２分别朦ｉ？了枏同??差分算子长度时传统和优化交错网格有限差分法的??频散误差随地震波传播方向的变化规律？从围中可??以餮出、对于两种交错网格差分法，地震波场的模拟??限鱗翁ｆｔ＃—ｔｔ＿臀网＿限＿＿??ａ——ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?；?ｂ——ｏｐｔｉｍａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ??图１不同差分算子长度时交错网格有限差分法的频散误差随波数的变化规律??Ｆｉｇ．ｌ?Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?ｅｒｒｏｒ?ｗｉｔｈ?ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?ａｎｄ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｏｐｅｒａｔｏｒ?ｌｅｎｇｔｈｓ??ｂｙ?ｕｓｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ麵ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ??ａ—传统交错网格有限差分法；ｂ—优化交错网格有限差分法??ａ——ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?；?ｂ——ｏｐｔｉｍａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ
逆时偏移震源??波场的存锗霱孝：。由圈５可知，在波场延拓的过程??中，实际的正演模型包含内部有效模型区域和外部??吸收衰减边界区域，即如图６所示，Ｅ域Ａ（深灰色）??＾?Ｐｉ＋ｍ＋ｌ￣?＼??Ｐ?ｉ＋ｌ?—?１?／?２?，ｙ??／?ｎ?＿?ｎ?＼??＼Ｐｉ＋ｍ－ｌ，ｊ?Ｐｉ－ｍ－ｌ＋?１?，ｊ?／??Ｐ?ｉ—ｌ＋?１?／２?，ｊ??（Ｐ：??，ｊ＋ｍ＋ｌ￣?１?Ｐｉ，ｊ—ｍ＋ｌ?＾??Ｐ?ｉ，ｊ＋ｌ?—?１／２??（１２）：??ＰＭＬ吸收边界条件的衰减因子分布情况如图５??所素。图中区域Ｅ为卖际模型区域，吸收衰减因子??为零；区域４、８、（：、〇７义￥、１为吸收衰减区域，吸??收衰减因子不为零＆吸收衰减因子的种类繁多，本??文采用余兹型衰减因子［３＋Ｉ，其具体表达式为：??ｆｔ?＝ｆｉ｛ｌ??—ｃｏｓ????Ｌ?２４??—ｃｏｓ????Ｌ?２４??０，１，－，４??（１３）??式中我和汉分别表示港Ａ＇和２■方向的余藤養翁＿??Ｂ子；ｓ为：倉誠幅度因子；＿和４．分别■示％和《方??Ａ??Ｂ??Ｃ??Ｄ??Ｅ??Ｆ??Ｇ??Ｈ??Ｉ??图５?ＰＭＬ吸收边界条件筒易示意??Ｆｉｇ．５?Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＰＭＬ?ａｂｓｏｒｂｉｎｇ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ??为内部有效撲型区域，区域Ｂ（白色）和区域Ｃ（、浅灰??色）为ＰＭＬ吸收边界区域。有效边界存储策略只??存储每个时刻区域Ｃ的震源波场＇值以及最后两个??时刻所有区域的震■波场值就可以精确地逆时童构??出所有时刻的震源波场，从而有效地降低逆时偏移??的震源波场存储需求。区域Ｃ的．厚度与差分寡子?
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震波逆时偏移中两种成像条件应用效果对比[J]. 宋宗平,陈可洋,杨微,李来林,吴清岭,范兴才. 物探与化探. 2019(03)
[2]基于优化算子边界存储策略的高效逆时偏移方法[J]. 段沛然,谷丙洛,李振春. 石油地球物理勘探. 2019(01)
[3]利用VSP数据研究井旁断层特征[J]. 蔡志东,彭更新,李青,雷栋,王玉伟,贺君玲. 石油地球物理勘探. 2018(S2)
[4]基于优化时空域频散关系的声波方程有限差分最小二乘逆时偏移[J]. 薛浩,刘洋,杨宗青. 石油地球物理勘探. 2018(04)
[5]基于自适应优化有限差分方法的全波VSP逆时偏移[J]. 蔡晓慧,刘洋,王建民,王维红,任志明. 地球物理学报. 2015(09)
[6]高阶拉普拉斯算子逆时偏移低频噪声去除方法[J]. 郭念民,冯雪梅,李海山. 石油物探. 2013(06)
[7]完全匹配层吸收边界条件应用研究[J]. 王维红,柯璇,裴江云. 地球物理学进展. 2013(05)
[8]弹性波叠前逆时偏移[J]. 周学明,李庆春,马婷. 物探与化探. 2013(02)
[9]Kelvin-Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征[J]. 严红勇,刘洋. 物探与化探. 2012(05)
[10]逆时偏移去噪方法研究进展[J]. 许璐,孟小红,刘国峰. 地球物理学进展. 2012(04)
本文编号：3567164
【文章来源】：物探与化探. 2020,44(06)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图１不同差分算子长度时交错网格有限差分法的频散误差随波数的变化规律??
ｉｎ［?（／７１?－?〇．５）＾８ｃｏｓ０］?｝，??ｍ?＝?１??Ｍ?２??Ｂ?Ｚ?ａｍｓｉｎ［?（ｍ?－?０．５）如ｉｎ０］｝。??（９）??ｍ?＝?１??或中为二雄声彼波动方程数值模拟的相速??错网格有限差分法的数值频散误差随波数的变化规??律４从图中可以看ｆｉｉ，随着差分算子长度增加，基于??优化和传统交错网格有限差分法的地震波场数值模??拟的频散误差均会减小，即模拟精度均会提嵩＞在差??分算子长度枏等时，优化交错网格差分法的瘼拟精??度优于转统交错网格差分法。图２分别朦ｉ？了枏同??差分算子长度时传统和优化交错网格有限差分法的??频散误差随地震波传播方向的变化规律？从围中可??以餮出、对于两种交错网格差分法，地震波场的模拟??限鱗翁ｆｔ＃—ｔｔ＿臀网＿限＿＿??ａ——ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?；?ｂ——ｏｐｔｉｍａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ??图１不同差分算子长度时交错网格有限差分法的频散误差随波数的变化规律??Ｆｉｇ．ｌ?Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?ｅｒｒｏｒ?ｗｉｔｈ?ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?ａｎｄ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｏｐｅｒａｔｏｒ?ｌｅｎｇｔｈｓ??ｂｙ?ｕｓｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ麵ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ??ａ—传统交错网格有限差分法；ｂ—优化交错网格有限差分法??ａ——ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ－ｇｒｉｄ?ｆｉｎｉｔｅ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?；?ｂ——ｏｐｔｉｍａｌ?ｓｔａｇｇｅｒｅｄ
逆时偏移震源??波场的存锗霱孝：。由圈５可知，在波场延拓的过程??中，实际的正演模型包含内部有效模型区域和外部??吸收衰减边界区域，即如图６所示，Ｅ域Ａ（深灰色）??＾?Ｐｉ＋ｍ＋ｌ￣?＼??Ｐ?ｉ＋ｌ?—?１?／?２?，ｙ??／?ｎ?＿?ｎ?＼??＼Ｐｉ＋ｍ－ｌ，ｊ?Ｐｉ－ｍ－ｌ＋?１?，ｊ?／??Ｐ?ｉ—ｌ＋?１?／２?，ｊ??（Ｐ：??，ｊ＋ｍ＋ｌ￣?１?Ｐｉ，ｊ—ｍ＋ｌ?＾??Ｐ?ｉ，ｊ＋ｌ?—?１／２??（１２）：??ＰＭＬ吸收边界条件的衰减因子分布情况如图５??所素。图中区域Ｅ为卖际模型区域，吸收衰减因子??为零；区域４、８、（：、〇７义￥、１为吸收衰减区域，吸??收衰减因子不为零＆吸收衰减因子的种类繁多，本??文采用余兹型衰减因子［３＋Ｉ，其具体表达式为：??ｆｔ?＝ｆｉ｛ｌ??—ｃｏｓ????Ｌ?２４??—ｃｏｓ????Ｌ?２４??０，１，－，４??（１３）??式中我和汉分别表示港Ａ＇和２■方向的余藤養翁＿??Ｂ子；ｓ为：倉誠幅度因子；＿和４．分别■示％和《方??Ａ??Ｂ??Ｃ??Ｄ??Ｅ??Ｆ??Ｇ??Ｈ??Ｉ??图５?ＰＭＬ吸收边界条件筒易示意??Ｆｉｇ．５?Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＰＭＬ?ａｂｓｏｒｂｉｎｇ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ??为内部有效撲型区域，区域Ｂ（白色）和区域Ｃ（、浅灰??色）为ＰＭＬ吸收边界区域。有效边界存储策略只??存储每个时刻区域Ｃ的震源波场＇值以及最后两个??时刻所有区域的震■波场值就可以精确地逆时童构??出所有时刻的震源波场，从而有效地降低逆时偏移??的震源波场存储需求。区域Ｃ的．厚度与差分寡子?
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震波逆时偏移中两种成像条件应用效果对比[J]. 宋宗平,陈可洋,杨微,李来林,吴清岭,范兴才. 物探与化探. 2019(03)
[2]基于优化算子边界存储策略的高效逆时偏移方法[J]. 段沛然,谷丙洛,李振春. 石油地球物理勘探. 2019(01)
[3]利用VSP数据研究井旁断层特征[J]. 蔡志东,彭更新,李青,雷栋,王玉伟,贺君玲. 石油地球物理勘探. 2018(S2)
[4]基于优化时空域频散关系的声波方程有限差分最小二乘逆时偏移[J]. 薛浩,刘洋,杨宗青. 石油地球物理勘探. 2018(04)
[5]基于自适应优化有限差分方法的全波VSP逆时偏移[J]. 蔡晓慧,刘洋,王建民,王维红,任志明. 地球物理学报. 2015(09)
[6]高阶拉普拉斯算子逆时偏移低频噪声去除方法[J]. 郭念民,冯雪梅,李海山. 石油物探. 2013(06)
[7]完全匹配层吸收边界条件应用研究[J]. 王维红,柯璇,裴江云. 地球物理学进展. 2013(05)
[8]弹性波叠前逆时偏移[J]. 周学明,李庆春,马婷. 物探与化探. 2013(02)
[9]Kelvin-Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征[J]. 严红勇,刘洋. 物探与化探. 2012(05)
[10]逆时偏移去噪方法研究进展[J]. 许璐,孟小红,刘国峰. 地球物理学进展. 2012(04)
本文编号：3567164
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