【技術實現步驟摘要】
本申請涉及地震勘探領域，特別是涉及一種地震波數值模擬方法、系統、設備及介質。
技術介紹
1、介質模型與地震波傳播是地震勘探的基礎與核心內容，隨著勘探技術的快速發展以及對地球內部的不斷深入了解，前人已經在經典彈性理論框架下發展了數不勝數的地震技術，從聲波到彈性波，從各向同性到各向異性，從單相介質到雙相、多相介質，為社會發展及國民經濟做出了巨大貢獻。事實上，無論是天然介質還是人造材料，其內部都存在非常復雜的精細微結構，這些精細微結構所導致的介質非均質性對地震波傳播的影響是不可忽視的。
2、近年來，隨著人類對石油天然氣資源需求的增加，對深層、超深層以及精細地震勘探開發技術的需求也愈來愈高，考慮儲層復雜構造及其內部孔隙、裂縫、填充物對地震波傳播的影響，尋求貼合地下實際情況的介質模型，以及高精度的成像反演方法，也成為當前的熱點研究問題。
3、當前對于介質內精細微結構的建模主要有兩種思路。其一是在經典連續介質力學理論框架下，對介質中的每一個微結構、微孔隙分別進行建模，并考慮內部填充物的物性屬性，但是這一方案的建模復雜度會隨著介質微結構復雜性的增加而急速增加，對計算能力的需求也是極高的，難以平衡計算效率和建模準確性，甚至對于一些復雜構造情況，可能會出現不適定問題。另一種思路則是在廣義連續介質力學理論框架下，從理論出發點假定構成介質的材料具有體積屬性，可以同時承載應力和力偶作用，引入應變/旋轉的高階空間導數項，以及額外的介質特征尺度參數，來反映介質內微結構特征；據此所導出的廣義波動方程，相比于經典波動方程，僅增加了介質特
4、在經典連續介質力學理論框架下，可以通過對介質中的微結構、微孔隙分別進行建模以描述介質內的復雜微結構特征，但這種方式的建模復雜度會隨著介質微結構的復雜性增加而急速增加，對于計算資源的需求也是極高的，并且模型復雜時還有可能會出現計算不穩定的問題。
5、而廣義連續介質力學通過引入狀態變量的高階空間導數以及額外的介質特征尺度參數來描述介質內的復雜微結構特征，相比于經典波動方程，廣義波動方程僅增加了描述介質內微結構相互作用的獨立自由項，沒有增加太多的計算量。
6、偶應力理論作為廣義連續介質力學理論的一個重要分支，引入旋轉梯度描述介質微元體的扭轉彎曲形變，在反應介質內復雜微結構特征的同時，沒有引入太多的額外計算量，為波動理論中的旋轉現象提供了理論支撐，在材料結構設計、無損檢測、沖擊防護、地球物理勘探等領域有著非常廣泛的應用?；谛拚紤碚摰膹V義波動方程在增強描述介質精細微結構所導致的非均質性方面具有重要的理論和實際意義。
7、數值模擬方法是研究地震波傳播機制及響應特征的基礎，也是地震成像和反演的關鍵。為了更好地分析修正偶應力理論所描述的微結構特征對地震波傳播的影響，分析波場擾動隨介質微結構變化的特征，必須建立一種針對修正偶應力理論下廣義波動方程的高精度高效率數值模擬方法，實現考慮介質精細微結構特征的地震波數值模擬，為后續考慮介質精細微結構特征的地震勘探技術發展奠定基礎。
技術實現思路
1、本申請的目的是提供一種地震波數值模擬方法、系統、設備及介質，能夠增強描述介質精細微結構所導致的非均質性對地震波場的影響，基于介質精細微結構特征與地震波場響應之間的關系，確定地震波場，以分析波場擾動隨介質微結構變化的特征。
2、為實現上述目的，本申請提供了如下方案：
3、第一方面，本申請提供了一種地震波數值模擬方法，包括：
4、根據修正偶應力理論下應力張量和偶應力張量所滿足的平衡關系、修正偶應力理論下應變張量和曲率張量所滿足的幾何關系以及修正偶應力理論下的各向同性介質本構關系，構建修正偶應力理論下廣義波動方程，并確定所述修正偶應力理論下廣義波動方程的一階微分形式；
5、根據所述修正偶應力理論下廣義波動方程的一階微分形式以及交錯網絡有限差分算法構建修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案；所述修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案包括修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡差分離散格式、基于改進粒子群算法的優化交錯網格有限差分系數以及修正偶應力理論下廣義波動方程的卷積完全匹配層人工邊界條件實施策略；
6、根據工區情況，構建目標區域介質參數模型，并確定地震波相關參數；所述目標區域介質參數模型包括縱波速度模型、橫波速度模型、密度模型以及介質特征尺度參數模型；所述地震波相關參數包括子波類型、子波主頻、空間網格間距以及時間步長；
7、將所述地震波相關參數以及所述目標區域介質參數模型輸入至修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案，計算得到考慮介質精細微結構特征的地震波場；所述介質精細微結構特征包括介質內的微裂縫、微孔隙，以及，受動力學作用影響的內部微結構；所述介質特征尺度參數為微孔縫隙特征尺度參數。
8、第二方面，本申請提供了一種地震波數值模擬系統，包括：
9、修正偶應力理論下廣義波動方程的一階微分形式確定模塊，用于根據修正偶應力理論下應力張量和偶應力張量所滿足的平衡關系、修正偶應力理論下應變張量和曲率張量所滿足的幾何關系以及修正偶應力理論下的各向同性介質本構關系，構建修正偶應力理論下廣義波動方程，并確定所述修正偶應力理論下廣義波動方程的一階微分形式；
10、修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案構建模塊，用于根據所述修正偶應力理論下廣義波動方程的一階微分形式以及交錯網絡有限差分算法構建修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案；所述修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案包括修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡差分離散格式、基于改進粒子群算法的優化交錯網格有限差分系數以及修正偶應力理論下廣義波動方程的卷積完全匹配層人工邊界條件實施策略；
11、目標區域介質參數模型構建及地震波相關參數確定模塊，用于根據工區情況，構建目標區域介質參數模型，并確定地震波相關參數；所述目標區域介質參數模型包括縱波速度模型、橫波速度模型、密度模型以及介質特征尺度參數模型；所述地震波相關參數包括子波類型、子波主頻、空間網格間距以及時間步長；
12、考慮介質精細微結構特征的地震波場計算模塊，用于將所述地震波相關參數以及所述目標區域介質參數模型輸入至修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案，計算得到考慮介質精細微結構特征的地震波場；所述介質精細微結構特征包括介質內的微裂縫、微孔隙，以及，受動力學作用影響的內部微結構；所述介質特征尺度參數為微孔縫隙特征尺度參數。
13、第三方面，本申請提供了一種計算機設備，包括：存儲器、處理器以存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種地震波數值模擬方法，其特征在于，所述地震波數值模擬方法包括：
2.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下應力張量和偶應力張量所滿足的平衡關系為：
3.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下應變張量和曲率張量所滿足的幾何關系為：
4.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下的各向同性介質本構關系為：
5.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下廣義波動方程為：
6.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，修正偶應力理論下廣義波動方程的一階微分形式為：
7.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，根據所述修正偶應力理論下廣義波動方程的一階微分形式以及交錯網絡有限差分算法構建修正偶應力理論下廣義波動方程的交錯網絡有限差分數值模擬實施方案，具體包括：
8.一種地震波數值模擬系統，其特征在于，包括：
9.一種計算機設備，包括：存儲器、
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現權利要求1-7中任一項所述的地震波數值模擬方法。
...【技術特征摘要】
1.一種地震波數值模擬方法，其特征在于，所述地震波數值模擬方法包括：
2.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下應力張量和偶應力張量所滿足的平衡關系為：
3.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下應變張量和曲率張量所滿足的幾何關系為：
4.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下的各向同性介質本構關系為：
5.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，所述修正偶應力理論下廣義波動方程為：
6.根據權利要求1所述的地震波數值模擬方法，其特征在于，修正偶應力理論下廣義波動方程的一...
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