【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于地震勘探中的數值模擬領域，具體涉及一種基于聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬方法。
技術介紹
1、地震波正演模擬是利用計算機模擬波在地下介質中的傳播過程，高效高精度的地震波場數值模擬是全波形反演和最小二乘逆時偏移的基礎。近年來海上勘探逐漸向深層、復雜區域發展，海底節點采集技術（obn）被越來越多地用來獲得更高質量的多分量地震數據，地震勘探已進入多分量領域，這對地震波的正演模擬提出了更高的要求，然而常規彈性波方程并不能充分模擬以及利用obn數據，其主要原因為目前對于在包含流體介質和固體介質的海洋環境中的地震波傳播規律還缺乏系統深入的研究。
2、在海上obn數據的數值模擬過程中，部分學者利用分區法即水層中利用聲波方程模擬，固體中利用彈性波方程，但是這種方程需要嚴格的流固邊界條件，對不規則海底界面的模擬具有極大的挑戰。也有學者將壓力與應力之間的關系引入到常規彈性波中推導出聲波-彈性波耦合方程，雖然可以模擬obn數據，同時不需要流固邊界條件，但在海上勘探中上層是流體介質，下層是固體介質，聲波-彈性波方程沒有考慮地下波場的吸收衰減因素，不符合實際地震波傳播情況。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題在于提供一種基于聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬方法。所述方法的模型實驗表明相對于常規的聲波-彈性波耦合方程，聲波-粘彈性波耦合方程的地震波場具有明顯的振幅衰減效應，且通過振幅譜分析表明聲波-粘彈性波耦合方程主頻向低頻移動，顯示了粘彈介質的頻率耗散特性，更加符合地震
2、本專利技術采取以下技術方案：
3、本專利技術提供一種基于聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬方法，所述方法如下：
4、第一步、給定一個震源子波，并建立速度模型；
5、第二步、給定一階速度-應力粘彈性波方程，由已知的應力張量、壓力場以及偏應力張量和負的法向正應力分量的平均值計算出壓力分量關系式；
6、第三步、將一階速度應力-粘彈性波方程代入到所述壓力分量關系式中并對時間求導數，得到壓力偏微分方程；
7、第四步、將一階速度應力-粘彈性波方程帶入到應力張量、壓力場以及偏應力關系中并結合壓力偏微分方程推導出聲波-粘彈性波耦合方程；
8、第五步、基于第四步中的所述聲波-粘彈性波耦合方程，將地震子波和速度模型帶入，利用空間十階進行正演模擬得到各分量的正演波場以及地震記錄。
9、本專利技術還提供具體的一種基于聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬方法，所述方法具體包括以下步驟：
10、第一步、使用雷克子波作為震源子波w(t)，其中t表示時間，然后給定縱橫波速度、密度、縱橫波品質因子模型m(x,?z)，x、z表示空間位置坐標，x=1,?2,?3,?…?,?nx,??z=1,2,?3,?…?,?nz，nx、nz分別代表模型橫向和縱向網格點總數，震源共1炮，布設于模型頂部的正中間位置，檢波點共nz個，將檢波點均勻得布設在模型頂部接收地震記錄；
11、第二步、給定一階速度-應力粘彈性波方程；具體的如式(1)，式中、分別代表速度的水平分量與垂直分量，、、分別代表x方向的正應力、z方向的正應力以及剪應力分量，、、正應力記憶變量的水平分量與垂直分量以及剪應力分量；表示密度，和為拉梅系數，和為p波和s波的應變松弛時間，表示應力；所述公式(1)為：
12、；
13、松弛變量與品質因子的關系如公式(2)，式中和分別為縱波品質因子和橫波品質因子，，，表示震源子波主頻；所述公式(2)為：
14、；
15、第三步、給定應力張量與壓力場以及偏應力張量的關系式；所述的關系式如式(3)所示，式中是應力張量，和分別代表的是壓力場，偏應力張量以及單位張量；所述公式(3)為；
16、第四步、由負的法向正應力分量的平均值計算出波場的壓力分量，如式(4)所示，所述公式(4)為；
17、第五步、將第二步中的一階速度應力粘彈性波方程即式(1)代入式(4)中，得到壓力的關系式；
18、具體的所述壓力的關系式如公式(5)為：
19、；
20、第六步、然后對壓力的關系式求時間偏導可得壓力分量的偏微分方程，具體如式(6)所示，所述式(6)為：
21、；
22、第七步、之后將式(1)代入到式(3)，并結合式(6)可得聲波-粘彈性波耦合方程，如式(7)所示；所述式(7)為：
23、；
24、第八步、基于給定的震源子波和模型參數，應用推導出聲波-粘彈性波耦合方程，將震源加載在p分量上進行正演模擬；聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬需要重復以上8個步驟，基于激發的震源，在各個檢波點處同時進行接收，得到各分量的正演波場以及地震記錄。
25、本專利技術與現有技術相比的有益效果：本專利技術方法將壓力分量與應力之間的關系引入常規一階速度應力-粘彈性波方程里面，推導出的一階速度應力-粘彈性波耦合方程。模型實驗表明相對于聲波-彈性波耦合方程，聲波-粘彈性波耦合方程的地震波場具有明顯的振幅衰減效應，且通過振幅譜分析表明聲波-粘彈性波耦合方程主頻向低頻移動，顯示了粘彈介質的頻率耗散特性，更加符合地震波在地下傳播的真實情況。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬方法，其特征在于，
2.根據權利要求1所述的一種基于聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種基于聲波-粘彈性波耦合方程的正演模擬方法，其特征在于，
2.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉光照，宋鵬，譚軍，毛士博，夏冬明，姜秀萍，趙波，
申請(專利權)人：中國海洋大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。