【技術實現步驟摘要】
本說明書涉及地震勘探，特別涉及一種起伏地表下地震波場正演模擬方法及裝置。
技術介紹
1、波動方程數值模擬是在已知地下介質結構和特點的情況下，利用數值方法對波動方程進行求解，以了解地震波在地下介質中傳播情況和規律的模擬方法。高精度和高效率的數值模擬方法影響著波動方程偏移成像和全波形反演等方法的精度和效率。目前，波動方程數值模擬已經在石油、天然氣和工程環境地球物理等行業得到了廣泛應用，其中有限差分法是最早出現的數值模擬方法。有限差分法利用差分算式近似代替微分算子，將原方程進行離散化處理，從而將連續性問題轉化為離散性問題。經過過去幾十年的發展研究，有限差分法憑借其計算成本低，計算效率高和簡單易實現等優勢已經成為波動方程數值模擬最為廣泛使用的主流方法。
2、隨著油氣勘探目標的日益復雜，工業界對地震勘探技術的精度提出了更高要求。在實際生產中，起伏地表是波動方程數值模擬中十分重要的影響因素。傳統的有限差分法通常在笛卡爾坐標系下，采用矩形網格對計算區域進行網格剖分，當界面變化起伏時，使用矩形網格對起伏界面進行逼近時，必然會出現階梯近似的問題，從而導致虛假散射的出現。傳統有限差分法中要壓制這種虛假散射，需要將網格進行精細化處理，即將大網格剖分為網格間距極小的精細網格，但是精細化處理會導致數值模擬的計算量的增加和計算存儲量的增大，嚴重影響計算效率。
3、區別于矩形網格近似起伏地表的另一種思路是曲線網格法，曲線網格法采用曲線網格貼合起伏地表，同時為了方便地采用有限差分進行計算，在笛卡爾坐標系下表述的波動方程需要做相應的映射處
4、此外，浸入邊界法也是處理起伏地表問題的有效手段。該方法最早在流體動力學中應用，以模擬心臟動力學和相關血流。目前，浸入邊界法通常與笛卡爾網格用于流體建模，后被引入到地震建模領域中，目前已有學者利用浸入邊界法實現了起伏的自由邊界條件。浸入邊界法將不規則界面直接嵌入到傳統的笛卡爾坐標系下，起伏地表位于分數網格上，而波動方程中的計算變量位于整數網格上，在笛卡爾坐標系中控制波動方程的離散，起伏地表上的物理量可以通過插值等方法求取。相較于傳統的有限差分法和曲線網格法，浸入邊界法在避免階梯近似問題的同時，還具有計算效率高，能更好適應地表起伏的優勢。
5、在實際地震勘探中，人工激發的地震波在地下介質中的傳播可以看成在無窮大的媒介中傳播，但是在波動方程數值模擬中，由于目前計算機算力和存儲能力有限，無法做到在無窮大介質內進行模擬，只能在有限的空間內進行數值模擬，因此會存在人工截斷邊界的問題。截斷邊界會產生虛假反射，進而影響來自地層界面的真實反射波，因此通常會在邊界處設置吸收邊界條件，以吸收衰減邊界反射，保證內部波形的有效性。
6、目前，在模擬起伏地表條件下的地震波場時，若在邊界處設置吸收邊界條件，一般是模擬起伏地表的自由邊界條件，這種邊界條件是物理存在的，當地震波在入射到自由表面時，會產生復雜的波場現象。然而，在研究一些地震成像方法時，如逆時偏移和全波形反演，大多數將與自由地表相關的反射視為噪聲，它們會降低偏移成像和反演精度。
7、針對上述問題，目前尚未提出包含起伏地表吸收邊界條件的有限差分方案。
技術實現思路
1、本說明書實施例提供了一種起伏地表下地震波場正演模擬方法及裝置，以提高現有技術中起伏地表條件下地震波場模擬方法的模擬精度和計算效率。
2、本說明書實施例提供了一種起伏地表下地震波場正演模擬方法，包括：
3、獲取起伏地表的地表模型函數；利用浸入邊界法將所述地表模型函數嵌入差分網格模型中，得到起伏地表下的有限差分網格模型；計算所述起伏地表下的有限差分網格模型中的鬼節點和偽鬼節點以及所述鬼節點和偽鬼節點對應的投影點和分數節點的空間位置；
4、基于所述有限差分網格模型對全局網格節點的波場值進行計算，得到全局整數網格節點中各節點的波場值；利用拋物線插值方法確定所述鬼節點和偽鬼節點對應的分數節點處的波場值；
5、基于透射吸收邊界條件，根據所述鬼節點和偽鬼節點對應的分數節點的波場值沿地表法線方向更新所述鬼節點和偽鬼節點處的波場值，得到地震波正演模擬結果。
6、本說明書實施例還提供了一種起伏地表下地震波場正演模擬裝置，包括：
7、獲取模塊，用于獲取起伏地表的地表模型函數；利用浸入邊界法將所述地表模型函數嵌入差分網格模型中，得到起伏地表下的有限差分網格模型；計算所述起伏地表下的有限差分網格模型中的鬼節點和偽鬼節點以及所述鬼節點和偽鬼節點對應的投影點和分數節點的空間位置；
8、計算模塊，用于基于所述有限差分網格模型對全局網格節點的波場值進行計算，得到全局整數網格節點中各節點的波場值；利用拋物線插值方法確定所述鬼節點和偽鬼節點對應的分數節點處的波場值；
9、更新模塊，用于基于透射吸收邊界條件，根據所述鬼節點和偽鬼節點對應的分數節點的波場值沿地表法線方向更新所述鬼節點和偽鬼節點處的波場值，得到地震波正演模擬結果。
10、本說明書實施例還提供一種計算機設備，包括處理器以及用于存儲處理器可執行指令的存儲器，所述處理器執行所述指令時實現上述任意實施例中所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法的步驟。
11、本說明書實施例還提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機指令，所述指令被執行時實現上述任意實施例中所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法的步驟。
12、在本說明書實施例中，提供了一種起伏地表下地震波場正演模擬方法，可以獲取起伏地表的地表模型函數；利用浸入邊界法將所述地表模型函數嵌入差分網格模型中，得到起伏地表下的有限差分網格模型；計算所述起伏地表下的有限差分網格模型中的鬼節點和偽鬼節點以及所述鬼節點和偽鬼節點對應的投影點和分數節點的空間位置；基于所述有限差分網格模型對全局網格節點的波場值進行計算，得到全局整數網格節點中各節點的波場值；利用拋物線插值方法確定所述鬼節點和偽鬼節點對應的分數節點處的波場值；基于透射吸收邊界條件，根據所述鬼節點和偽鬼節點對應的分數節點的波場值沿地表法線方向更新所述鬼節點和偽鬼節點處的波場值，得到地震波正演模擬結果。上述方案中，采用浸入邊界法，將地形直接嵌入到笛卡爾坐標系下，使得相關物理量能直接在坐標系下計算，有利于有限差分法的實施，同時避免了傳統有限差分的階梯近似的問題；通過結合浸入邊界法和本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，計算所述起伏地表下的有限差分網格模型中的鬼節點以及所述鬼節點對應的投影點和分數節點的空間位置，包括：
3.根據權利要求2所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，利用拋物線插值方法確定所述鬼節點對應的分數節點處的波場值，包括：
4.根據權利要求1所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，基于透射吸收邊界條件，根據所述鬼節點的分數節點的波場值沿地表法線方向更新所述鬼節點的波場值，包括：
5.根據權利要求4所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，計算所述起伏地表下的有限差分網格模型中的偽鬼節點以及所述偽鬼節點對應的投影點和分數節點的空間位置，包括：
6.根據權利要求1所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，基于透射吸收邊界條件，根據所述鬼節點的分數節點的波場值沿地表法線方向更新所述鬼節點的波場值，包括：
7.根據權利要求1所述的起伏地表下地震波場正演模
8.根據權利要求7所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，基于所述第一波場和所述第二波場，對第一波場和第二波場加權求和確定所述緩沖區域中各節點的最終波場值，包括：
9.一種起伏地表下地震波場正演模擬裝置，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機指令，其特征在于，所述指令被處理器執行時實現權利要求1至8中任一項所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，計算所述起伏地表下的有限差分網格模型中的鬼節點以及所述鬼節點對應的投影點和分數節點的空間位置，包括：
3.根據權利要求2所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，利用拋物線插值方法確定所述鬼節點對應的分數節點處的波場值，包括：
4.根據權利要求1所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，基于透射吸收邊界條件，根據所述鬼節點的分數節點的波場值沿地表法線方向更新所述鬼節點的波場值，包括：
5.根據權利要求4所述的起伏地表下地震波場正演模擬方法，其特征在于，計算所述起伏地表下的有限差分網格模型中的偽鬼節點以及所述偽鬼節點對應的投影點和分數節點的空間位置，包括：
6.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳漢明，周輝，陳柯吉，王玲謙，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：
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