各向同性/各向异性介质中弹性波场数值模拟方法技术研究
发布时间：2021-04-07 08:03
本文采用有限差分法和伪谱法研究了复杂各向同性/各向异性介质中弹性波场的数值模拟问题,其运动学属性（走时）可为随后的地震定位、射线类层析成像提供高精度的正演方法技术;而动力学属性（振幅、频谱、相位等）可为随后的波场逆时偏移和全波形反演提供一种高精度的正演模拟方法技术。鉴于此,本文的研究内容主要包含以下几个方面:1.在系统分析前人已有研究成果的基础上,以快速行进法和分区多步不规则最短路径算法为例对射线追踪法相关理论进行了研究和数值模拟计算。2.从各向同性/各向异性的基本概念出发,推导了二维情况下的各向同性/各向异性介质中的波动方程、以及相应的有限差分格式,探讨了Thomsen参数对各向异性介质的影响以及TI介质的相速度和群速度的计算问题。3.采用四种差分格式（同位、交错、旋转交错和辅助网格）有限差分算法理论,以各向异性介质为例,系统分析对比了四种差分格式有限差分算法的优劣。4.针对起伏地形模型（自由地表）中的波场模拟问题,引入曲线网格有限差分算法,对二维各向同性/各向异性介质模型进行了数值模拟。结果表明:在起伏地表条件下进行地震数值模拟时,地表函数的选取会影响到差分格式的难易和计算精度的高...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
快速行进法的波场区域划分及实现原理
之后的下风区，远离点经初步计算后将并入窄带点。图 2.2 表示 FMM 的波前更新过程，其实现步骤如下：第 1 步：由震源点 (, )S Si j 开始， (, ) 0S St i j ；而后将与震源相邻的 4 个点初始化为点，其旅行时为：1,(1, )ss sis jsti j s h ，, 1(, 1)ss s is jsti j s h (s 表示波慢度，h 为网格)；除此之外，其它点被初始化为远离点，远离点的旅行时为无穷大：即maxt (i , j) t第 2 步：从窄带点中选取极小旅行时的点min mint (i , j)，并将其属性改为已计算点上风区。第 3 步：对点min min(i , j )周围的 4 个相邻点进行判断，若为已计算点则其旅行时不为窄带点则更新其旅行时，若为远离点则将其移入窄带内并建立方程计算其旅行时第 4 步：重复②③④直至计算完整个区域所有网格节点的旅行时为止；若窄带为结束计算。
图 2.3 二维层状介质分区多步示意图图 2.4 三角网格走时计算过程（a 表示三角网格分布情况；b 为 a 图中的 4 个网格之一）了采用三角网格缝补规则速度节点和不规则界面节点的过界面处，采用局部三角网格使不规则界面的节点和规则节图 2.5a 的局部放大，表示了速度分界面或波阻抗界面处的实际界面，虚线表示缝合形成的界面，灰色圆圈表示网格
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向同性介质中射线理论与有限差分地震波场模拟方法比较研究[J]. 王涛,白超英,杨尚倍. 地球物理学进展. 2016(02)
[2]地震波射线追踪方法研究综述[J]. 王东鹤,陈祖斌,刘昕,李娜. 地球物理学进展. 2016(01)
[3]基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟[J]. 刘瑞合,周建科,周学锋,印兴耀,曹丹平. CT理论与应用研究. 2015(05)
[4]基于双二次插值的地震波场有限元法数值模拟[J]. 周建科,印兴耀,曹丹平. 石油物探. 2014(06)
[5]起伏层状TI介质中多次波射线追踪[J]. 李晓玲,白超英,胡光义. 石油地球物理勘探. 2013(06)
[6]二维弹性及粘弹性TTI介质中地震波场数值模拟:四种不同网格高阶有限差分算法研究[J]. 孙耀充,张延腾,白超英. 地球物理学进展. 2013(04)
[7]复杂介质地震波传播模拟中边界元法与有限差分法的比较研究[J]. 何彦锋,孙伟家,符力耘. 地球物理学进展. 2013(02)
[8]间断的Galerkin方法在地震波场数值模拟中的应用概述[J]. 汪文帅,张怀,李小凡. 地球物理学进展. 2013(01)
[9]TTI介质各向异性伪谱法逆时偏移[J]. 王伟国,熊水金,徐华宁,钱荣毅. 石油地球物理勘探. 2012(04)
[10]伪谱法分离波动方程弹性波模拟[J]. 唐小平,白超英,刘宽厚. 石油地球物理勘探. 2012(01)
博士论文
[1]VTI介质速度和各向异性参数建模研究[D]. 郝奇.吉林大学 2010
硕士论文
[1]起伏地表条件下变网格正演模拟[D]. 谢金平.中国石油大学（华东） 2012
[2]浅层地震勘探中有限元数值模拟方法的应用研究[D]. 蒋伟.中国地震局地球物理研究所 2011
[3]地震波场模拟及应用[D]. 唐小平.长安大学 2010
[4]起伏地形下弹性波波场模拟[D]. 张剑飞.中国地质大学（北京） 2010
[5]TTI介质旋转交错网格有限差分及其组合边界条件[D]. 孙瑞艳.中国石油大学 2010
[6]横向各向同性介质有限差分法波场模拟方法研究[D]. 李宾.中国石油大学 2009
[7]TTI介质中地震波传播特性研究[D]. 王晓欢.吉林大学 2006
[8]网格法射线追踪研究及应用[D]. 刘殿秘.吉林大学 2004
本文编号：3123113
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
快速行进法的波场区域划分及实现原理
之后的下风区，远离点经初步计算后将并入窄带点。图 2.2 表示 FMM 的波前更新过程，其实现步骤如下：第 1 步：由震源点 (, )S Si j 开始， (, ) 0S St i j ；而后将与震源相邻的 4 个点初始化为点，其旅行时为：1,(1, )ss sis jsti j s h ，, 1(, 1)ss s is jsti j s h (s 表示波慢度，h 为网格)；除此之外，其它点被初始化为远离点，远离点的旅行时为无穷大：即maxt (i , j) t第 2 步：从窄带点中选取极小旅行时的点min mint (i , j)，并将其属性改为已计算点上风区。第 3 步：对点min min(i , j )周围的 4 个相邻点进行判断，若为已计算点则其旅行时不为窄带点则更新其旅行时，若为远离点则将其移入窄带内并建立方程计算其旅行时第 4 步：重复②③④直至计算完整个区域所有网格节点的旅行时为止；若窄带为结束计算。
图 2.3 二维层状介质分区多步示意图图 2.4 三角网格走时计算过程（a 表示三角网格分布情况；b 为 a 图中的 4 个网格之一）了采用三角网格缝补规则速度节点和不规则界面节点的过界面处，采用局部三角网格使不规则界面的节点和规则节图 2.5a 的局部放大，表示了速度分界面或波阻抗界面处的实际界面，虚线表示缝合形成的界面，灰色圆圈表示网格
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向同性介质中射线理论与有限差分地震波场模拟方法比较研究[J]. 王涛,白超英,杨尚倍. 地球物理学进展. 2016(02)
[2]地震波射线追踪方法研究综述[J]. 王东鹤,陈祖斌,刘昕,李娜. 地球物理学进展. 2016(01)
[3]基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟[J]. 刘瑞合,周建科,周学锋,印兴耀,曹丹平. CT理论与应用研究. 2015(05)
[4]基于双二次插值的地震波场有限元法数值模拟[J]. 周建科,印兴耀,曹丹平. 石油物探. 2014(06)
[5]起伏层状TI介质中多次波射线追踪[J]. 李晓玲,白超英,胡光义. 石油地球物理勘探. 2013(06)
[6]二维弹性及粘弹性TTI介质中地震波场数值模拟:四种不同网格高阶有限差分算法研究[J]. 孙耀充,张延腾,白超英. 地球物理学进展. 2013(04)
[7]复杂介质地震波传播模拟中边界元法与有限差分法的比较研究[J]. 何彦锋,孙伟家,符力耘. 地球物理学进展. 2013(02)
[8]间断的Galerkin方法在地震波场数值模拟中的应用概述[J]. 汪文帅,张怀,李小凡. 地球物理学进展. 2013(01)
[9]TTI介质各向异性伪谱法逆时偏移[J]. 王伟国,熊水金,徐华宁,钱荣毅. 石油地球物理勘探. 2012(04)
[10]伪谱法分离波动方程弹性波模拟[J]. 唐小平,白超英,刘宽厚. 石油地球物理勘探. 2012(01)
博士论文
[1]VTI介质速度和各向异性参数建模研究[D]. 郝奇.吉林大学 2010
硕士论文
[1]起伏地表条件下变网格正演模拟[D]. 谢金平.中国石油大学（华东） 2012
[2]浅层地震勘探中有限元数值模拟方法的应用研究[D]. 蒋伟.中国地震局地球物理研究所 2011
[3]地震波场模拟及应用[D]. 唐小平.长安大学 2010
[4]起伏地形下弹性波波场模拟[D]. 张剑飞.中国地质大学（北京） 2010
[5]TTI介质旋转交错网格有限差分及其组合边界条件[D]. 孙瑞艳.中国石油大学 2010
[6]横向各向同性介质有限差分法波场模拟方法研究[D]. 李宾.中国石油大学 2009
[7]TTI介质中地震波传播特性研究[D]. 王晓欢.吉林大学 2006
[8]网格法射线追踪研究及应用[D]. 刘殿秘.吉林大学 2004
本文编号：3123113
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3123113.html
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