三維復雜介質(zhì)彈性波場有限差分數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、地震勘探在能源礦產(chǎn)及工程勘查中都有著廣泛的應用，但多為二維地震勘探及相應的二維地震波場數(shù)值模擬。近年來三維甚至四維地震勘探有較大的發(fā)展趨勢，本文主要針對三維地震進行數(shù)值模擬。地下實際具有各向異性和粘滯性等特點，對三維異性介質(zhì)及粘彈介質(zhì)中地震波場的傳播特性的模擬是地震勘探學研究的重要課題之一，可以利用三維波場模擬驗證理論算法、識別波場特征以及對野外觀測系統(tǒng)設(shè)計具有指導作用。
　　本文使用旋轉(zhuǎn)交錯網(wǎng)格模擬三維一階速度應力波動方程，將傳

2、統(tǒng)交錯網(wǎng)格中的速度、應力分量和介質(zhì)參數(shù)重新分布。應力分量、彈性模量和速度分量、密度被分別放置在單元網(wǎng)格沿對角線的兩個頂點上，通過對角線方向上的四個導數(shù)值近似計算水平方向和垂直方向上的導數(shù)。采用旋轉(zhuǎn)交錯網(wǎng)格正演模擬時，不需要對彈性模量求平均，使得在模擬地震波在粘彈介質(zhì)、各向異性介質(zhì)中傳播時克服了傳統(tǒng)交錯網(wǎng)格計算結(jié)果不穩(wěn)定的缺點,提高了波場模擬的精度。
　　文中討論了彈性各向異性介質(zhì)中的地震波場數(shù)值模擬，使用Kelvin介質(zhì)模擬粘彈性

3、介質(zhì)，并對其進行波場模擬，分析了粘彈性介質(zhì)相對彈性介質(zhì)的波場差異。針對數(shù)值模擬中的人工邊界條件，使用CE吸收邊界和非分裂的NPML吸收邊界對波場在模型邊界附近進行吸收衰減，對比了兩種邊界條件在相同情況下的吸收效果。有限差分數(shù)值模擬時，網(wǎng)格間距、采樣間隔選取不合適時，會出現(xiàn)數(shù)值頻散，引入FCT通量校正技術(shù)對數(shù)值模擬中的數(shù)值頻散進行有效壓制，對同等規(guī)模模型進行波場模擬時，可以加大網(wǎng)格間距或采樣間隔或降低空間差分階數(shù)，在一定程度上可以加快計算