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《黏声波介质傅里叶有限差分法正演模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2008年4月石油地球物理勘探第43卷第2期·处理方法·黏声波介质傅里叶有限差分法正演模拟3张金海王卫民赵连锋姚振兴(中国科学院地质与地球物理研究所)张金海,王卫民,赵连锋,姚振兴.黏声波介质傅里叶有限差分法正演模拟.石油地球物理勘探,2008,43(2):174～178摘要大地吸收效应主要由地球介质本身的黏滞性所致,黏滞性会影响波场的所有频率成分,且对高频成分的影响更大,从而导致地震垂向分辨率的降低。本文将完全弹性介质中的傅里叶有限差分法推广到黏声波介质的正演领域,该法是一种频率域的单程波方法,较
2、双程波法具有计算效率上的优势,较时间域法更容易模拟衰减和频散效应。文中对Marmousi模型进行了黏声波介质的正演模拟,数值算例表明:①黏声波介质和完全弹性介质的振幅和相位特征只有在传播时间短且距炮点近的部位才较吻合,表明黏滞吸收作用对地震波波形、频带以及振幅等产生很大影响;②随着传播距离(时间)的增加,波场的高频成分明显衰减,波形逐渐变宽,能量逐渐变弱。文中方法适应强空间变速介质的正演模拟,且具有较高的计算效率,为深入研究大地吸收效应进而提高地震分辨率奠定了基础。关键词吸收衰减黏声波介质傅里叶有限
3、差分单程波方程波动方程正演此该法大多是在时间域进行,不易引入同频率有关1引言的衰减系数和频散作用;基于单程波方程的正演模理论研究和实际观测表明,地球介质具有非完拟的计算量和计算机占用内存都较小,可以控制直全弹性性质,会导致地震波的振幅和频率随着传播达波和多次波的产生,因此前人提出了黏声波介质[6,7]时间的增加逐渐降低。这种大地吸收效应主要由地时间域单程波算法,该法需要进行级数展开,只球介质本身的黏滞性所致,与岩性、含流体性质、饱有Q值较大时才有较高的计算精度;基于Stolt偏和度以及渗透率等有关[
4、1～3],是造成地震反射波高[8][9]移原理的正演和偏移是在频率—波数域进行[2,3]频成分衰减的主要原因之一。高频衰减会导致的,因此易于引入吸收衰减,同时间域单程波算法相地震垂向分辨率的降低,在中国陆相薄储层中表现比,频率域单程波算法更符合衰减规律,算法更容易[4]尤为明显,从而给地质解释带来很大困难。在处实现,但该法只适应于均匀介质。理过程中要充分考虑衰减和频散效应才有可能校正随着勘探目标的日趋复杂,地质目标的产状和由于介质黏滞性引起的振幅和相位畸变。因此做好介质特性在纵向和横向上均有很大变化
5、,因此需要正演模拟工作,深入研究地层吸收衰减效应对提高发展能够适应强空间变速介质的正演和偏移方法。分辨率具有重要意义。[10]由于傅里叶有限差分(FFD)法既保持了傅里叶在完全弹性介质中有多种正演模拟方法,在这法[8]的高角度特性,又继承了有限差分法应对强横些正演模拟方法中引入衰减和频散会遇到很多困向变速的能力,因此可进行复杂介质单炮记录和零难,因此有关黏声波介质中的正演模拟方法的研究炮检距记录正演,在复杂构造偏移中得到了广泛应比较少见。射线追踪法只能保持波的运动学特征,[11～15]用。本文将FF
6、D法推广到黏声波介质的正演因而不适于模拟衰减和频散效应;基于双程波方程领域,数值算例表明了方法的正确性和有效性。的正演模拟能够精确描述波的运动学和动力学特[5]征,但该法的计算量和计算机占用内存都很大,因3北京市中国科学院地质与地球物理研究所,100029本文于2007年2月12日收到,修改稿于同年11月15日收到。本课题受中国科学院知识创新工程项目(KZCX22YW2101)资助。第43卷第2期张金海等:黏声波介质傅里叶有限差分法正演模拟175222式中:a=0125(v+vv0+v0)/ω;b=
7、015(v-v0)/ω。[3]2方法原理通常使用李氏经验公式得到空变的Q值,即频率域中完全弹性介质声波波动方程为212vaQ(x,y,z)=14×(7)52P52P52Pω21000+++P=0(1)22225x5y5zc式中va为地层的平均速度。式(7)在大多数情况下式中:ω为角频率;P=P(x,y,z,ω)为频率域中的是合适的,但对深部信息可能会补偿过度,此时可以三维地震波场;c=c(x,y,z)为沿空间变化的地震根据实验结果适当地修改经验公式中的指数因波传播速度。黏声波介质引起的地震波振幅衰减
8、可子[18,19]。以通过将水平波数替换成同品质因子Q有关的复[1]波数来实现,即将k=ω/c替换为3数值算例ωk=+iα(ω)(2)v图1为均匀介质模型中不同Q值的点源模拟其中v=v(x,y,z,ω)为相速度,它与角频率ω、衰减及对比。由图1可看出:①波场能量随着震源深度因子α(ω)、品质因子Q的关系为的增加而明显衰减,这种衰减较完全弹性介质中球ωα(ω)=(3)面扩散引起的衰减要强很多(图1b、图1c);②黏滞2Qv性对振幅、频带和波形具明显的改造作用(子波形状在
