一种基于非规则网格的地震波射线追踪方法.pdf

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1、第53卷第6期石油物探Vo1．53。No．62014年l1月GEOPHYSICALPR0SPECTINGFl0RPETR0LEUMNov．，2014文章编号：1000—1441(2014)06—0627—06一种基于非规则网格的地震波射线追踪方法曲英铭，黄建平，李振春，李庆洋(中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，山东青岛266580)摘要：地震波走时计算对地震资料层析速度建模、偏移成像及地震定位等研究都具有非常重要的意义。有限差分法计算地震波走时具有计算效率高、易于实现、准确性高的优点，因而得到广泛应用。针对规则网格有限差分方法处理尖锐速度界面时存在不足的问题，提

2、出了一种非规则网格的有限差分走时计算方法，即在Vidale差分算式的基础上推导出不规则网格差分算式，使其适用于不同的网格剖分方式。对均匀介质模型、复杂模型和Marmousi模型试算的结果表明，改进的方法能较好地解决尖锐速度界面和首波走时计算问题，且对复杂速度模型具有较好的适应性。关键词：地震波走时；有限差分；非规则网格；尖锐速度界面；首波走时DOI：10．3969／j．issrL1000—1441．2014．06．001中图分类号：P631．4文献标识码：AAseismicraytracingmethodbasedonirregulargridsQuYingming，

3、HuangJianping，LiZhenchun，LiQingyang(SchoolofGeosciences，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China)Abstract：Thecalculationofseismicwavetraveltimeisveryimportantforthestudyofvelocitymodelingbyseis—micdatatomography，migrationimagingandseismicpositioning．Finitedifferencemethodiswidelyu

4、sedtocalcu-lateseismictraveltimeduetoitsadvantagesofhighcomputationalefficiency，easytoachieveandhighaccuracy．Finitedifferencemethodbasedonregulargridsisnogoodattreatingsharpvelocityinterfaceandinviewofthisproblem，afinitedifferencemethodbasedonirregulargridsisproposedtocalculatetraveltim

5、e．Theresultsshowthattheimprovedmethodcansolvetheproblemoftreatingsharpvelocityinterfaceandcalculatingheadwavetraveltime，withabetteradaptabilityforcomplexvelocitymodels．Keywords：seismicwavetraveltime，finitedifference，irregulargrids，sharpvelocityinterface，headwavetraveltime射线追踪方法一直以来都是地震学

6、研究的热局部极值，追踪结果并非全局最优解[6]。点和难点。早期的射线追踪方法主要包括试射法近年来，许多研究人员发展了基于有限差分的和弯曲法。Cassell[1]基于Snell定律提出了试射射线追踪方法。有限差分走时算法首先由法射线追踪，随后Langan等[2]改进了Cassell的方VidaleE。]提出，但算法存在明显的缺点，如尖锐的法，用曲线式表示网格内的射线实现射线追踪。速度界面无法处理及首波突出等问题。随后TrierJulian等_3]基于费马原理提出了弯曲法射线追踪。等Lg]提出了迎风有限差分算法，此方法改进了随后，Um等[4]发展了一种精确的适用于横向非均

7、Vidale方法，不仅使计算速度明显提高，而且还能匀介质的射线追踪方法。Pereyra等[5]针对块状模更好地模拟非平面波，但始终没有解决尖锐速度界型进行了弯曲法射线追踪测试。一般来说，弯曲法面走时计算问题。Podvin方法[10]综合了以上方法射线追踪在计算效率上比试射法高，但有时会陷入的特点，但其仅是一种比较理想的算法实现方式，收稿日期：2013—05—27；改回日期：2013—10—20。作者简介：曲英铭(199O一)，男，博士在读，主要从地震波正演模拟与反演方法研究。通讯作者：黄建平(1982一)，男，博士，副教授，主要从事地震波正演及偏移成