【摘要】：地震波數(shù)值模擬和偏移成像屬于地球物理學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容,二者分別隸屬于地震勘探正演和反演部分。地震波波場(chǎng)數(shù)值模擬對(duì)于認(rèn)識(shí)地震波在復(fù)雜介質(zhì)中的傳播規(guī)律具有重要作用。相較于只考慮單個(gè)方向傳播的單程波波動(dòng)方程,基于雙程波動(dòng)方程的逆時(shí)偏移可以對(duì)復(fù)雜模型成像有較好的效果。本文主要針對(duì)多種介質(zhì)的彈性波波動(dòng)方程正演模擬與逆時(shí)偏移成像技術(shù)開(kāi)展研究。本文針對(duì)性的研究了波動(dòng)方程數(shù)值模擬以及逆時(shí)偏移成像的相關(guān)原理后,從本構(gòu)方程、幾何方程和運(yùn)動(dòng)微分方程出發(fā),系統(tǒng)地研究了均勻VTI介質(zhì)、Kelvin黏彈性VTI介質(zhì)、非均勻Biot雙相各向同性介質(zhì)和均勻Biot雙相VTI介質(zhì)中的一階速度-應(yīng)力彈性波方程,然后推導(dǎo)出它們?cè)跁r(shí)間上2階空間上2N階的交錯(cuò)網(wǎng)格差分格式。分別對(duì)上述幾種介質(zhì)進(jìn)行數(shù)值模擬,并分析了上述幾種介質(zhì)中地震波的傳播規(guī)律以及波場(chǎng)特征。同時(shí)對(duì)正演模擬中的幾個(gè)難點(diǎn)如差分結(jié)構(gòu)、邊界問(wèn)題、穩(wěn)定性問(wèn)題以及數(shù)值頻散做了相關(guān)討論分析。交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分技術(shù)因其模擬精度高、計(jì)算效率快和所占用內(nèi)存小等特征正廣泛用于地震波場(chǎng)數(shù)值模擬,但這種方法對(duì)含有地質(zhì)異常體的非均勻介質(zhì)進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí),波場(chǎng)快照精度明顯降低、振幅出現(xiàn)異常,不能正確模擬出地震波場(chǎng)的傳播。本文在傳統(tǒng)交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分技術(shù)的基礎(chǔ)上采用旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分技術(shù),在隨后的非均勻雙相各向同性介質(zhì)模擬實(shí)例中證明了旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)網(wǎng)格比傳統(tǒng)交錯(cuò)網(wǎng)格在介質(zhì)非均質(zhì)性較強(qiáng)時(shí)數(shù)值模擬精度更高,同時(shí)也能更好保持真實(shí)波場(chǎng)特征,是一種實(shí)用的地震波場(chǎng)數(shù)值模擬方法。最后,本文對(duì)逆時(shí)偏移技術(shù)進(jìn)行了研究,研究了逆時(shí)偏移成像條件,隨后應(yīng)用高階聲波方程進(jìn)行疊后逆時(shí)偏移,對(duì)凹陷與地塹組合模型、斷層模型和侵蝕潛山等模型進(jìn)行逆時(shí)偏移成像試算,偏移成像結(jié)果驗(yàn)證了該算法的正確性與實(shí)用性。
【圖文】：

法的穩(wěn)定性不再滿足，，無(wú)法模擬出真實(shí)波場(chǎng)傳播情況和規(guī)律。這里在傳統(tǒng)交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分技術(shù)的基礎(chǔ)上采用旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分技術(shù)，在隨后的非均勻雙相各向同性介質(zhì)模擬實(shí)例中證明了旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)網(wǎng)格比傳統(tǒng)交錯(cuò)網(wǎng)格在介質(zhì)非均質(zhì)性較強(qiáng)時(shí)數(shù)值模擬精度高，同時(shí)也能更好保持真實(shí)波場(chǎng)特征，是一種實(shí)用的地震波場(chǎng)數(shù)值模擬方法。（4）最后，對(duì)逆時(shí)偏移技術(shù)進(jìn)行了研究。研究了逆時(shí)偏移成像條件，接著采用高階聲波方程進(jìn)行疊后逆時(shí)偏移，對(duì)凹陷與地塹組合模型、張性斷層模型和侵蝕潛山等模型進(jìn)行逆時(shí)偏移成像試算，偏移成像結(jié)果驗(yàn)證了該算法的正確性與實(shí)用性。正演模擬采用的技術(shù)路線如圖 1-1 所示：

圖 2-1 交錯(cuò)網(wǎng)格速度和應(yīng)力分量放置示意圖我們推導(dǎo)一階導(dǎo)數(shù)交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分差分權(quán)系數(shù)的求解系坐標(biāo)軸方向可導(dǎo)的函數(shù) f ( x )，對(duì)其在02 12mx x = ± 行推導(dǎo)可得下式：2 1( ) 0 0 012 1( ) ( )2 12( ) ( ) ( ) ( 2 !i iNi imxmx x f x f x xi+= ± ± = + + Ο 錯(cuò)網(wǎng)格有限差分 2N 階精度逼近公式如下所示：00 01(2 1) 2 1 2( 1) 10( ) 2 1 2 1[ ( ) ( 2 2( ) ( )Nmmx xN N NNf x m mx a f x x f x xe f x x x==+ + + + = + + + Ο 式可得
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P631.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599774