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交错网格有限差分法模拟微动信号

吉林大学学报（地球科学版） 2012年第3期42卷 852-857页

作者：周晓华陈祖斌曾晓献焦健吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130026

为了较好地模拟给定模型在随机源激发下产生的稳定波场信息,为微动信号的检验和数据特征分析等提供理论依据,采用交错网格有限差分方法模拟微动信号,并根据瑞雷波和勒夫波的产生机理,通过测区内震源的分布情况估测微动信号中面波的组成... 详细信息

为了较好地模拟给定模型在随机源激发下产生的稳定波场信息,为微动信号的检验和数据特征分析等提供理论依据,采用交错网格有限差分方法模拟微动信号,并根据瑞雷波和勒夫波的产生机理,通过测区内震源的分布情况估测微动信号中面波的组成成分。首先建立交错网格有限差分法模拟微动信号的数值模型,然后给出估测微动信号中面波组成成分的算式,最后采用典型方法数值模拟微动信号,应用空间自相关方法提取模拟信号中面波的频散曲线进行分析对比。结果表明,交错网格有限差分方法模拟得到的微动信号更符合实测结果。

关键词：交错网格有限差分法微动面波频散曲线

交错网格有限差分和随机过程模拟强震地面运动比较

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地震学报 2005年第5期27卷 543-550页

作者：王满生姜慧胡聿贤北京科技大学土木环境工程学院中国北京100083 中国地震局地球物理研究所中国北京100081

利用三维交错网格有限差分技术和随机过程两种方法,对同一场地模拟强震地面运动,比较和分析两者得到的加速度时程曲线及反应谱之间的差异.结果表明,前者模拟的地震波低频成分比较多,后者高频成分较多;而且三维交错网格有限差分的模拟结... 详细信息

利用三维交错网格有限差分技术和随机过程两种方法,对同一场地模拟强震地面运动,比较和分析两者得到的加速度时程曲线及反应谱之间的差异.结果表明,前者模拟的地震波低频成分比较多,后者高频成分较多;而且三维交错网格有限差分的模拟结果,能够较好地反映盆地放大效应.

关键词：交错网格有限差分随机过程地震波模拟

基于交错网格有限差分算法的页岩声波各向异性校正方法研究

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1570-1582页

作者：张兆谦闫伟林宋延杰刘鹤殷树军东北石油大学地球科学学院大庆163318 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院大庆163712 多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室大庆163712 卡尔加里大学地球科学系卡尔加里2500

页岩具有层理发育的特征,这会引起强烈的声波各向异性,导致直井与水平井声波测井数据之间差异明显,因此在水平井储层参数计算中无法直接应用基于直井的岩石物理解释模型.为了解决这一问题,本文以页岩波速各向异性实验数据为基础,引入交... 详细信息

页岩具有层理发育的特征,这会引起强烈的声波各向异性,导致直井与水平井声波测井数据之间差异明显,因此在水平井储层参数计算中无法直接应用基于直井的岩石物理解释模型.为了解决这一问题,本文以页岩波速各向异性实验数据为基础,引入交错网格有限差分算法,首先在直井井孔模型中(VTI介质)模拟了声波的发射和接收,随后通过弹性系数矩阵的Bond变换,模拟了在井斜角不为0的情况下(TTI介质)井孔中的声场传播,以任意井斜角与井斜角为0情况下纵波慢度差值相对值为纵坐标,以相对应的井斜角为横坐标,建立起了纵波各向异性校正公式.模拟与应用结果表明:井孔中波形曲线与实轴积分法(RAI)得到的波形曲线一致,同时利用慢度相似相关算法(STC)得到的地层纵波慢度与给定的实验测量值吻合很好,在28种地层弹性参数的情况下,平均相对误差为2.3%;纵波慢度差值相对值与井斜角关系曲线显示,在井斜角小于30°的条件下,纵波慢度差值相对值变化较小,随着井斜角大于30°后,相对值变化增大,当井斜角为90°也就是水平井模式下,纵波慢度差值相对值达到最大.根据纵波各向异性校正公式,对水平井纵波曲线进行了慢度校正.利用纵波校正前后计算的水平井有效孔隙度与导眼井岩心分析有效孔隙度相对误差分析表明,纵波校正后计算的有效孔隙度计算精度有了明显的提高,证明了该方法具有非常好的应用效果,可用于页岩水平井纵波慢度校正.

关键词：交错网格有限差分声波各向异性页岩水平井

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TTI介质的交错网格伪P波正演方法

地球物理学报 2016年第3期59卷 1046-1058页

作者：王璐琛常旭王一博中国科学院页岩气与地质工程重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

研究了三维弱各向异性近似下,利用伪P波(伪纵波)模拟弹性波场P分量在倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)介质中的传播过程,并对比了分别基于弹性Hooke定律、弹性波投影和运动学色散方程所建立的三种二阶差分伪P波方程的正演特点.目前这些伪... 详细信息

研究了三维弱各向异性近似下,利用伪P波(伪纵波)模拟弹性波场P分量在倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)介质中的传播过程,并对比了分别基于弹性Hooke定律、弹性波投影和运动学色散方程所建立的三种二阶差分伪P波方程的正演特点.目前这些伪P波方程数值计算主要采用规则网格差分,但是规则网格在TTI模拟中有低效率、低精度以及不稳定的缺点.为了提高计算的精度,本文构建出相应方程的交错网格有限差分格式.通过对比伪P波方程在三维TTI介质中不同的数值模拟的表达形式,本文认为基于色散方程所建立的伪P波方程在模拟弹性波中P波传播的过程中具有最小的噪声.本文分析不同的各向同性对称轴空间角度的频散特征,并引入适当的横波速度维持计算的稳定.二维模型算例表明,本文提出的交错网格正演算法可以得到稳定光滑的伪P波正演波场.使用本文交错网格算法对二维BP TTI模型的逆时偏移也具有较稳定的偏移结果.

关键词：伪P波倾斜各向异性交错网格

拟空间域弹性波方程交错网格有限差分逆时偏移

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地球物理学报 2022年第12期65卷 4816-4831页

作者：张晓波宋鹏刘保华谭军李金山山东科技大学海洋科学与工程学院青岛266590 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061 中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 自然资源部国家深海基地管理中心青岛266237

弹性波逆时偏移是一种高精度的复杂构造地震成像方法.然而,在传统的基于矩形网格离散化的逆时偏移中,介质界面通常会产生畸变.另外,因使用双程波动方程进行波场延拓,其产生的反射波会在成像过程中产生偏移假象.为解决这些问题,本文提出... 详细信息

弹性波逆时偏移是一种高精度的复杂构造地震成像方法.然而,在传统的基于矩形网格离散化的逆时偏移中,介质界面通常会产生畸变.另外,因使用双程波动方程进行波场延拓,其产生的反射波会在成像过程中产生偏移假象.为解决这些问题,本文提出了一种拟空间域弹性波方程高阶交错网格有限差分格式,并给出了差分格式的稳定性条件,进而实现了高精度的拟空间域弹性波方程有限差分逆时偏移.模型实验表明,若在计算拟空间域采样间隔时引入速度界面信息,则拟空间域弹性波方程高阶交错网格有限差分逆时偏移能够避免常规弹性波方程逆时偏移中弯曲界面形态畸变问题;此外基于该方法进行波场延拓时可有效压制弯曲界面的假散射现象,并能有效压制层间反射波,因此可以减少剖面上的偏移假象,从而显著提高成像的质量.

关键词：拟空间域弹性波方程交错网格有限差分逆时偏移

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用于叶轮机械流场计算的交错网格有限体积法

北京航空航天大学学报 2004年第6期30卷 577-582页

作者：李泯江桂幸民北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

在对各种交错网格离散格式的奇偶不耦合数值误差进行了详细的傅里叶分析和比较后 ,采用一种紧致的交错网格有限体积法将纳维 -斯托克斯方程和k ε湍流模型方程紧密的耦合在一起求解 ,发展了一套三维定常流程序 .通过对NASARotor 67设计... 详细信息

在对各种交错网格离散格式的奇偶不耦合数值误差进行了详细的傅里叶分析和比较后 ,采用一种紧致的交错网格有限体积法将纳维 -斯托克斯方程和k ε湍流模型方程紧密的耦合在一起求解 ,发展了一套三维定常流程序 .通过对NASARotor 67设计和非设计工况内部流场的数值模拟结果与实验的比较、分析 ,初步验证了程序的准确性和可靠性 .

关键词：傅里叶分析数值计算交错网格 NASA Rotor 67

基于横向各向同性BISQ模型的弹性波高阶交错网格有限差分数值模拟

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石油地球物理勘探 2007年第6期42卷 686-693页

作者：李红星刘财陶春辉吉林大学地球探测科学与技术学院国家海洋局第二海洋研究所(海底科学重点实验室)

孔隙介质模型主要有Biot模型与BISQ模型。BISQ模型同时考虑了Biot流动与喷射流动,能够获得比Biot理论更为准确的结果。弹性波数值模拟有利于认识波的传播特性与过程,而采用高阶交错网格有限差分法数值模拟的空间频散性比低阶差分法小。... 详细信息

孔隙介质模型主要有Biot模型与BISQ模型。BISQ模型同时考虑了Biot流动与喷射流动,能够获得比Biot理论更为准确的结果。弹性波数值模拟有利于认识波的传播特性与过程,而采用高阶交错网格有限差分法数值模拟的空间频散性比低阶差分法小。本文从BISQ模型弹性波的本构方程和运动方程出发,推导出了基于横向各向同性BISQ模型的弹性波高阶交错网格有限差分算法,还进行了数值模拟。通过调整差分阶数、频率以及黏滞系数,研究了兼顾两种流动机制时弹性波的传播特性,并分析了BISQ模型下弹性波的透射与反射。

关键词：数值模拟高阶有限差分 BISQ模型 Biot模型交错网格孔隙介质横向各向同性

一种全局优化的隐式交错网格有限差分算法及其在弹性波数值模拟中的应用

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地球物理学报 2015年第7期58卷 2508-2524页

作者：王洋刘洪张衡王之洋唐祥德中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 国土资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广州510075

在数值模拟中,隐式有限差分具有较高的精度和稳定性.然而,传统隐式有限差分算法大多由于需要求解大型矩阵方程而存在计算效率偏低的局限性.本文针对一阶速度-应力弹性波方程,构建了一种优化隐式交错网格有限差分格式,然后将改进格式由时... 详细信息

在数值模拟中,隐式有限差分具有较高的精度和稳定性.然而,传统隐式有限差分算法大多由于需要求解大型矩阵方程而存在计算效率偏低的局限性.本文针对一阶速度-应力弹性波方程,构建了一种优化隐式交错网格有限差分格式,然后将改进格式由时间-空间域转换为时间-波数域,利用二范数原理建立目标函数,再利用模拟退火法求取优化系数.通过对均匀模型以及复杂介质模型进行一阶速度-应力弹性波方程数值模拟所得单炮记录、波场快照分析表明:这种优化隐式交错网格差分算法与传统的几种显式和隐式交错网格有限差分算法相比不但降低了计算量,而且能有效的压制网格频散,使弹性波数值模拟的精度得到有效的提高.

关键词：隐式有限差分数值模拟交错网格弹性波方程模拟退火

基于交错网格有限差分法的断面波叠前时间偏移成像影响因素正演分析

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地球物理学报 2018年第2期61卷 733-741页

作者：徐嘉亮周东红王玉英边立恩吕振宇中海石油天津分公司渤海石油研究院天津300452

断层和断裂带的有效识别是地震资料解释中的重要环节,断层在地震信号响应中以断面波的形式体现,因此断面波成像的质量关系到断层的精细识别与刻画.本文利用精度较高的交错网格有限差分正演模拟方法对断面波成像的影响因素进行了正演研究... 详细信息

断层和断裂带的有效识别是地震资料解释中的重要环节,断层在地震信号响应中以断面波的形式体现,因此断面波成像的质量关系到断层的精细识别与刻画.本文利用精度较高的交错网格有限差分正演模拟方法对断面波成像的影响因素进行了正演研究,主要正演分析的参数包括采集因素中的电缆长度和采集方向,地质因素中的断层倾角、断距、反射系数,以及处理因素中的偏移方法等几个方面.通过正演论证得出:采用合理的采集参数能够提高断面波的照明度;有效结合地质因素能够提高断面波的解释精度;利用合理的偏移方法能够使断层归位更加准确,断面波有效成像.基于以上结论,对于断面波的精确识别与刻画,应综合采集因素,处理因素及地质因素,只有这样才能提高断层的解释精度,有效减小解释误差.

关键词：正演模拟交错网格有限差分断面波成像