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《中国石油大学(华东)》 2016年
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基于贴体网格的黏弹性介质起伏地表正演模拟研究

杨宇  
【摘要】:真实的地下介质更接近黏弹性,黏弹性介质会对在其中传播的地震波产生影响,包括运动学和动力学特征,如地震波的衰减和频散。如果忽略了地下介质黏滞性的影响,会导致不能从接收到的地震数据中获取准确的介质信息以及分辨率更高的图像,影响后续的处理精度。黏弹介质模型可以很好地描述实际地下介质的黏性效应,而正演模拟是偏移和反演的基础,因此研究黏性介质中地震波的传播规律及其波场特征,可以为后续的偏移和反演打下坚实的基础。另一方面,我国西部探区,由于印度板块的北向挤压作用,地形起伏普遍存在。起伏地表的存在使得各类特殊波出现,如波的散射和绕射、体波和面波的相互转换等等。另外,起伏地表会对局部产生放大效应,导致能量的重新分配,造成较强的场地效应。研究地震波在复杂地表条件下的传播特征,对于地震勘探的各个环节,包括观测系统设计、去噪处理、偏移反演以及地震解释等,具有重要的指导意义。贴体网格作为一种“边界拟合网格”,能有效改善传统有限差分处理起伏地表时,由阶梯状网格存在所产生的虚假绕射。论文基于贴体网格,同时考虑介质的黏滞性效应以及复杂地形的影响,对黏弹性介质起伏地表条件下的正演模拟进行了研究。论文首先基于线性黏性介质的基本理论,推导了广义标准线性固体(GSLS)的黏弹波动方程,发展和改进了黏弹性介质交错网格高阶有限差分算法。基于贴体网格,将地下介质的黏滞性引入起伏地表地震波正演模拟,推导了曲坐标系下黏弹性介质的波动方程;随后采用一种全交错—Lebedev网格有限差分方法对波动方程进行了离散化,对上述差分算法进行了稳定性分析,推导出稳定性条件,在地表附近采用牵引力镜像法来实施自由表面条件,通过模型试算分析了黏滞性的引入以及地形起伏对波场的双重影响,实现了Lebedev网格黏弹性介质起伏地表的有限差分正演模拟。完全匹配层技术(PML)被证明是一种能有效消除虚假反射的吸收边界条件,但采用自由地表模拟面波时,传统的PML易产生不稳定现象。为了实现稳定的地震波场模拟,论文对于吸收边界条件,引入了改进的完全匹配层技术,并对比了几种不同完全匹配层技术的稳定性差异,解释了PML边界产生不稳定的机理,验证了将多轴完全匹配层(M-PML)和卷积完全匹配层(C-PML)相结合的多轴卷积完全匹配层(MC-PML),兼具较好的吸收效果和更高的数值稳定性。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P631.4

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