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《中国石油大学》 2007年
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高阶差分数值模拟方法研究

刘庆敏  
【摘要】: 目前,石油勘探正向复杂构造、起伏地表等地区发展。地质构造的复杂性,要求有更好更精确的方法来模拟真实的地下波场的传播规律。为了提高地震波数值模拟的精度,本文在前人的基础上,采用了高阶差分方法,进行了数值模拟和波场特征分析。 文中首先简单的推导了地震波场导数的高阶差分近似,对声波方程进行规则网格和交错网格的高阶有限差分数值模拟,结果表明,交错网格高阶差分具有很高的模拟精度,计算效率很高。另外,起伏地表地震波数值模拟是波场模拟中的一个难点,采用了声波方程三角网格有限差分法,可较好的描述起伏地表和弯曲界面。在此基础上,实现了弹性波以及粘声波,粘弹性波的交错网格高阶差分数值模拟,推出一阶速度-应力弹性波波场分离方程,成功地分离出P波波场和S波波场。从模拟中得到的波场快照和炮记录中分析在各种复杂介质内部的反射、透射、绕射、散射以及能量的衰减等运动学和动力学的各种细节特征。 稳定性,数值频散和边界是数值模拟中的关键性问题。通过比较各种边界条件的优劣,采用组合边界条件来消除边界反射的影响,用通量校正传输方法来抑制数值频散,提高计算精度。对声波方程和弹性波方程交错网格高阶差分法稳定性问题进行了简单地分析。 通过对各种介质模型试算表明,本文所述方法稳定性好,模拟精度高。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P631.4

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 苏云;各向异性及双相介质弹性波正演模拟与波场特征分析[D];成都理工大学;2010年
2 李东会;煤储层各向异性波场模拟与特征分析[D];中国矿业大学;2012年
3 张双狮;海洋可控源电磁法三维时域有限差分数值模拟[D];成都理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宫妍;波动方程的非结构化网格改进有限差分方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张春燕;复杂条件下高效逆时偏移方法研究[D];中国石油大学;2011年
3 张少梅;地震资料面波正演模拟及去噪技术研究[D];中国石油大学;2011年
4 左莹;基于高阶交错网格的有限差分地震波场数值模拟[D];长安大学;2009年
5 朱珠;二维模型的地震波场与大地电磁场数值模拟与响应对比研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 武英婷;交错网格高阶有限差分法的弹性波波场数值模拟[D];西安理工大学;2010年
7 汤华奇;雷击金属结构物时雷电流分布的研究[D];合肥工业大学;2010年
8 纪聪智;海相地震数据波动方程基准面校正方法研究[D];中国石油大学;2010年
9 张力;ZHW-31.5型GIS高压开关设备九度抗震性能分析[D];昆明理工大学;2012年
10 陈高祥;地形起伏条件下的直接叠前深度偏移方法研究[D];中南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 奚先,姚姚;二维粘弹性随机介质中的波场特征分析[J];地球物理学进展;2004年03期
2 吴国忱,王华忠;波场模拟中的数值频散分析与校正策略[J];地球物理学进展;2005年01期
3 董良国,马在田,曹景忠,王华忠,耿建华,雷兵,许世勇;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J];地球物理学报;2000年03期
4 董良国,马在田,曹景忠;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J];地球物理学报;2000年06期
5 廖振鹏,周正华,张艳红;波动数值模拟中透射边界的稳定实现[J];地球物理学报;2002年04期
6 陈少林,廖振鹏;多次透射公式在衰减波场中的实现[J];地震学报;2003年03期
7 李荣华;广义差分法及其应用[J];吉林大学自然科学学报;1995年01期
8 褚春雷,王修田;非规则三角网格有限差分法地震正演模拟[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2005年01期
9 杨顶辉,滕吉文;各向异性介质中三分量地震记录的FCT有限差分模拟[J];石油地球物理勘探;1997年02期
10 刘洋,李承楚,牟永光;任意偶数阶精度有限差分法数值模拟[J];石油地球物理勘探;1998年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王建永;陆雪平;杨建设;陈秉岩;;一种新的角点和边棱处理方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年02期
2 陈士海;爆破地震动研究现状[J];爆破;2003年S1期
3 刘洋;魏修;;双相各向异性介质中偶数阶精度有限差分数值模拟(英文)[J];Applied Geophysics;2008年02期
4 王祥春;夏常亮;刘学伟;;消除海底起伏影响的海洋地震波场正反向延拓(英文)[J];Applied Geophysics;2010年02期
5 杜启振;秦童;朱钇同;毕丽飞;;多分量联合逆时偏移最佳匹配层吸收边界(英文)[J];Applied Geophysics;2010年02期
6 王雪秋,孙建国,张文志;复杂地表地质条件下地震波数值模拟综述[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年S1期
7 郭智奇,刘财,张凤琴;层状粘弹性介质中SH波的反射、透射问题[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年S1期
8 李芳;孙建国;王雪秋;姚健;韩复兴;;2.5维声波数值模拟[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年S1期
9 吴国忱;罗彩明;梁楷;;TTI介质弹性波频率-空间域有限差分数值模拟[J];吉林大学学报(地球科学版);2007年05期
10 秦雪霏;韩立国;李巍;;地震波多次散射波场的高阶谱统计分析[J];吉林大学学报(地球科学版);2007年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李一琼;李小凡;朱童;;基于辛格式奇异核褶积微分算子的地震标量波场模拟[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
2 兰海强;刘佳;白志明;;VTI介质起伏地表地震波场模拟[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
3 甄澄;陈少林;;饱和地基上基础阻抗函数的时域求解方法[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
4 刘礼农;崔凤林;张剑锋;;三维复杂构造中地震波模拟的单程波方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第三卷(油气·矿产·水资源)[C];2004年
5 冯英杰;杨长春;吴萍;;地震波有限差分模拟综述[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
6 程冰洁;李小凡;龙桂华;;基于广义正交多项式褶积微分算子的地震波场数值模拟方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
7 姚姚;;随机介质中地震波的传播及其在开发地震中的应用[A];油气地球物理实用新技术——中国石化石油勘探开发研究院南京石油物探研究所2005年学术交流会论文集[C];2005年
8 何兵寿;魏修成;刘洋;;三维声波方程正演的高阶差分格式及其数值频散关系[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
9 李斌;李庆春;;减弱弹性波有限元数值模拟中数值频散的有效方法[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
10 叶芳;褚春雷;;低频散有限差分算子及其应用[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王福海;青岛海湾大桥工程地质地球物理勘查关键技术研究[D];中国海洋大学;2009年
2 童思友;[D];中国海洋大学;2010年
3 童思友;南黄海地震资料多次波形成机理及压制技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 金惠;川中地区上三叠统须家河组层序地层与有利储集砂体分布预测[D];中国地质大学(北京);2010年
5 刘俊峰;海拉尔盆地复杂储层地震识别方法研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 王连山;廊固凹陷大兴砾岩体天然气藏评价预测研究[D];中国地质大学(北京);2011年
7 邓居智;可控源音频大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 孙章庆;起伏地表条件下的地震波走时与射线路径计算[D];吉林大学;2011年
9 单刚义;复杂地质条件地震多波照明及地震采集方法研究[D];吉林大学;2011年
10 廉玉广;庐枞盆地金属矿地震波场精细模拟及属性应用研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田禹;煤岩双相介质弹性波场数值模拟[D];山东科技大学;2010年
2 宫妍;波动方程的非结构化网格改进有限差分方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 侯鹏;基于双曲型方程RKDG法在流场及声场中的数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 尹燕梅;对称正则长波方程的广义差分法及LDG方法[D];中国海洋大学;2010年
5 张晓明;非零井源距VSP资料处理方法研究[D];中国海洋大学;2010年
6 贾超;腾冲火山构造二维反射地震探测正演模拟研究[D];中国地质大学(北京);2011年
7 陈聪;叠前逆时偏移及成像[D];中国地质大学(北京);2011年
8 顾恩国;二维半线性伪抛物方程的有限体积元方法[D];山东师范大学;2011年
9 张才杰;二维Burgers方程的有限体积元法数值模拟[D];山东师范大学;2011年
10 李瑞强;煤矿采空区的地震波场特征研究[D];太原理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏光辉,孙永卫,田明宏;雷电电磁场理论计算与模拟技术研究[J];安全与电磁兼容;2003年03期
2 朱怀球,吴江航;一种基于Voronoi Cells的C~∞插值基函数及其在计算流体力学中的若干应用[J];北京大学学报(自然科学版);2001年05期
3 俞启灏;黄永铸;;模态分析在工程振动中的应用[J];北京建筑工程学院学报;2007年01期
4 王德利,何樵登;裂隙型单斜介质中弹性系数的计算及波的传播特性研究[J];吉林大学学报(地球科学版);2002年02期
5 孟庆生,何樵登,朱建伟,王德利;基于BISQ模型双相各向同性介质中地震波数值模拟[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年02期
6 王雪秋,孙建国,张文志;复杂地表地质条件下地震波数值模拟综述[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年S1期
7 韩颜颜;郭智奇;刘财;冯晅;丁大军;;弹性各向异性介质速度特征分析[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年S1期
8 胥泽银,何永富,周维奎,李华,何永斌,邓培智;解二维扩散方程的DuFort-Frankel差分格式[J];成都理工学院学报;2000年01期
9 陈学华;贺振华;黄德济;;基于广义S变换的信号提取与抑噪[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年04期
10 胡清龙;王绪本;沙椿;高树全;闵刚;苏永军;;垂直磁偶极子2.5维正演模拟[J];成都理工大学学报(自然科学版);2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 董敏煜;汪和杰;;EDA介质中弹性波VSP模拟和横波双折射分析[A];1992年中国地球物理学会第八届学术年会论文集[C];1992年
2 薛国强;周楠楠;闫述;陈卫营;;电性源瞬变电磁法全场区探测方法[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴小平;TEM中宽频激励源及单脉冲测深方法研究[D];中南大学;2010年
2 肖柏勋;高模式瑞雷面波及其正反演研究[D];中南大学;2000年
3 撒利明;储层反演油气检测理论方法研究及其应用[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2003年
4 邹强;山地静校正若干问题研究[D];成都理工大学;2004年
5 石显新;瞬变电磁法勘探中的低阻层屏蔽问题研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
6 王建花;叠前弹性参数反演新方法[D];中国海洋大学;2006年
7 李慧;海洋瞬变响应理论计算及浅海底瞬变电磁探测技术研究[D];吉林大学;2007年
8 毛立峰;超宽带电磁法正演模拟及反演成像[D];成都理工大学;2007年
9 姜睿;超高强混凝土组合柱抗震性能的试验研究[D];大连理工大学;2007年
10 陈生昌;波动方程叠前深度偏移成像与速度建模方法研究[D];同济大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张力;钢管混凝土结构抗震模拟分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 陈聪;叠前逆时偏移及成像[D];中国地质大学(北京);2011年
3 于静芳;川东南官渡下沙溪庙组储层AVO正演模拟研究[D];成都理工大学;2011年
4 褚春雷;非规则网格有限差分法声波方程地震正演模拟及逆时偏移[D];中国海洋大学;2003年
5 郭建刚;有限变形弹性杆中波的波动行为及传播特性[D];太原理工大学;2003年
6 郭鹏;一维非线性弹性杆波动方程的研究[D];西北师范大学;2005年
7 王永;非结构化网格生成技术及在SIMPLE算法中的应用研究[D];天津大学;2005年
8 刘洪雷;复杂地区的折射波静校正应用研究[D];中国地质大学(北京);2006年
9 左国平;地震记录初至拾取方法对比和研究[D];中国地质大学(北京);2006年
10 罗锋;海底大地电磁仪采集驱动程序的上位机可视化设计[D];中国地质大学(北京);2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 杨圳;李蓉艳;岳继光;萧蕴诗;;高阶交错网格有限差分法的地震波场数值模拟[J];北京交通大学学报;2012年05期
2 李飞;程久龙;杨思通;;基于Cerjan衰减函数的PML吸收边界条件[J];物探与化探;2012年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 祁雪梅;煤层气储层地震属性响应特征及应用[D];中国矿业大学;2013年
2 张生强;孔隙介质储层参数反演与流体识别方法研究[D];吉林大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 欧阳永永;金属矿地震数值模拟与波场分析[D];中南大学;2011年
2 吴娟;基于波动方程数值模拟的地质解释误差分析[D];成都理工大学;2011年
3 刘田田;起伏地表波动方程有限差分基准面校正方法研究[D];中国石油大学;2011年
4 和少伟;弹性介质地震波场的数值模拟[D];长江大学;2012年
5 陈高祥;地形起伏条件下的直接叠前深度偏移方法研究[D];中南大学;2012年
6 肖龙斌;双相介质多波AVA正演模拟与储层参数敏感性分析[D];成都理工大学;2012年
7 宋宏伟;应力波在焊缝中传播的研究[D];天津大学;2012年
8 周洲;基于GPU的有限差分法弹性波数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2013年
9 王超;海洋可控源电磁法三维正演研究[D];中国地质大学(北京);2014年
10 徐世博;声波各向异性介质数值模拟方法研究[D];吉林大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 董良国,马在田,曹景忠,王华忠,耿建华,雷兵,许世勇;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J];地球物理学报;2000年03期
7 董良国,马在田,曹景忠;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J];地球物理学报;2000年06期
8 孙卫涛,杨慧珠;各向异性介质弹性波传播的三维不规则网格有限差分方法[J];地球物理学报;2004年02期
9 侯安宁,何樵登;各向异性介质中弹性波动高阶差分法及其稳定性的研究[J];地球物理学报;1995年02期
10 邵秀民,蓝志凌;各向异性弹性介质中波动方程的吸收边界条件[J];地球物理学报;1995年S1期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅昶林;韩见知;;高阶差分的表达式与环的交换条件[J];哈尔滨科学技术大学学报;1989年03期
2 张昭栋;;高阶差分法求深井水位的气压系数[J];地震学刊;1986年02期
3 高殿武,席时桐;高阶差分格式的离散方法及其应用研究[J];黑龙江矿业学院学报;1997年01期
4 章山林;周正新;;退化的高阶差分方程周期解的存在性[J];扬州大学学报(自然科学版);2005年04期
5 胡蓉晖;黄立宏;;一类高阶差分方程周期解的存在性[J];应用数学学报;2008年03期
6 俞伟鹏;叶亚盛;;高阶差分的值分布[J];上海理工大学学报;2014年02期
7 赵良鹏;闫卫平;;带有强迫项的高阶差分方程解的振动性[J];郑州大学学报(理学版);2014年03期
8 王延光,李振春,穆志平,马在田,王华忠;一种适于强横向变速的高阶差分正演模拟方法[J];石油大学学报(自然科学版);2002年05期
9 范尚武;地震反射资料构造成像的高阶差分方法[J];石油地球物理勘探;1995年04期
10 黄超;董良国;;可变网格与局部时间步长的高阶差分地震波数值模拟[J];地球物理学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 何兵寿;魏修成;刘洋;;三维声波方程正演的高阶差分格式及其数值频散关系[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
2 范尚武;;反射地震资料构造成象的高阶差分方法[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 胡蓉晖;几类高阶差分系统周期解的存在性[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘庆敏;高阶差分数值模拟方法研究[D];中国石油大学;2007年
2 罗姣姣;地震波传播的弹性波动方程高阶差分数值模拟[D];长安大学;2012年
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