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双相介质波动方程正演模拟研究

张昕焜  
【摘要】:地震探测在近些年得到了长足的深入发展,针对这一状况,为了更为精准地描述地下地层的地质信息,特别是多孔介质,人们相继引入了双相介质理论。Biot作为双相介质波动传播理论创始者与奠基人,将孔隙介质的弹性波理论建立在宏观水平上,并且在具有黏弹性的流体饱和的孔隙介质中,声波传播的Biot线性弹性理论基于以下几点假设:(l)微细孔隙尺寸远小于地震波波长;(2)变形很小;(3)流体相在整个介质中是连续的,而不连通的孔道可视为固体骨架;仔)固体骨架是弹性的;(5)孔隙介质具有统计上的各向异性,另外还忽略重力的影响。 地震数值模拟是研究地下复杂介质的有效手段,常用的有有限元、有限差分和虚谱法等,本文重点介绍了有限差分法的原理、实现方法。在对无边界介质的地震数值模中,没有引入边界将会影响数值模拟的精度,因此介绍了几种常用的边界条件。在熟练掌握正演原理及模型建立的基础上,分别建立了若干符合实际的介质模型进行波动方程的正演模拟。应用实例分析了各正演模拟参数对模拟的精度及效率的影响,并提出如何在保证正演精度的前提下最大限度的提高正演效率。 本文通过波场快照分析各复杂介质模型的波动方程响应,进一步加深对复杂构造波场传播的理解,并在此基础上继续进行双相介质模型的研究。数值模拟结果表明孔隙流体的存在、固体和流体之间的相互作用会弱化或硬化岩石的力学属性,从而引起声波或弹性波速度的频散和振幅的衰减,并产生第二类压缩波,裂缝或裂隙的定向分布、岩层的旋徊性沉积、应力场的定向排列,都会引起传播速度的各向异性、横波发生分裂等重要现象。


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