专利名称：一种倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法
技术领域：
本发明属于地震勘探技术领域，涉及一种模拟方法，尤其是一种倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，其是一种针对含倾斜界面的层状粘弹性介质中地震波场高效精确的正演模拟技术。
背景技术：
波场模拟在油气勘探中占有重要地位，尽管已存在多种类型的波场模拟方法，然而，针对要解决的问题的要求，发展波场模拟理论及方法一直是很活跃的研究领域。另外，在油气勘探等领域，为了解释地震图，或进行数据反演，常常需要仅模拟指定类型的波，譬如仅模拟一次反射波，或仅模拟转换波等。常用的波场模拟方法有多种类型，如基于射线理论的方法，数值解方法，广义反射率法以及其推广而得到的反/透射矩阵法等。这些方法各有其优缺点。射线方法能适用于较复杂的介质模型，可根据事先给定的射线码模拟感兴趣的类型的波，且计算速度快；不足之处是，它只是波动方程的高频近似，用于模拟复杂储层的地震响应具有局限性。采用数值法求解波动方程，是复杂介质中波场模拟的有效途径。常用的数值方法有:有限差分法，有限元法，伪谱法和谱元法等，这类方法可模拟地震波全波场，精度高。但计算量巨大，不能像射线类方法，有选择性的仅模拟我们感性趣的类型的波。层状介质中波传播理论及波场模拟技术一直受到人们的重视。Aki和MUller等人发展的反射率法，能快速精确地模拟水平层状粘弹性介质的全波场或指定类型的波。Berkhout提出了波场外推法可用于带倾斜界面的弹性介质波场模拟。Chen等人发展的全局广义反/透射矩阵法和边界元法，能模拟带不规则界面的层状弹性介质中全波场。但这些方法不适用于含倾斜界面的层状粘弹性介质。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于针对含倾斜波阻抗界面的层状粘弹性介质，提出一种倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，该方法可以选择性模拟感兴趣的各种类型的波，如一次反射P波、S波和转换波，且模拟的波场非常精确。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:该种倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，包括以下步骤:I)将点源激励的球面波分解为平面波；2)将平面波在倾斜层状粘弹性介质中传播，遇到界面时进行如下处理:以该界面为f轴，界面与全局坐标系Z轴的交点为原点建立局部坐标系，i垂直于界面向下，将全局坐标系中的入射波转换到局部坐标系中；在局部坐标系下求得反射波和透射波；再将局部坐标系下的反射波和透射波转换到全局坐标系下，得到全局坐标系下的反射系数和透射系数，以及反射波和透射波；在每个界面上根据需要选取波的类型，P波入射时能够选取的波包括反射PP波、反射PS波、透射PP波、透射PS波；S波入射时能够选取的波包括反射SP波、反射SS波、透射SP波、透射SS波；从而模拟所选取的波类型，得到模拟的平面波；3)由步骤2)模拟得到的平面波根据下式合成点源激发的波场:
权利要求
1.一种倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将点源激励的球面波分解为平面波； 2)将平面波在倾斜层状粘弹性介质中传播，遇到界面时进行如下处理:以该界面为f轴，界面与全局坐标系Z轴的交点为原点建立局部坐标系,i垂直于界面向下，将全局坐标系中的入射波转换到局部坐标系中；在局部坐标系下求得反射波和透射波；再将局部坐标系下的反射波和透射波转换到全局坐标系下，得到全局坐标系下的反射系数和透射系数，以及反射波和透射波；在每个界面上根据需要选取波的类型，P波入射时能够选取的波包括反射PP波、反射PS波、透射PP波、透射PS波；S波入射时能够选取的波包括反射SP波、反射SS波、透射SP波、透射SS波；从而模拟所选取的波类型，得到模拟的平面波； 3)由步骤2)模拟得到的平面波根据下式合成点源激发的波场:
2.根据权利要求1所述的倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，其特征在于，步骤2)中，模拟震源为P波时的一次反射P波，设震源和检波器均在第一层，将震源处入射波逐层向下传播的递推步骤为: ①每遇到一个界面i，即以该界面为f轴，界面与全局坐标系Z轴的交点为原点建立局部坐标系f垂直于界面向下；将全局坐标系中的入射波Cti转换到局部坐标系中得Φ ②在局部坐标系下求得反射系数和透射系数，以及反射波#和透射波# ③再将局部坐标系下的反射波和透射波转换到全局坐标系下，得到全局坐标系下的反射系数和透射系数Ilf，以及反射波φ ' i,i和透射波φi+1 ； ④反射波cKu逐层向上递推到第一层，遇到界面时执行①-③步，但只取透射波； ⑤透射波继续向下递推，遇到下一个界面时回到步骤①。
3.根据权利要求1所述的倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，其特征在于，步骤2)中，模拟其它类型的波采用与模拟震源为P波时的一次反射P波的相同方法和步骤进行。
4.根据权利要求1所述的倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，其特征在于，步骤3)中，式中积分方法采用Frazer和Gettrust提出的GFM积分法。
全文摘要
本发明公开了一种倾斜层状粘弹性介质中波场正演模拟方法，该方法针对地质模型为含倾斜界面的粘弹性层状介质，将点源激发的球面波分解为平面波，利用矢量波动方程不依赖于坐标系这一性质，在固定坐标系和随倾斜界面变化的动坐标系下交替地讨论波的传播。首先由传统的反射和透射系数推导出单个倾斜界面上平面波的反射和透射系数，得到该界面上的反射及透射波；然后递推求得平面波经过多个倾斜界面时的反射和透射系数。最后由传播后的各平面波合并得到点源激发波场，合并时采用了快速的振荡积分计算方法和一条适合粘弹性介质的积分路径。
文档编号G01V1/28GK103149586SQ20131004438
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者高静怀, 汪超, 王大兴 申请人:西安交通大学