[發(fā)明專利]標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的穩(wěn)定性條件數(shù)值解的計(jì)算方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410419958.4
• 申請(qǐng)日: 2014-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN105447211B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖云飛;姜宇東;白俊雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 朱繪;張文娟

本發(fā)明公開了一種標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的穩(wěn)定性條件數(shù)值解的計(jì)算方法及系統(tǒng)，方法包括：構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型；確定模型有限差分解的穩(wěn)定性條件的狀態(tài)傳遞矩陣；獲取多組參數(shù)集，并使每組參數(shù)集中包括第一彈性體的彈性系數(shù)、第二彈性體的彈性系數(shù)、阻尼器的黏滯系數(shù)、頻率和介質(zhì)密度；在設(shè)定空間差分精度和空間網(wǎng)格步長(zhǎng)下，依次利用各組參數(shù)集并通過計(jì)算機(jī)計(jì)算使?fàn)顟B(tài)傳遞矩陣的特征值的模小于1的時(shí)間步長(zhǎng)；確定時(shí)間步長(zhǎng)為數(shù)值解。本發(fā)明能定量化確定更符合實(shí)際黏彈介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型數(shù)值模擬的時(shí)間步長(zhǎng)，確定時(shí)間步長(zhǎng)后可確保基于標(biāo)準(zhǔn)線性固體黏彈介質(zhì)數(shù)值模擬的順利完成，保證效率，節(jié)約成本，最終運(yùn)用模擬結(jié)果解決實(shí)際地震勘探中的地質(zhì)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地震勘探基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的有限差分解的穩(wěn)定性條件數(shù)值解的計(jì)算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地震數(shù)值模擬是地震勘探和地震學(xué)的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是了解復(fù)雜介質(zhì)中地震波傳播規(guī)律的重要工具，其作用貫穿于整個(gè)地震采集、處理和解釋中。隨著地震勘探開發(fā)的深入，常規(guī)的彈性介質(zhì)理論難以滿足實(shí)際介質(zhì)需求。地震波在實(shí)際地層中傳播時(shí)，能量和相位都發(fā)生改變，直接影響地震資料的分辨率，實(shí)際地層表現(xiàn)出一定的黏彈特性，因此通過對(duì)黏彈介質(zhì)中的地震波進(jìn)行數(shù)值模擬，來研究和分析地震波傳播過程中的衰減特征，對(duì)實(shí)際地震資料分辨率的提高非常有意義。但是確保黏彈介質(zhì)數(shù)值模擬穩(wěn)定(即時(shí)間步長(zhǎng)的確定)是一個(gè)急需解決的問題，這關(guān)系到模擬算法的成敗，也關(guān)系到模擬效率的高低。

目前主要運(yùn)用黏彈固體模型來表征實(shí)際介質(zhì)的粘滯特性，應(yīng)用最廣的黏彈固體模型主要包括：Kelvin-Voigt固體模型、Maxwell固體模型和標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型(也稱為標(biāo)準(zhǔn)線性黏彈固體模型)。其中，Kelvin-Voigt固體模型不能考慮應(yīng)力作用下應(yīng)變的突然變化，也不能表示應(yīng)力消失后的剩余應(yīng)變，Maxwell固體模型不具備蠕變特征，兩者都不足以描述大多數(shù)黏彈介質(zhì)的特征，但是標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型可以同時(shí)考慮具備應(yīng)變突然變化和剩余應(yīng)變及蠕動(dòng)特征，因此，標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型能更加全面表征實(shí)際地層的黏彈特性，相比較而言更符合實(shí)際情況，所以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的黏彈介質(zhì)數(shù)值模擬是非常有必要的。

現(xiàn)有技術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的黏彈介質(zhì)數(shù)值模擬主要是全三維、全波場(chǎng)的模擬，此種方法的計(jì)算量非常大，從而產(chǎn)生的費(fèi)用(主要體現(xiàn)在電力、存儲(chǔ)設(shè)備、人力等資源的消耗)是巨大的，數(shù)值模擬的效率低，因此有必要提供一種計(jì)算方法定量化地給出標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型數(shù)值模擬時(shí)間步長(zhǎng)(即標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的有限差分解的穩(wěn)定性條件數(shù)值解)，從而更高效、更成功地指導(dǎo)數(shù)值模擬的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中采用全三維、全波場(chǎng)的模擬方法產(chǎn)生的費(fèi)用高、數(shù)值模擬效率低的缺陷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的穩(wěn)定性條件數(shù)值解的計(jì)算方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的穩(wěn)定性條件數(shù)值解的計(jì)算方法，包括：

構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型，并使所述標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型包括彼此串聯(lián)的第一彈性體和第二彈性體、以及與所述第一彈性體并聯(lián)的阻尼器；

確定所述標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型有限差分解的穩(wěn)定性條件的狀態(tài)傳遞矩陣；

獲取多組參數(shù)集，并使每組參數(shù)集中包括所述第一彈性體的彈性系數(shù)、所述第二彈性體的彈性系數(shù)、所述阻尼器的黏滯系數(shù)、頻率和介質(zhì)密度；

在設(shè)定的空間差分精度和空間網(wǎng)格步長(zhǎng)下，依次利用各組所述參數(shù)集并通過計(jì)算機(jī)計(jì)算使得所述狀態(tài)傳遞矩陣的特征值的模小于1的時(shí)間步長(zhǎng)；

確定計(jì)算得出的時(shí)間步長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型的穩(wěn)定性條件數(shù)值解。

優(yōu)選的是，所述確定所述標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型有限差分解的穩(wěn)定性條件的狀態(tài)傳遞矩陣包括：