[發(fā)明專利]一種海底節(jié)點地震資料上下行波場數(shù)值模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711475324.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108181652B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童思友;陳明;李林偉;王杰;高航
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京匯捷知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明公開了一種海底節(jié)點地震資料上下行波場數(shù)值模擬方法，包括以下步驟：設(shè)計海洋勘探的速度模型和海底節(jié)點的觀測系統(tǒng)以及相關(guān)的地球物理參數(shù)；通過聲波波動方程交錯網(wǎng)格有限差分正演模擬；得到壓力分量波場和速度分量波場v；對壓力分量與速度分量做振幅、相位的匹配，對于正演數(shù)據(jù)，求取每一道最大振幅比a，將系數(shù)乘以速度分量，上行波記錄和下行波記錄。該方法適應(yīng)了當(dāng)今海底節(jié)點地震資料研究的大趨勢，對海底節(jié)點的波場研究具有現(xiàn)實意義和實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋地球物理地震探勘技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種海底節(jié)點地震資料上下行波場數(shù)值模擬方法。

背景技術(shù)

隨著海底節(jié)點技術(shù)的興起，多波多分量的波場特征研究越來越受到地球物理學(xué)家的關(guān)注。現(xiàn)階段的海底節(jié)點波場正演模擬大多關(guān)注于三分量波場的研究，包括P分量、Z分量和水平分量。然而現(xiàn)階段上下行波場的研究已經(jīng)成為海底節(jié)點地震資料研究的重點，現(xiàn)階段已有的正演模擬軟件中，大多數(shù)服務(wù)于單炮記錄的整個波場模擬，在整個波場記錄的基礎(chǔ)上通過特定的數(shù)學(xué)手段實現(xiàn)上下行波波場分離，分離的效果與波場記錄的復(fù)雜程度、應(yīng)用的數(shù)學(xué)手段有關(guān)，但無法實現(xiàn)簡單高效。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對已有的正演模擬軟件無法簡單高效地滿足上下行波波場分離，為上下行波研究提供技術(shù)前提的問題，提供了一種海底節(jié)點地震資料上下行波場數(shù)值模擬方法，該方法適應(yīng)了當(dāng)今海底節(jié)點地震資料研究的大趨勢，對海底節(jié)點的波場研究具有現(xiàn)實意義和實用價值。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種海底節(jié)點地震資料上下行波場數(shù)值模擬方法，包括以下步驟：

步驟1、設(shè)計海洋勘探的速度模型；

步驟2、通過聲波波動方程交錯網(wǎng)格有限差分正演模擬；

步驟3、得到壓力分量波場和速度分量波場，壓力分量波場P＝P_x+P_z；速度分量波場為v＝vx+vz；

步驟4、對壓力分量與速度分量做振幅、相位的匹配，得到上行波記錄和下行波記錄。

進(jìn)一步地，所述海洋勘探的速度模型如下：海底深度450m，自上而下依次設(shè)置有第一層速度、第二層速度和第三層速度；所述第一層海水速度1500m/s，第二層海水速度2000m/s，第三層海水速度2500m/s，檢波器在海底，炮點在海面，網(wǎng)格間距3m，采樣率0.5ms，記錄長度2s。

進(jìn)一步地，所述步驟2中的通過聲波波動方程交錯網(wǎng)格有限差分正演模擬具體為：

可壓縮流體中的標(biāo)量聲波方程為：

其中，P代表壓力，C代表聲波的速度，t是旅行時，而對于二維速度-深度模型有：

其中，x表示橫向坐標(biāo)，z則表示縱向坐標(biāo)，由牛頓第二定理得：

其中，ρ表示密度，v_x、v_z分別為x、z方向的速度分量；

將式(2)、(3)代入(1)中，因為求導(dǎo)結(jié)果與順序無關(guān)，則可得到：

其中，v表示速度；

等式(4)兩邊同時對時間積分，得：故地震波傳播規(guī)律能近似地用一階速度-應(yīng)力聲波方程組表達(dá)：