[發明專利]有限差分模擬彈性波全波形反演方法和裝置

在審

• 申請號: 202011239881.4
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN114460640A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 郭振波;孫鵬遠;黃少卿;姚雪峰;李建峰;李斌
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 薛平;周曉飛

1.一種有限差分模擬彈性波全波形反演方法，其特征在于，包括：

根據縱橫波速度模型，確定速度-擬應力彈性波動方程的縱橫波差分參數；所述速度-擬應力彈性波動方程的縱橫波差分參數，包括：縱橫波有限差分離散格式，縱橫波差分系數，縱橫波穩定性條件，縱橫波頻散條件，初始條件，邊界條件；

采用GPU共享內存優化策略，結合速度-擬應力彈性波動方程的縱橫波差分參數，建立速度-擬應力彈性波動方程，進行時間四階精度有限差分模擬，獲得時間四階精度有限差分模擬結果；

根據時間四階精度有限差分模擬結果和速度-擬應力彈性波動方程，進行時間域彈性波全波形反演，確定縱橫波速度模型。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下方式，確定縱橫波有限差分離散格式：

其中，為縱波有限差分離散格式；為橫波有限差分離散格式；α為縱波速度；β為橫波速度；u為待差分波場變量，r,φ∈{x,z}，并且r≠φ；h_r表示沿著空間r方向的空間網格步長，N_r表示沿空間r方向的單邊差分格式長度；u中的下標r表示沿著差分方向的網格點，u中的上標φ表示非差分軸向的網格點；c表示差分系數，其上標之一r表示差分沿著r方向，p表示差分系數由縱波速度計算，其另一上標s表示差分系數由橫波速度計算。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下方式，確定縱橫波差分系數：

其中，c表示差分系數；在網格比γ_r,p＝αΔt/h_r時，通過上式獲得縱波差分系數，其中Δt表示二階中心差分近似時間偏導數所使用的時間步長；相應地，將上式中γ_r,p相應替換為網格比γ_r,S＝βΔt/h_r即可獲得橫波差分系數；α為縱波速度；β為橫波速度；m為軸向差分系數次序索引，n為上式求和引入的變量。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下方式，確定縱波穩定性條件：

其中，r＝x,z；α為縱波速度；h_x為x軸向網格間距，h_z為z軸向網格間距；

按照如下方式，確定橫波穩定性條件：

其中，r＝x,z；β為橫波速度；h_x為x軸向網格間距，h_z為z軸向網格間距。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下方式，確定縱波頻散條件：

其中，α為縱波速度；max{·}表示選取最大值，f₀是子波的主頻，N是某一差分精度下所允許的最小波長的最少采樣點數；

按照如下方式，確定橫波頻散條件：

如下方式，β為橫波速度；max{·}表示選取最大值，f₀是子波的主頻，N是某一差分精度下所允許的最小波長的最少采樣點數。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下方式，確定初始條件：

其中，v＝[v_x v_z]^T；τ＝[τ₁₁₁ τ₁₁ τ₁₂ τ₂₂]^T，τ₁₁₁；τ₁₁，τ₁₂，τ₂₂表示質點的應力分量；s(r₀)表示震源函項，f(t)表示震源函數。