波动方程数值模拟技术及其应用

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1、I波动方程数值模拟技术及其应用作者姓名: 陈睿 专业班级: 2008050603 指导教师: 熊晓军摘 要波动方程数值模拟技术在地震勘探中的应用非常广泛,特别是对于碳酸盐岩这一类重要的油气储集层。本文主要介绍了声学波动方程的基本理论,相位移波动方程数值模拟方法,相位移加插值波动方程数值模拟方法的原理,并且采用相位移加插值的方法进行实际碳酸盐岩模型的数值模拟,根据实际区域的地质剖面猜测初始的地震模型,通过波动方程对该猜测的初始模型进行正演与偏移,再把通过偏移的地震剖面与实际的地震记录剖面对比,反复调整其中的相关参数,更新地质剖面,从而获得更加正确的地质解释模型。对比地质模型与原始的地震资料,从而

2、确定了猜测的正确性,为该地区以后的储层预测、地震资料解释提供了一定的参考价值。综上的论述,本次研究为相同地震、地质条件下礁滩储层的波场特征认识积累了一些经验,为准确地进行礁滩储层预测奠定了一定的基础。关键词:相位移 波动方程 数值模拟 偏移IINumerical Simulation Technology Of Wave Equation And Its ApplicationAbstract:The numerical simulation of wave equation is widely used in seismic exploration.Especially important

3、to carbonate oil and gas reservoir.This paper introduces the basic theory of the acoustic wave equation, the phase shift of the wave equation numerical simulation method, the phase shift plus interpolation wave equation numerical simulation of the principle, and the phase shift plus interpolation, n

4、umerical simulation model of the actual carbonate, according to the geological profile of the actual region to guess the initial seismic model, forward modeling and migration by the wave equation of the initial model, and then offset seismic profiles with the actual seismic record section contrast,

5、which repeatedly adjust the relevant parameters update the geological section, to obtain a more accurate geological interpretation model. Comparing the geological model and the original seismic data, in order to determine the correctness of the speculation, after the regional reservoir prediction, s

6、eismic data interpretation to provide a certain reference value.Comprehensive discourse on this study for the same earthquake, geological conditions, the wave field characteristics of the reef reservoir understanding gained some experience, and laid a foundation for the reef reservoir prediction. Ke

7、ywords:Phase shift Wave equation Numerical Simulation Offset III目 录摘 要 .I第 1章 前 言 .11.1 研究背景及意义 .11.2 研究内容 .11.3 研究方法 .1第 2章 波动方程数值模拟的基本理论 .22.1 声学波动方程的基本理论 .22.1.1 运动方程和应力位移方程 .22.1.2 声学近似方程 .22.2 波动方程数值模拟的方法原理 .42.3 相位移波场延拓方法 .52.4 相位移加插值波场延拓方法 .72.5 点脉冲的实验 .122.5.1 原理 .122.5.2 实际中的问题及其解决办法 .132.5

8、.3 自激自收点脉冲的实验 .15第 3章 碳酸盐岩模型的数值模拟 .163.1 二维模型的建模方法 .163.1.1 二维地质模型描述 .163.1.2 建立地质模型所面临的问题 .183.2 数值模拟的计算流程 .193.3 实例计算 .21结论及建议 .24致谢 .25参考文献 .26成都理工大学 2012 届本科毕业设计(论文)1第 1章 前 言1.1 研究背景及意义波动方程数值模拟技术在地震勘探中的起着重要作用。它是根据已知地下介质结构和物理参数模拟研究地震波在地下介质的传播规律,并计算地面地下的地震记录的一种模拟方法。波动方程数值模拟是建立在弹性或粘弹性和牛顿力学的基础上的双曲型微

9、分方程-地震波传播方程的理论上的。由于地下介质不同,其地震波传播方程也不同。此外,对于蓬勃发展的油气勘探领域,波动方程数值模拟技术日渐成为探明碳酸盐岩这一类油气储集层地下地质情况的重要手段。我国碳酸盐岩分布广泛,厚度大,油气藏丰富,勘探成果也很显著。1975 年任 4 井日产工业油流达千吨,累计探明石油地质储量11.6 亿吨;1987 年在南海北部发现的流花油田,后来成为中国海上最大的油田,石油地质储量 2.33 亿吨;1997 年发现的我国最大的海相油田-新疆塔里木盆地塔河油田,是我国第一个古生界海相亿吨大油田;2000 年鄂尔多斯盆地发现天然气富集区;2005 年四川盆地发现我们最大的整装

10、海相气田普光气田,探明可采储量 4500 亿 m3。1.2 研究内容数值模拟的核心是波场延拓算子的推导求取,因此,本文首先对二维声学波动方程及数值模拟的相关理论进行了简单的介绍,并且对目前使用较多的几种算子:相位移法,相位移加插值法进行了简单的推导,介绍了二维地质模型建模方法,总结出了模型建立的详细流程。最后利用波动方程数值模拟方法对碳酸盐岩实际模型进行数值模拟研究。1.3 研究方法本文采用理论结合实际的研究方法,通过掌握波动方程数值模拟技术的理论,运用相位移加插值模拟方法,重点进行实际碳酸盐岩的数值模拟。其中,以理论指导实践、从实践中归纳总结经验来完善理论为指导思想,本文的研究思路如下图:地

11、震响应特征分析常规地质资料处理声学相移插值法相移法模型正演均方根速度初始层速度模型层速度分析最终层速度模型图 1-1成都理工大学 2012 届本科毕业设计(论文)2第 2章 波动方程数值模拟的基本理论2.1 声学波动方程的基本理论2.1.1运动方程和应力位移方程对于无损耗的,非均匀的固体介质,由牛顿第二定律可得到广义运动方程= (2-1- 22 3 =1 1)式中 的三个分量,它们和等于1,2,3,分别表示x,y,z。其中 u 表示质点位移矢量均为空间(x,y,z)及时间 t 的函数。 为应力,按 的取值共有 9 个应力分量, ,它们也是空间和时间的函数。 为物质的密度。 =( , , )对于各向同性介质,或分区均匀的介质,存在广义胡克定律(2-1- = = +( + )2)此为应力位移

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