起伏地表条件下变网格正演模拟

摘要

地震勘探的前缘正逐步向复杂地表地区转移,常规的处理和解释方法对上述复杂起伏地表已经不再适用。为了更好地解决勘探开发难题,须密切研究起伏地表条件下介质地震波正演模拟,对于起伏地表条件下的地质构造进行正演模拟,可从数值模拟结果中认识、分析地震波波场特征及地震波传播规律等,更好地指导后续的地震勘探。
　　 起伏地表条件下正演模拟关键是处理好两个问题:一是合理选取起伏地表的弹性波动方程的离散方法;二是对自由边界如何实现地表处应力为零的边界条件,采用优化的处理方法。本文从上述两个问题出发,首先是针对起伏地表条件下自由边界的处理,本文研究了将真空法和广义虚像法相结合来处理该边界的方法,在起伏地表处不是直接处理正应力,而是对切应力直接采样,使其效率有一定的提高;再是采用弹性波交错网格有限差分来离散弹性波方程,还引入了变网格来提高起伏地表正演模拟的效率,对地表局部网格加密处理,地表局部网格步长较小,同时相对全局精细网格差分明显提高效率,节省了计算内存。采用高阶交错网格差分模拟,靠近边界时采用逐步降阶处理,在边界处实现自由边界条件。
　　 模拟实验表明得出以下结论,1、地表起伏会引起瑞雷面波、体波之间的相互转化,同时会产生大量的散射P和散射S及散射面波等。此外对地表的阶梯状近似,在地表处会产生“阶梯状毛刺”噪音,对于起伏剧烈的模型该噪音极大地影响了地震资料的信噪比;2、当地表起伏函数较为简单,地下地层相对不太复杂时,变网格无论是炮记录精度还是节省时间和内存上都是优选:但地表复杂地下复杂时,要根据研究需要优化方法。