基于煤层的改进的旋转交错网格有限差分数值模拟

摘要

煤层相对于地震子波来说较薄,通常表现强各向异性,煤矿开采中通常会形成采空区、塌陷等特殊地质体,这些问题的存在可能导致煤层采空区数值模拟不稳定,增加地震波数值模拟的难度;煤层数值模拟的计算量大、计算速度慢也是制约数值模拟技术发展的重要因素。为提高煤层采空区地震数值模拟的精度和效率,本文将改进的真空法引入旋转交错网格有限差分中,并将并行计算与任务并行相结合进行计算;确保数值模拟方法可以应用于不同层间弹性参数差异较大的地质模型,并充分利用处理器资源加快计算速度,提高并行应用的性能。论文建立各向异性煤层模型,通过数值模拟,分析采空区有无塌陷模拟的合成地震记录与波场快照的区别,结果表明使用本文提出的方法能准确对采空区进行数值模拟,并达到较高的加速比和并行效率。这一研究成果将进一步推进煤田各向异性地震勘探技术,为煤田地震参数反演提供数据,为煤矿灾害预测打下基础。