本申請涉及地震勘探領(lǐng)域，特別是涉及一種考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、地震勘探的核心內(nèi)容是構(gòu)建符合實(shí)際的介質(zhì)模型以及可以準(zhǔn)確描述地震波在介質(zhì)中的傳播模型。實(shí)際的地球介質(zhì)往往包含非完全彈性和多相態(tài)等特征。無論是天然介質(zhì)還是人造介質(zhì)，其內(nèi)部均無法避免各種復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的存在。介質(zhì)內(nèi)部存在的各種精細(xì)微結(jié)構(gòu)導(dǎo)致介質(zhì)的物性變化極其復(fù)雜，進(jìn)而使介質(zhì)具有很強(qiáng)的空變性和非均質(zhì)特征。介質(zhì)內(nèi)部的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的非均質(zhì)性，對宏觀地震波場的影響是不可忽略的。例如，對于海底地震波而言，海底沉積物的物性特征和空間分布，深刻影響著海底地震波的傳播特性。同時(shí)，近年來，隨著人類對地球探索的不斷深入，加上計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量和計(jì)算效率的飛速發(fā)展，使得精細(xì)地震技術(shù)的發(fā)展越來越受到重視。學(xué)者們越來越關(guān)注介質(zhì)復(fù)雜構(gòu)造及其內(nèi)部的孔隙、裂縫和填充物對地震波傳播的影響，進(jìn)而尋求更加貼合物理實(shí)際的波傳播模型，為實(shí)現(xiàn)更高精度的成像和反演奠定理論基礎(chǔ)。

2、在經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論框架下，對材料點(diǎn)的應(yīng)力描述，只用位移的一階導(dǎo)數(shù)，也就是應(yīng)變，并不涉及位移的高階導(dǎo)數(shù)。正是由于這種運(yùn)動(dòng)學(xué)場的限制，使得經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論并不總能充分描述介質(zhì)的非均質(zhì)性。而且，當(dāng)應(yīng)力和/或應(yīng)變場中的奇點(diǎn)出現(xiàn)在介質(zhì)中的微缺陷(微孔隙/微裂隙/微孔洞)附近時(shí)，無法很好的正則化或者平滑應(yīng)力和/或應(yīng)變場中的奇點(diǎn)。除此之外，對于波場中的變形局部化區(qū)域，在經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論框架下，數(shù)值模擬時(shí)也會(huì)存在數(shù)學(xué)表達(dá)的適定性損失和病態(tài)的網(wǎng)格依賴性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法、設(shè)備及介質(zhì)，在對廣義波動(dòng)方程進(jìn)行解耦分離的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對考慮介質(zhì)內(nèi)精細(xì)微結(jié)構(gòu)相互作用的矢量地震波場的高效準(zhǔn)確地分離。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，包括：

4、在修正偶應(yīng)力理論下，結(jié)合高階力矩平衡關(guān)系及介質(zhì)特征尺度參數(shù)，構(gòu)建廣義波動(dòng)方程；所述介質(zhì)特征尺度參數(shù)用于表征介質(zhì)微結(jié)構(gòu)特性；

5、基于地震波場模擬任務(wù)，構(gòu)建對應(yīng)的介質(zhì)參數(shù)模型集及任務(wù)觀測系統(tǒng)；所述介質(zhì)參數(shù)模型集包括縱波速度模型、橫波速度模型、密度模型及介質(zhì)特征尺度參數(shù)模型；所述任務(wù)觀測系統(tǒng)內(nèi)包括震源位置、震源類型、震源主頻及檢波點(diǎn)位置；

6、根據(jù)所述介質(zhì)參數(shù)模型集及所述任務(wù)觀測系統(tǒng)，對所述廣義波動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值模擬，以得到考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的矢量地震波場；

7、基于地震縱波與地震橫波的偏振特性，分別利用散度算子和旋度算子對所述矢量地震波場進(jìn)行解耦分離，以得到對應(yīng)的縱波波場和橫波波場。

8、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法。

9、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法。

10、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請公開了以下技術(shù)效果：

11、本申請?zhí)峁┝艘环N考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法、設(shè)備及介質(zhì)，基于修正偶應(yīng)力理論，通過引入位移的高階空間導(dǎo)數(shù)項(xiàng)(即高階力矩平衡關(guān)系)和反映介質(zhì)微結(jié)構(gòu)特性的介質(zhì)特征尺度參數(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)了描述介質(zhì)內(nèi)微結(jié)構(gòu)相互作用所導(dǎo)致的非均質(zhì)性對地震波傳播影響的能力，為復(fù)雜構(gòu)造的介質(zhì)物性信息解釋提供了一種全新的研究思路，通過方程推導(dǎo)最終得到修正偶應(yīng)力理論下的廣義波動(dòng)方程。然后，根據(jù)介質(zhì)參數(shù)模型集及任務(wù)觀測系統(tǒng)，對廣義波動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值模擬得到考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的矢量地震波場，再分別利用散度算子和旋度算子對矢量地震波場進(jìn)行解耦分離，高效得到更為準(zhǔn)確的縱波波場和橫波波場，不僅有助于分析多分量波場各類型波的傳播機(jī)制，還可以利用分離得到的縱橫波分別進(jìn)行成像，避免縱波和橫波耦合導(dǎo)致的串?dāng)_噪聲，進(jìn)而提高成像精度和物理可解釋性。綜上，本申請實(shí)現(xiàn)了在修正偶應(yīng)力理論下考慮介質(zhì)內(nèi)微結(jié)構(gòu)相互作用的地震波場模擬與分離。

技術(shù)特征：

1.一種考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，其特征在于，所述考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，其特征在于，在修正偶應(yīng)力理論下，結(jié)合高階力矩平衡關(guān)系，構(gòu)建廣義波動(dòng)方程，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，其特征在于，所述應(yīng)力張量與偶應(yīng)力張量滿足的平衡方程為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，其特征在于，所述廣義波動(dòng)方程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，其特征在于，根據(jù)所述介質(zhì)參數(shù)模型集及所述任務(wù)觀測系統(tǒng)，對所述廣義波動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，采用的計(jì)算方法為：有限差分法或有限元法。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，其特征在于，所述散度算子及所述旋度算子的函數(shù)表達(dá)式分別為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，其特征在于，所述考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法，還包括：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的波場分離方法、設(shè)備及介質(zhì)，涉及地震勘探領(lǐng)域，方法包括：在修正偶應(yīng)力理論下，結(jié)合高階力矩平衡關(guān)系及介質(zhì)特征尺度參數(shù)構(gòu)建廣義波動(dòng)方程；介質(zhì)特征尺度參數(shù)用于表征介質(zhì)微結(jié)構(gòu)特性；基于地震波場模擬任務(wù)，構(gòu)建對應(yīng)的介質(zhì)參數(shù)模型集及任務(wù)觀測系統(tǒng)，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)值模擬，以得到考慮介質(zhì)微結(jié)構(gòu)相互作用的矢量地震波場；基于地震縱波與地震橫波的偏振特性分別利用散度算子和旋度算子對所述矢量地震波場進(jìn)行解耦分離，以得到對應(yīng)的縱波波場和橫波波場。本發(fā)明在對廣義波動(dòng)方程進(jìn)行解耦分離的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對考慮介質(zhì)內(nèi)精細(xì)微結(jié)構(gòu)相互作用的矢量地震波場的高效準(zhǔn)確地分離。

技術(shù)研發(fā)人員：王之洋,陳朝蒲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：王之洋
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26