[发明专利]复杂含流体粘弹性地层建模及其地震波场数值模拟方法

权利要求书

1.一种复杂含流体粘弹性地层地震波场数值模拟方法，包括以下步骤：

(1)依据测井资料、岩心在实际温压条件下的实验室测量结果，获得含流体岩石物理建模所需参数，包括：岩石的孔隙度、密度和基质体积模量、干岩石骨架的体积模量和剪切模量、流体的饱和度，并计算岩石中混合流体的等效体积模量和密度；

(2)利用上述含流体岩石物理建模所需参数，计算低频极限情况下含流体岩石的等效体积模量K₀和低频极限相速度V₀；

(3)利用含流体岩石的粘弹性频散特征参数Q_c和ω_c，建立高频极限相速度V_∞、松弛系数和粘滞系数υ的解析计算公式：

(4)建立含流体粘弹性地层的全频带相速度V(ω)解析计算公式，其中ω表示频率：

(5)获得全频带相速度、松弛系数和粘滞系数后，按以下步骤实现复杂含流体粘弹性地层的地震波场数值模拟：

①输入频率为ω_n时的震源波场S(ω_n)，ω_n＝n×dω，dω为频率采样间隔，频率采样序号n∈[0,N]，N为最大频率采样序号；Δz为深度采样间隔，深度z_i＝i·Δz，深度采样序号i∈[0,I]，I为最大深度采样序号；令

U(z₀,ω_n)＝S(ω_n)

其中，z₀表示初始深度，即深度采样序号i＝0时的深度；

②从初始深度z₀开始，计算深度为z_i、频率为ω_n的地震波场U(z_i,ω_n)，建立深度为z_i+1处的地震背景波场U₀(z_i+1,ω_n)和地震散射波场U_s(z_i+1,ω_n)的解析计算公式：

其中：k_z是频率ω_n、频率为ω_n时的相速度V(ω_n)、松弛系数粘滞系数υ和x方向的波数k_x的复函数；Δf(z_i)为深度z_i处的地震波场摄动作用项；F_x{·}和分别表示在x方向上的正、反傅里叶变换；

③按下式计算得到频率为ω_n、深度为z_i+1时的地震波场U(z_i+1,ω_n)：

U(z_i+1,ω_n)＝U₀(z_i+1,ω_n)+U_s(z_i+1,ω_n)

④重复步骤②和③，直至计算至最大深度为z_I，即深度采样序号i＝I时的地震波场U(z_I,ω_n)；

⑤取下一个频率ω_n+1，重复步骤①至④，直至获得频率从ω₀至ω_N的地震波场U(z_I,ω_n)，n∈[0,N]；获得频率域地震波场向量U(ω)为：

U(ω)＝U(z_I,ω_n)，n∈[0,N]

⑥按下式处理频率域地震波场向量U(ω)，得到包含了频散和衰减信息的复杂含流体粘弹性地层地震波场数值模拟结果U(t)：

U(t)＝F^-1[U(ω)]

上式中，t表示时间，F^-1[·]表示反傅里叶变换。