[发明专利]一种地下裂缝地震散射响应特征模拟方法

摘要

本发明涉及一种地下裂缝地震散射响应特征正演模拟方法，其特征在于，该方法通过求解lippmann‑schwinger方程的理论解，得到背景波场与散射波场的解析式，在此基础上构建格林函数积分算子。利用薄板近似和小角度近似条件的推导三维地震波向前传播的总波场和背向散射场相屏传播算子。采用变网格对地下裂缝介质模型的剖分采用不同的网格间距，在含有小尺度裂缝和孔洞的非均匀区域采用精细网格进行剖分建立可变网格格林函数积分正演算法。本发明可模拟地下裂缝引起的地震散射波场特征，指导地震识别孔、洞和裂缝等油气储集空间。

主权项

1.一种地下裂缝地震散射响应特征正演模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：确定地面激发点的位置，并加载震源子波；步骤2：将震源信号变换到频率‑波数域，并将其作为入射波场u0(x,y,z；ω)，以地下裂缝介质的背景速度作为传播速度，利用散射波传播方程(1)和(2)计算前向散射场Uf(z1)和背向散射场Ub(z1)：式中，x、y和z为笛卡尔坐标系的坐标轴；i为虚数单位；ω为角频率；u₀为背景波场；k₀为背景波数；k_x、k_y和k_z为x、y和z方向的波数，且△z为沿垂直方向将地下裂缝介质模型划分为等厚的薄板厚度；△s为薄板间的水平慢度扰动量；F_x,y和分别为傅里叶正变换和反变换算子；步骤3：将背向散射场Ub(z1)暂时存放，用uf(z1)＝u0(z1)+Uf(z1)作为新的入射波场，利用散射波传播方程(1)和(2)计算下一层的前向散射场Uf(z2)和背向散射场Ub(z2)，继续将背向散射场Ub(z2)暂时存放；其中，u0(z1)为上层地下裂缝介质背景波场，Uf(z1)为上层地下裂缝介质前向散射场；步骤4：当计算到地下裂缝介质模型的加密边界时，横向上利用插值原理将常规网格波场插值到精细网格中，纵向上分割常规网格，按照波场延拓的思想进行逐层延拓；波场由常规网格插值得到精细网格的算法为：波场由精细网格转换到常规网格的算法为：式中，k为横向加密的倍数；i为常规网格点次序；j为精细网格点次序；n为常规网格点数；Uknki为精细网格的波场；Uni为常规网格中第i个点的波场值；Uknki+j为ki+j点在精细网格中的波场；Uknk(i+1)为k(i+1)点在精细网格中的波场；步骤5：重复进行步骤3，直到地下裂缝介质模型的加密边界，此时横向上将精细网格波场转换到常规网格中，纵向上按照波场延拓的思想在常规网格中进行逐层延拓；步骤6：重复步骤5，至到地下裂缝介质模型的底部；从地下裂缝介质模型的底部开始，使用最后一层计算出的背向散射场Ub(zn)作为入射场，利用式(2)计算向后传播的背向散射场Ubf(zn‑1)；步骤7：利用向后传播的背向散射场Ubf(zn‑1)叠加上前面保留下来的n‑1层的背向散射场作为新的入射波场，利用式(2)计算向后传播的前向散射场；步骤8：重复步骤3～7，直到到达地下裂缝介质模型的接受位置，将波场变换到时间‑空间域，并且记录下来即可得到接收地下裂缝地震散射记录。