基于辛-谱元-FK混合方法的保结构远震波场模拟          下载免费PDF全文

李冰非  董兴朋  李小凡  司洁戈 《地球物理学报》2019,62(11):4339-4352

远震全波形层析成像能获得研究区域下方岩石圈乃至地幔过渡带高分辨率速度结构,是研究地球深部构造与动力学过程的有效工具.该类方法需以高精度及长时程远震波场正演模拟为基础,这为设计高精度长时程稳定的正演算法带来了挑战.在此背景之下,本文提出了一种适用于远震波场模拟的保结构算法.该方法采用谱元法（SEM）对研究区域进行空间离散,在不考虑耗散项情况下,将空间离散后的常微分方程变换为哈密顿系统形式,采用保辛分部龙格-库塔方法数值求解.在三级保辛分部龙格-库塔算法基础上添加额外空间离散项,得到修正辛算法.本文将该时间-空间全离散形式称为修正辛-谱元法（SSEM）,并将SSEM算法与频率波数域（FK）方法结合,发展了可模拟高频远震波场在局域模型内传播的SSEM-FK混合方法.该方法结合了FK方法模拟层状介质中平面波传播的高效性和SSEM计算复杂介质中弹性波传播的精确性.数值实验表明,SSEM-FK能够准确模拟高频远震波场在研究区域内的传播,结合该方法在计算效率上的优势,可为高效、高精度的远震全波形层析成像打下基础.  相似文献   

龙马溪组页岩数字岩心LSM-RVM数值建模方法研究及TOC含量影响分析          下载免费PDF全文

刘宁  符力耘  曹呈浩  刘建林 《地球物理学报》2020,63(7):2774-2785

页岩气储层中含有大量有机碳(TOC),其丰度与成熟度对页岩力学特性有重要影响.建立包含TOC的精细数值模型,将有助于探索页岩微结构与矿物组分含量对等效弹性模量的作用程度,是“甜点区”预测的重要理论基础.本文提出了一种离散数值建模方法,基于高精度成像技术,采用晶格弹簧-随机孔隙耦合模型(LSM-RVM)模拟包含多种矿物组分及不同成熟度干酪根的数字岩心,分析TOC成熟度及含量对弹性参数的影响.在该模型中,参数设置(数值阻尼与加载应变速率)至关重要,选取不当会对计算精度造成一定影响.研究结果表明,LSM-RVM能够生成符合TOC及多种矿物实际分布特征的数值模型,是一种精细数值建模方法.  相似文献   

龙马溪组页岩数字岩心动态法弹性等效数值建模          下载免费PDF全文

简世凯  符力耘  王志伟  韩同城  刘建林 《地球物理学报》2020,63(7):2786-2799

数字岩心是计算岩石弹性性质的一类常用方法.龙马溪组页岩具有多矿物构成、复杂微结构和强非均质等特征,常规岩石物理的弹性等效解析建模局限性较大,目前流行的静态数值等效建模方法的精度有限.本文基于高分辨率的页岩数字岩心数据,采用多阈值分割方法将数字岩心分解为黏土、石英、孔隙、TOC、长石类、黄铁矿类等六种矿物类型;利用矿物组分等效模量法计算各类矿物的弹性模量;采用二元函数分水岭方法表征不同压力下的岩石孔隙变形和颗粒接触关系变化;通过取向分布函数(ODF)定量分析矿物颗粒展布造成的各向异性特征.最后基于Biot孔弹方程,采用不分裂卷积完全匹配层(CPML)旋转交错网格有限差分法模拟不同压力下弹性波在数字岩心中的传播.以未加压的数字岩心为参考模型,计算不同压力下弹性波走时的平均时间差,进而估算各压力点的数字岩心等效速度.与该岩心样品的超声实验测量速度比较,动态法数值计算结果略偏高,据此校正数值计算过程中表征岩石微结构及颗粒接触关系随压力变化的二元函数,有效改善动态法弹性等效数值建模精度.  相似文献   

二维弹性多波时空域高斯束偏移方法          下载免费PDF全文

胡自多  吕庆达  韩令贺  刘威  黄建平  杨继东  李振春 《地球物理学报》2020,63(2):652-665

随着我国勘探开发难度逐步增大,勘探目标开始向裂缝油气藏、岩性油气藏等复杂探区转移,研究高精度、适应性强的多波多分量深度偏移算法在后续的地震解释、属性分析及储层预测中具有重要意义.针对多波多分量地震数据,本文提出了一种二维弹性波时空域高斯束偏移方法.时空域高斯束沿中心射线传播时能够面向成像目标描述局部波场,且对振幅和频率可调制的Gabor基函数有天然的适应性,因而将基于Gabor分解的子波重构方法应用于震源波场构建,从而得到任意点源函数产生的时空域高斯束波场.该方法由于直接在时间域进行计算,可以避开频率域中出现的假频和边缘截断效应等问题.基于各向同性弹性波动方程的Kirchhoff-Helmholtz积分解,利用矢量时空域高斯束传播算子构建格林函数和格林位移张量,并结合上行射线追踪策略,实现了检波点波场的反向延拓.针对矢量波成像问题,本文借鉴弹性波逆时偏移方法从矢量延拓波场中分离出纯纵波分量和纯横波分量,进而采用修改后的内积成像条件产生具有明确物理意义的PP、PS成像结果,避免了转换波成像的极性反转问题.最后利用简单两层模型和不含盐体构造的部分Sigsbee2a模型的成像结果,并将其与应用近似纵横波成像条件、标量和矢量势成像条件的偏移剖面进行对比,验证了本文方法的正确性和有效性.  相似文献   

Study the elastic properties and the anisotropy of rocks using different machine learning methods     

Tuan Nguyen-Sy  Quy-Dong To  Minh-Ngoc Vu  The-Duong Nguyen  Thoi-Trung Nguyen 《Geophysical Prospecting》2020,68(8):2557-2578

This paper aims to demonstrate that the elastic stiffnesses and the anisotropic parameters of rocks can be accurately predicted from geophysical features such as the porosity, the density, the compression stress, the pore pressure and the burial depth using relevant machine learning methods. It also suggests that the extreme gradient boosting method is the best method for this purpose. It is more accurate, extremely faster to train and more robust than the artificial neural networks and the support vector machine methods. Very high R-squared scores was obtained for the predicted elastic stiffnesses of a relevant dataset that is available in the literature. This dataset contains different types of rocks, and the values of the features are in large ranges. An optimal set of parameters was obtained by considering an appropriate sensitivity analysis. The optimized model is very easy to implement in Python for practical applications.  相似文献   

Ice response to an underwater body moving in a frozen channel     

《Applied Ocean Research》2019

Strains in the ice cover of a frozen channel, which are caused by a body moving under the ice at a constant speed along the channel, are studied. The channel is of rectangular cross section, the fluid in the channel is inviscid and incompressible. The ice cover is modeled by a thin viscoelastic plate clamped to the channel walls. The underwater body is modeled by a three-dimensional dipole. The intensity of the dipole is related to the speed and size of the underwater body. The problem is considered within the linear theory of hydroelasticity. For small deflections of the ice cover the velocity potential of the dipole in the channel is obtained by the method of images without account for ice deflection in the leading order. The problem of a dipole moving in the channel with rigid walls provides the hydrodynamic pressure on the upper boundary of the channel, which corresponds to the ice cover. This pressure distribution does not depend on the deflection of the ice cover in the leading approximation. The deflections of ice and the strains in the ice cover are independent of time in the coordinate system moving together with the dipole. The problem is solved numerically using the Fourier transform along the channel, the method of normal modes across the channel, and the truncation method for resulting infinite systems of linear equations. It was revealed that the strains in the ice strongly depend on the speed of the dipole with respect to the critical speeds of the hydroelastic waves propagating along the frozen channel. The width of the channel matters even it is much larger than the characteristic length of the ice cover.  相似文献   

裂隙介质的等效弹性模量          下载免费PDF全文

阮爱国  周民都 《地震工程学报》2000,22(4):407-413

详细推导了弹性场的Eshelby椭球包体理论,在此基础上推导了裂隙等效弹性模量的一阶近似式（Hudson公式）。目的有二,一是填补国内献中有关该方面研究的空白;二是阐明有关公式的来龙去脉及物理意义,便于正确的应用。  相似文献   

东昆仑活动断裂带大地震之间的弹性应力触发研究   总被引：9，自引：1，他引：9       下载免费PDF全文

万永革  沈正康  甘卫军  齐福荣 《地震工程学报》2003,25(1):1-7

1937年以来沿青藏高原北部东昆仑断裂带发生了5个Ms≥7的地震：1937年Ms7．5花石峡地震，1963年Ms7．1都兰地震，1973年Ms7．3玛尼地震，1997年Mw7．5玛尼地震和2001年Mw7．8昆仑山口西地震。研究了大地震之间的应力转移和断层相互作用，计算了弹性半空间介质中地震断层措动在后续地震破裂面上产生的库仑破裂应力变化。结果表明，前面4个地震均造成后续地震的库仑破裂应力增加，有利于后续地震的发生。昆仑山口西地震之后应力变化场的计算表明东昆仑断裂中段的东大滩一西大难段的库仑破裂应力显增加，变化值达0．006～0．02MPa，预示看这一地区地震危险性的增加。  相似文献