起伏地表弹性波数值模拟的不等距差分法:以黄土塬区为例

针对包含复杂近地表及起伏地形的黄土塬区的正演模拟问题,提出一种弹性波不等距差分数值模拟方法。该方法不需要在地表处进行阶梯状离散,且在计算中可以将自由地表边界条件融入不等距差分格式中,能够提高计算效率。采用一个倾斜模型进行模拟,经与特征变量法对比,得到相同的波场,验证了该方法的有效性。对实际复杂黄土塬区模型进行试算,得到其波场快照与地震记录,证明了在复杂黄土塬区的适用性和可能的应用前景。

三维起伏地表条件下地震波走时计算的不等距迎风差分法

三维起伏地表条件下的地震波走时计算技术是研究三维起伏地表地区很多地震数据处理技术的基础性工具.为了获得适应于任意三维起伏地表且计算精度高的走时算法,提出三维不等距迎风差分法.该方法采用不等距网格剖分三维起伏地表模型,通过在迎风差分格式中引入不等距差分格式、Huygens原理及Fermat原理来建立地表附近的局部走时计算公式,并通过在窄带技术中设定新的网格节点类型来获得三维起伏地表条件下算法的整体实现步骤.精度及算例分析表明:三维不等距迎风差分法具有很高的计算精度且能够适应于任意三维起伏地表模型.

用不等距有限差分法及有限元法计算电机的温度场

采用不等距有限差分法及有限元法 ,根据电机的导线及槽形的实际尺寸划分网格 ,把节点尽可能地放在网格的中心 ,能更接近真实情况 ,并可减少节点数。使用 FORTRAN语言编程 。

2D/3D起伏地表多震相地震波走时的因式分解程函方程算法

起伏地表条件的地震波走时计算方法是研究该类地表区地下结构的基础工具。快速行进法和快速扫描法均是基于有限差分求解程函方程而发展起来的地震波走时计算方法,由于震源附近波前曲率较大,这两种算法均存在震源奇异性问题。研究成果表明,对于复杂模型快速行进法的计算效率高于快速扫描法。为此,借鉴快速扫描法解决震源奇异性的思路,采用快速行进法求解因式分解程函方程,从而规避了震源奇异性问题。具体而言,将地震波走时分解为一个距离函数T0与一个走时扰动值T1乘积的形式,通过快速行进法求解T1,并与T0相乘,得到地震波走时;同时,为弥补规则网格迎风差分格式不适用于地表/界面起伏的缺陷,构建了适用于不规则网格的不等距迎风差分格式,进而结合分区多步技术形成了全局多震相地震波走时计算方法。2D和3D数值模拟实例表明,所提算法从根本上解决了快速行进法的震源奇异性问题,显著提高了原算法的计算精度与效率,可精确计算多震相地震波走时。

针对复杂地形的三种地震波走时算法及对比

复杂地形条件下地震波走时算法对于研究复杂地形地区的成像问题有着重要的意义.为了得到精度高且适应于复杂地形的走时算法,首先提出阶梯网格迎风差分法.然后将该方法与不等距网格有限差分法和混合网格线性插值法进行对比研究,得出如下结论:混合网格线性插值法的计算精度最高,但其计算效率最低;阶梯网格迎风差分法的计算精度最低,但其计算效率最高;不等距网格有限差分法的计算精度和计算效率均居中;而究竟选取哪种算法作为给定复杂地形模型的地震波走时算法,应该综合考虑地形的特点、所研究问题对计算精度及计算效率的要求等因素.最后通过一个计算实例验证了三种算法在面对复杂地形、近地表及地下复杂介质等复杂地质条件时均有很好的适应性和稳定性.

基于复程函方程和改进的快速推进法的复旅行时计算方法

直接对复程函方程进行数值求解计算地震波复旅行时存在困难,因为复程函方程融合了复旅行时实、虚两部分。本文结合扰动理论和梯度点积而形成的一种最优化方法,使数值求解复程函方程来计算复旅行时成为可能。为了将这种计算方法应用于弯曲射线,引入了不等距迎风差分法,并提出了改进的多点起算快速推进法的方案,对以弯曲射线为边界的区域进行处理,从而准确求取复旅行时。数值结果表明,本文的计算方法和处理策略是有效的。

复杂地表条件下快速推进法地震波走时计算

为获得计算复杂地表条件下地震波走时的方法,对常规快速推进法(Fast marching method,简写为FMM)做了两点改进:①引入不等距差分格式,用于地表和界面处的局部走时计算;②增加新的网格节点类型,用于实现不规则边界条件下的窄带技术.通过对算法的计算精度、效率及实例的分析可得,算法计算精度高,其中反射波走时计算的精度高于初至波;不会因为处理不规则边界而引入过多额外的计算量;能灵活稳定地处理各种强起伏复杂地形、近地表及地下复杂介质等问题.计算结果满足复杂地表条件下地震波的传播规律.

考虑应力敏感影响的改进Blasingame产量递减分析方法

Blasingame产量递减分析方法,可用于分析变井底压力和变产量条件下的产量递减问题,但Blasingame方法并没有考虑储层应力敏感的影响。本文基于低渗透应力敏感储层渗流特征,建立考虑储层应力敏感影响的定产生产模型,并采用不等距差分的数值方法进行求解,并在计算过程中将定产生产条件转化为内边界条件、显示处理应力敏感对储层渗透率的影响;基于Blasingame方法的无因次变化量,制作应力敏感储层的产量递减曲线图版,并分析了不同条件下的产量变化规律。研究表明,考虑应力敏感的改进Blasingame产量递减曲线,在边界控制流阶段曲线的形态变化互相平行,而随着无因次距离的增加,曲线向下移动;随着应力敏感系数的增加,改进Blasingame产量递减曲线向下移动。实际应用表明,应用改进的Blasingame分析方法,解释结果更符合低渗透、应力敏感储层的开发实际状况。

起伏海面对反射地震偏移成像结果的影响

实际海面受风浪的影响是个随机起伏的复杂曲面.一个随机起伏的自由表面对地震波形成相当复杂的散射,进而影响波场在靶区的二次照明与成像结果;此外,起伏海面具有小尺度随机起伏的特性,难以用贴体网格等处理大尺度起伏地表的常规方法和技术对其进行逼近和处理.鉴于此,利用不等距有限差分法实现小尺度起伏海面的波场自由表面边界条件,以此进行正演、波场照明分析;利用逆时偏移(ReverseTimeMigration,RTM)进行起伏海面下的成像并对成像结果进行分析.不同模型的试算结果表明:起伏海面引起的复杂散射使靶区地下照明不均匀、成像界面发生弯曲和畸变,从而降低成像结果的分辨率和信噪比.

起伏海面条件下的反射地震响应

为了更真实地模拟起伏海面的影响,利用兼顾精度与计算效率的有限差分法,采用基于鬼点外推的不等距差分格式,采用文圣常等提出的海浪谱计算模型建立了有效波高为2m的适度平静海面起伏模型,以此研究中国海域内起伏海面条件下的反射地震响应。通过对简单的层状模型和Marmousi模型的数值模拟,得到以下认识:①受起伏海面影响,鬼波与一次反射发生不规则的干涉而产生不同的反射地震响应;②由起伏海面产生的地震反射同相轴"抖动"现象在所有时刻都存在,且与海面的起伏形态相关;③由于二次反射的不均匀照明及其与一次反射的不规则干涉,造成地震反射能量的空间分布不均匀现象,影响直达波和反射波的走时、波形、振幅、频谱、相位和带宽等,造成鬼波压制效果不佳、成像信噪比低、分辨率低、局部反演结果不收敛等一系列实际问题。

低渗透应力敏感储层衰竭开发产量递减规律研究

准确分析和预测应力敏感储层非稳态条件下的产量变化规律,对高效开发此类油气藏具有重要作用。根据压力敏感储层基本特点,建立相应的不稳定渗流数学模型;在求解过程中采用不等距差分格式和显式处理渗透率的方法,得到每个时间步的高阶差分线性方程组;在证明差分方程组的数值稳定性和收敛性的基础上,采用追赶法求解得到储层中压力分布。根据衰竭开发过程中生产井的产量完全来源于地层的弹性能这一特点,利用地层压力分布求解生产井的产量。研究表明:在不稳定渗流阶段,不同应力敏感系数储层的压力分布差别较小,应力敏感系数大的储层渗流阻力大,产量小;在边界控制流阶段,无因次规整化产量与无因次时间变化关系呈现加速下降的趋势。QC气藏实例分析表明,考虑应力敏感条件的储层,前期不稳定渗流阶段产量相对较大,递减较快,是重要的生产阶段,所述方法可以简便准确地求解应力敏感条件下开发全过程的产量变化动态。

新疆喀什市地下水水源地扩采方案对比分析

在简要介绍研究区水文地质条件的基础上,初步选定了7个地下水集中扩采方案,建立了研究区地下水渗流数学模型,对各扩采方案开采后地下水流场的变化,浅层水和深层水补排关系的改变以及开采水质进行了对比研究,推荐方案7为最优开采方案。这一结论对喀什市地下水的合理开发具有重要的指导意义。

基于分区多步快速行进法下3D起伏层状介质中多震相射线追踪

快速行进法(FMM)是一种求解程函方程数值解计算网格节点走时,然后向后处理进行射线追踪的方法.为了求取任意起伏界面下高精度多震相的地震走时与相应的射线路径,本文采用任意起伏地表条件下的的三维不等距上行差分公式结合分区多步计算技术实现了三维复杂层状起伏介质中多震相(透射、反射、转换波)地震走时的计算,利用上行有限差分公式逐次进行射线路径的追踪,并且通过与较为成熟的不规则最短路径法(ISPM)对比,验证了本算法的计算精度和有效性.数值模拟实例和对比结果表明该算法具有较高的计算精度,数值计算稳健,能灵活处理含任意三维起伏界面模型中多震相地震走时及相应射线路径的追踪问题.

基于MFMM正演和Subspace反演下2D起伏层状介质中多震相走时同时反演成像

结合分区多步快速行进法(Multistage FMM)正演算法和子空间(Subspace)反演算法,形成了一种新的多震相走时同时反演成像技术(简称:FMM+Subspace).为了避免不规则界面三角网格更新后,还需重新剖分的问题,正演算法中采用不等距上行差分公式进行界面上走时的计算;同时为了避免反演未知速度参数过多,导致反演效率低下等问题,文中采用“双重网格”策略进行正、反演.为了验证所提反演方法的有效性和正确性,文中与其他反演方法(正演:分区多步不规则最短路径算法;反演:共轭梯度求解带约束的阻尼最小二乘问题:简称:ISPM+DMNCLS_CG)进行了对比分析,验证了所提反演算法的正确性和有效性.井间检验板联合反演和深地震测深联合反演、同时反演数值模拟表明:FMM+Subspace反演算法是一种行之有效的走时同时反演方法技术.