[发明专利]一种高温介质地震波传播模拟方法

说明书

本发明属于地震波模拟领域，具体提供一种高温介质地震波传播模拟方法。本发明旨在解决传统的地震波正演模型为常温介质导致的模拟结果不准确的问题。本发明的模拟方法包括以下步骤：利用边界元法将热弹性波动方程转化为边界元形式方程；利用边界元形式方程求得地震波在均匀岩石物理模型区域的边界的应力值和位移值；将边界的应力值和位移值代入边界元形式方程求得地震波在均匀岩石物理模型内区域的应力值和位移值；根据均匀岩石物理模型区域的边界和内区域的全部应力值和位移值，确定地震波的波形记录。本发明可以准确考察高温对地震波传播的影响，对深层及超深层油气勘探领域拓展提供理论基础，对地球深部观测数据异常现象提供合理的解释。

技术领域

本发明属于地球物理勘探研究领域，具体提供一种高温介质地震波传播模拟方法。

背景技术

地震波波场正演模拟越来越受到地球物理学者们的重视,它的地位也显得越来越重要，正演模拟技术的日趋成熟也使得反演技术在地震勘探中应用的准确性提高。而传统的正演模型往往是常温介质，并没有考虑影响弹性介质物理属性的温度因素，特别是高温状态下介质的弹性属性变化。

众所周知，在不同的温度下，其岩石密度、弹性模量、波速会有较大的差异，尤其对于有裂缝存在的情况下。随着温度的增加，原始的缝洞开裂密度逐渐变大，其必然会引起储层岩性物性参数的变化。所以在实际的深层—超深层地震勘探中，必须考虑到温度的影响，才能更加准确的地反映真实地下构造，故高温介质中地震波传播模拟方法至关重要。

相应地，本领域需要一种高温介质地震波传播模拟方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决传统的地震波正演模型为常温介质导致的模拟结果不准确的问题，本发明提供了一种高温介质地震波传播模拟方法，所述模拟方法包括以下步骤：

步骤S10、利用边界元法将热弹性波动方程转化为边界元形式方程；

步骤S20、利用边界元形式方程求得地震波在均匀岩石物理模型区域的边界的应力值和位移值；

步骤S30、将所述边界的应力值和位移值代入边界元形式方程求得地震波在均匀岩石物理模型内区域的应力值和位移值；

步骤S40、根据均匀岩石物理模型区域的边界和内区域的全部应力值和位移值确定地震波的波形记录。

在上述高温介质地震波传播模拟方法的优选技术方案中，所述步骤S10具体包括以下步骤：

步骤S101、将热弹性波动方程写成频率域形式并转化为二维的情形如下：

公式(1)中，

θ＝T-T₀,γ＝(3λ+2μ)α_t，

其中，Δ代表拉普拉斯算子，i为虚数单位，λ和μ代表拉梅常数，u代表质点的位移，u_x代表质点在x方向的位移，u_z代表质点在z方向的位移，γ代表应力的热力系数，θ代表介质的相对温度，ρ代表介质的密度，ω代表角频率，X_x和X_z分别代表x方向和z方向的体力，i代表第i个离散单元，κ代表热扩散系数，Q代表内热源，k代表导热系数，T₀代表介质的初始温度，T代表介质的实时温度，α_t代表线膨胀系数，η为中间变量。

步骤S102、将上述热弹性波动方程转化为如下边界元形式方程：

公式(2)中，u和p是公式(2)待求的位移值和应力值，i和j为第i个或者第j个离散单元，N为离散的总单元数，Σ^*和V^*是热弹性波动方程的应力基本解和位移的基本解，Γ为离散单元的边界。