基于BISQ高频极限方程的交错网格法数值模拟

BISQ方程是反映含流体多孔隙南中Biot流动和喷射流动共同作用下地震波和声波传播的最新研究成果。本文从多孔隙横向各向同性介质的BISQ方程的高频极限方程出发，利用交错网格方法对横向各向同性孔隙介质中波的传播进行了数值模拟。结果表明，弹性波在横向各向同性多孔隙介质中传播时存在快拟P波、慢拟P波、拟SH波和拟SV波，同时出现横波分裂、波面尖角等现象，从而验证了BISQ理论的正确性，并为进一步应用、研究奠定了基础。     

各向异性介质中褶积微分算子法三分量地震资料的数字仿真

本文通过利用逆傅氏变换技术，得出一种设计常规微分算子的简易方法，对其截断效应引入汉宁窗加以压制；并将这种褶积微分算子用于各向异性介质中三分量弹性地震波场的数字模拟。     

各向异性介质中三分量地震记录的FCT有限差分模拟

基于声波或弹性波方程的有限差分方法是数值模拟地震波场或合成ＶＳＰ地震记录的有力工具。然而传统的有限差分方法在每一波长内采样太少时，会存在严重的数值频散，降低数值结果的分辨率。本文将流体动力学方法中的通量校正传输技术与求解各向异性波动方程组的有限差分方法结合获得了一种适用于求解各向异性介质中二阶声波和弹性波方程的ＦＣＴ有限差分算法，有效地压制了传统有限差分数值模拟中的数值频散。     

基于优化数值积分的谱元法模拟地震波传播

复杂介质的高精度地震波数值模拟一直是地球物理研究领域的难点,研发高精度、高效率的数值算法对地震波正反演研究至关重要。谱元法现已被成功应用于各种尺度模型的地震波数值模拟。然而,传统谱元法采用的Gauss-Lobatto-Legendre数值求积算法无法精确计算质量矩阵和刚度矩阵包含的多项式积分,以至于难以充分展现谱元法的高精度优点。针对传统谱元法数值积分精度不足问题,文中提出一种优化积分算法。即首先构造关于数值求积与精确积分的最小二乘目标函数,然后利用共轭梯度优化方法求取优化的数值积分权系数,从而提升数值积分精度,并最终提高谱元法模拟地震波的数值精度。通过理论分析和模型试算,证实基于优化数值积分的谱元法在减少数值频散、提升计算精度等方面具有优势。     

含流体多孔介质的BISQ模型

BIOT流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中固一流相互作用的两种重要力学机制,它们作为一个祸合过程同时对声波或弹性波的衰减和频散产生影响。传统方法将这两种力学机制分开、单独处理,并建立了基于宏观描述的BIOT理论和基于单个孔隙结构的喷射流动理论,这些理论在实际应用中暴露出很大的局限性。Dvorkin和Nur(1993)将BIOT流动机制和喷射流动机制综合起来,提出了统一的BISQ模型,这种BISQ模型将基于微观水平的喷射流动机制与固体和流体宏观性质联系起来,建立了弹性波相速度和衰减与固相弹性常数、孔隙率、渗透率、饱和度、流体私滞度、压缩性、频率以及特征喷射流动参数等之间的关系。对BISQ模型的综合研究表明:BISQ模型中的喷射流动机制是造成弹性波强衰减、高频散的主要原因;BISQ模型能更真实地预测波的衰减和频散,在采油动态监控和拾取渗透率等各向异性参数方面具有巨大的应用潜力,值得作进一步的研究和开发。