The invention discloses a space forward simulation system and method for undulating tunnel based on irregular sector mesh subdivision, which belongs to the field of petroleum exploration. The forward simulation method includes the following steps: input space elevation function of undulating tunnel, geodetic coordinates of seismic source and geophone, P-S wave velocity and density of tunnel space model, irregular sector network of undulating tunnel space model. The spatial model of undulating tunnel is mapped to the rectangular mesh model in the curvilinear fan coordinate system. The first-order velocity-stress equation of elastic wave in the curvilinear fan coordinate system is derived. The wave field is updated by the fully staggered grid mechanism in the curvilinear fan coordinate system. The artificial boundary reflection is absorbed by the three-direction absorbing boundary conditions in the curvilinear fan coordinate system, and the snapshot of wave field is transformed into the Cartesian coordinate system. The artillery records and wave field snapshots of the undulating tunnel spatial model are output. The invention can more accurately simulate the propagation of seismic wave field in some special geological environment, such as tunnel, logging and borehole space.
【技术实现步骤摘要】
基于非规则扇形网格剖分的起伏隧道空间正演模拟系统及方法
本专利技术属于石油勘探领域,具体涉及一种基于非规则扇形网格剖分的起伏隧道空间正演模拟系统及方法
技术介绍
石油是保障国家安全的重要战略资源,随着我国石油供需对外依存度逐年快速升高,亟需加强地震勘探理论研究以提高我国油气储量及产量。我国主要油气探区地下构造复杂且储层岩性差异较大,为地震勘探带来了巨大挑战,主要困难表现如下:地震波传播规律复杂,地震有效信息微弱,高精度地震成像困难。针对我国探区地质构造的复杂性,需要系统地开展针对复杂介质的地震波传播规律及高精度成像理论研究。随着油气勘探开发的深入,所面临地质构造越来复杂,为地震勘探带来了巨大挑战。针对我国探区地质构造的复杂性,需要系统开展介震波传播规律及高精度成像理论与方法的研究,从而更好地为油气藏的识别、描述挖潜等提供更加重要的地球物理依据。在隧道、测井、钻孔等特殊地质环境中,传统的直角坐标基于矩形网格的弹性波方程不能准确地模拟地震波场。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题,本专利技术提出了一种基于非规则扇形网格剖分的起伏隧道空间正演模拟系统,以及基于该 ...
【技术保护点】
1.一种基于非规则扇形网格剖分的起伏隧道空间正演模拟系统,其特征在于:包括顺序连接的输入模块、网格生成模块、坐标变换模块、波场延拓模块、吸收边界模块、坐标反变换模块和输出模块;输入模块,被配置为用于输入起伏隧道空间高程函数、震源及检波器的大地坐标,隧道空间模型的纵横波速度和密度模型;网格生成模块,被配置为用于起伏隧道空间模型进行非规则扇形网格剖分;坐标变换模块,被配置为用于将起伏隧道空间模型映射到曲扇坐标系下的矩形网格剖分的模型;波场延拓模块,被配置为用于推导曲扇坐标系弹性波一阶速度‑应力方程,利用曲扇坐标系下的全交错网格机制进行波场更新;吸收边界模块,被配置为用于曲扇坐标 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于非规则扇形网格剖分的起伏隧道空间正演模拟系统,其特征在于:包括顺序连接的输入模块、网格生成模块、坐标变换模块、波场延拓模块、吸收边界模块、坐标反变换模块和输出模块;输入模块,被配置为用于输入起伏隧道空间高程函数、震源及检波器的大地坐标,隧道空间模型的纵横波速度和密度模型;网格生成模块,被配置为用于起伏隧道空间模型进行非规则扇形网格剖分;坐标变换模块,被配置为用于将起伏隧道空间模型映射到曲扇坐标系下的矩形网格剖分的模型;波场延拓模块,被配置为用于推导曲扇坐标系弹性波一阶速度-应力方程,利用曲扇坐标系下的全交错网格机制进行波场更新;吸收边界模块,被配置为用于曲扇坐标系下三方向吸收边界条件吸收人工边界反射;坐标反变换模块,被配置为用于将波场快照变换到笛卡尔坐标系下;输出模块,输出起伏隧道空间模型的炮记录和波场快照。2.一种基于非规则扇形网格剖分的起伏隧道空间正演模拟方法,采用如权利要求1所述的基于非规则扇形网格剖分的起伏隧道空间正演模拟系统,其特征在于包括如下步骤:步骤1:通过输入模块,输入起伏隧道空间高程函数、震源及检波器的大地坐标、隧道空间模型的纵横波速度和密度模型;步骤2:通过网格生成模块,对起伏隧道空间模型进行非规则扇形网格剖分;步骤3:通过坐标变换模块,将起伏隧道空间模型映射到曲扇坐标系下的矩形网格剖分的模型,通过如下所示的坐标变换公式进行变换:其中,θ表示极坐标系下的角度变量,r表示极坐标系下的半径变量,和γ分别表示曲扇坐标系下的角度变量和半径变量;和分别定义处扇形坐标系和曲扇坐标系下的最大半径;步骤4:通过波场延拓模块,推导曲扇坐标系弹性波一阶速度-应力方程,曲扇坐标系下的方程可表示为:其中,t为时间;ρ为密度,λ和μ为拉梅常数;vθ和vr分别为角度分量和半径分量的速度;τrr,τθθ,τrθ为扇形坐标系下辅助应力场;γ0和r0分别表示扇形坐标系和曲扇坐标系下的最大半径;偏导数和可由下...
【专利技术属性】
技术研发人员:曲英铭,李振春,孙军治,
申请(专利权)人:中国石油大学华东,
类型:发明
国别省市:山东,37
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