【技术实现步骤摘要】
一种横向各向同性介质波场分离的横波解耦方程构建方法
[0001]本专利技术涉及地球物理学
，具体涉及一种横向各向同性介质波场分离的横波解耦方程构建方法
。
技术介绍
[0002]地下介质普遍具有各向异性，考虑地球介质的各向异性特征有助于降低井震深度误差，为后续储层精细表征提供可靠的成像数据
。
作为最典型的各向异性介质类型的横向各向同性（
VTI
）介质，影响其弹性波成像精度的纵横波波场分离方法是目前的研究热点之一
。
[0003]相较于各向同性介质，各向异性地震波场的复杂性与模型参数的增加为弹性波场分离的研究带来许多挑战，现有针对各向异性介质的波场分离理论尚不完善，分离算法复杂且计算效率较低
。
目前，各向异性介质下的波场分离方法主要分为两大类：第一类方法是波数域分离方法；这类方法根据纵横波的偏振方向，将波场投影到其偏振方向上从而实现纵横波解耦，但这类方法通常需要大量的傅里叶变换，计算量非常大，并且波数域分离方法通常应用于理论分析，无法用于常规时空域的波场模拟，在生产应用中鲜有研究
。
第二类方法是时空域分离方法；该类方法基于横向各向同性介质中解耦的纵横波方程，在时空域波场延拓的过程中实现波场分离，通常是给出纵波解耦方程，利用横波波场通过总波场减去纵波波场求差得到，这类方法是在时空域中进行的，得到了广泛的应用，但是，由于横波波场是通过求差得到的，横波波场之中呈现出纵横波耦合波场的残留，造成分离得到的横波波场存在严重串扰
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种横向各向同性介质波场分离的横波解耦方程构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，输入横向各向同性介质模型，对横向各向同性介质进行弹性波场延拓；步骤2，基于方程解耦将弹性刚度系数近似分解为待定的纵横波刚度矩阵弹性参数；步骤3，引入修正伪亥姆霍兹算子，基于横波无散的反证法求解待定的横波刚度矩阵弹性参数，利用横波刚度矩阵弹性参数构造
qS
波应力，根据
qS
波应力求取
qS
波质点振动速度，构造
qS
波解耦一阶速度
‑
应力方程；步骤4，将波场延拓得到的质点振动速度场代入
qS
波解耦一阶速度
‑
应力方程和
qP
波解耦一阶速度
‑
应力方程中，解耦分离纵横波波场
。2.
根据权利要求1所述的横向各向同性介质波场分离的横波解耦方程构建方法，其特征在于，所述步骤1中，将横向各向同性介质弹性波一阶速度
‑
应力方程表示为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）式中，为横向各向同性介质模型的横向方向，为横向各向同性介质模型的纵向方向，为横向各向同性介质模型的垂直方向；为横向各向同性介质的密度；为指标索引，取值为；代表质点振动速度，取值为
,
其中，为质点振动速度矢量场沿方向的分量，为质点振动速度矢量场沿方向的分量，为质点振动速度矢量场沿方向的分量；为指标索引所对应质点振动速度在时间上的一阶导数；为指标索引所对应的质点振动速度对方向求一阶导数，为指标索引所对应的质点振动速度对方向求一阶导数，代表应力，取值为，其中，
、、
均为正应力，
、、
均为切应力；为指标索引所对应的应力对方向求一阶导数；为指标索引所对应的应力对时间求一阶导数；为横向各向同性介质刚度矩阵中的弹性参数，为横向各向同性介质的刚度矩阵；所述横向各向同性介质的刚度矩阵为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）其中，利用
Thomsen
参数将刚度矩阵中的弹性参数表示为：
ꢀꢀꢀ
（4）式中，
、、、、、
均为弹性参数；
、、
均为
Thomsen
参数，为纵波沿横向各向同性介质模型对称轴方向的速度，为横波沿横向各向同性介质模型对称轴方向的速度；采用交错网格方法对横向各向同性介质模型进行剖分，并确定正应力
、
切应力以及质点振动速度场沿各方向的分量在交错网格上的位置，具体操作如下：将规则节点处设置为一号位置；将在方向位于规则的节点
、
在
y
方向上位于的半节点
、
在
z
方向上位于的半节点处设置为二号位置；将在方向位于的半节点
、
在
y
方向上位于规则的的节点
、
在
z
方向上位于的半节点处设置为三号位置；将在方向位于的半节点
、
在
y
方向上位于的半节点
、
在方向位于规则的节点处设置为四号位置；将在方向位于的半节点
、
在
y
方向上位于规则的的节点
、
在方向位于规则的节点处设置为五号位置；将在方向位于规则的节点
、
在
y
方向上位于的半节点
、
在方向位于规则的节点处设置为六号位置；将在方向位于规则的节点
、
在
y
方向上位于规则的的节点
、
在
z
方向上位于的半节点处设置为七号位置
。3.
根据权利要求2所述的横向各向同性介质波场分离的横波解耦方程构建方法，其特征在于，所述步骤
1 中，将所述正应力
、
正应力
、
正应力均设置在一号位置；切应力设置在二号位置；切应力设置在三号位置；切应力设置在四号位置；质点振动速度矢量场沿方向的分量设置在五号位置；质点振动速度矢量场沿方向的分量设置在六号位置；质点振动速度矢量场沿方向的分量设置在七号位置；对横向各向同性介质弹性波一阶速度
‑
应力方程进行离散化，得到：
（5）（6）（7）
（8）（9）（
10
）（
11
）
（
12
）（
13
）式中，为时间采样间隔；为横向方向上的采样间隔，为纵向方向上的采样间隔，为垂直方向上的采样间隔；为阶交错网格差分系数，为阶交错网格差分系数的下标，，为半阶数；为整时间网格点，为半时间网格点
。4.
根据权利要求3所述的横向各向同性介质波场分离的横波解耦方程构建方法，其特征在于，所述步骤2中，对横向各向同性介质的刚度矩阵进行分解，将刚度矩阵分解为纵波刚度矩阵和横波刚度矩阵，如公式（
14
）和公式（
15
）所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（
14
）
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（
15
）式中，为纵波刚度矩阵，为
qP
波，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜启振，任丽娜，高理平，符力耘，吕文浩，刘兆顺，周世豪，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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