【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地震数据研究，特别涉及一种各向异性纵波模拟模型构建方法、模拟方法和装置。
技术介绍
1、由于地震波在层状介质中传播时，沿不同方向传播的速度不同而表现出各向异性特征，尤其在构造复杂的地区，由于构造变形等一系列因素，导致原本沉积时的水平层状介质会有各种不同的产状，进一步复杂了地震波传播时的各向异性特征，在这种情况下要高精度的分析波场特征和偏移成像，都需要依靠各向异性纵波模拟技术。
2、但是各向异性纵波方程无法在时间-空间域进行精确描述，传统的各向异性纵波模拟算法主要是基于时间-空间域的伪各向异性纵波模型，这类模型在构建时通常假设波场的横波速度在某个特定传播方向为零，以简化复杂的各向异性模型使其具有时间-空间域的可解性，因此该类模型的精度较低，导致模拟结果中存在较为严重的伪横波噪音影响；为了更准确的描述纵波的各向异性特征就需要在时间-波数域开展数值模拟，但是直接在时间-波数域计算需要进行大量(次数为三维空间的网格点数)的正反傅里叶变换，只能适用于均匀介质(空间任意点介质参数完全相同)或体积极小的三维数据体模拟，无法满足工业应用，因此，提供一种能够高效模拟高精度纵波波场的各向异性纵波模拟方法是十分有必要的。
技术实现思路
1、目前，在如何高精度分析地震波波场特征和偏移成像的技术中，仍存在一些问题，本专利技术的专利技术人发现，基于弹性波速度应力关系模型和各向异性波场矢量分解模型，基于傅里叶变换和lowrank算法，可以避免波场的横波速度在某个特定传播方向的速度为零的
2、鉴于上述问题和发现，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种各向异性纵波模拟方法和装置。
3、第一方面，本专利技术实施例提供一种各向异性纵波模拟模型构建方法，包括：
4、根据时间-波数域的弹性波速度应力关系模型和各向异性波场矢量分解模型，构建时间-波数域各向异性矢量纵波模型；
5、对满足平面波条件的时间-波数域各向异性矢量纵波模型，进行反傅里叶变换得到时间-空间域各向异性矢量纵波模型；
6、对时间-空间域各向异性矢量纵波模型中的空间变化算子进行lowrank降维处理，得到各向异性纵波波场传播算子，根据各向异性纵波波场传播算子和所述时间-空间域各向异性矢量纵波模型构建用于模拟各向异性纵波的波场外推模型。
7、在一个实施例中，所述根据时间-波数域的弹性波速度应力关系模型和各向异性波场矢量分解模型，构建时间-波数域各向异性矢量纵波模型，包括；
8、所述时间-波数域的弹性波速度应力关系模型的表达式如下：
9、
10、
11、公式(1)和公式(2)中，ρ表示密度，l表示波数域微分算子，表示波数域应力矢量，c表示弹性系数，lt表示l的转置，表示弹性波位移矢量；
12、所述各向异性波场矢量分解模型的表达式如下：
13、
14、公式(3)中，表示弹性波位移矢量，表示波数域矢量纵波位移矢量，a表示各向异性纵波偏振矢量矩阵，所述各向异性纵波偏振矢量矩阵a是通过对所述时间-波数域各向异性矢量纵波模型对应的弹性波波动方程求解最大特征值对应的特征向量，根据所述特征向量确定的；
15、将公式(3)代入公式(1)和公式(2)中，得到时间-波数域各向异性矢量纵波模型，所述时间-波数域各向异性矢量纵波模型的表达式如下：
16、
17、
18、公式(4)和公式(5)中，a-1表示各向异性纵波偏振矢量矩阵a的伪逆；
19、将公式(5)代入公式(4)中，得到时间-波数域各向异性矢量纵波模型，所述时间-波数域各向异性矢量纵波模型的表达式如下：
20、
21、在一个实施例中，所述对满足平面波条件的时间-波数域各向异性矢量纵波模型，进行反傅里叶变换得到时间-空间域各向异性矢量纵波模型，包括：
22、在满足平面波条件下，公式(6)中的矢量纵波满足如下关系：
23、
24、其中，p表示矢量纵波的振幅，k表示波数，x表示三维空间的位置，ω表示圆周频率，e表示自然对数，t表示时间，j表示虚数单位；
25、将公式(7)代入公式(6)中，得到满足平面波条件的时间-波数域各向异性矢量纵波模型，所述满足平面波条件的时间-波数域各向异性矢量纵波模型的表达式如下：
26、
27、根据预设的时间步长，对公式(8)进行推导，对推导后的时间-波数域各向异性矢量纵波模型进行反傅里叶变换，得到时间-空间域各向异性矢量纵波模型，所述时间-空间域各向异性矢量纵波模型的表达式如下所示：
28、
29、公式(9)中，fft-1表示三维反傅里叶变换，dt表示时间步长，t表示当前时刻。
30、在一个实施例中，所述对时间-空间域各向异性矢量纵波模型中的空间变化算子进行lowrank降维处理，得到各向异性纵波波场传播算子，根据各向异性纵波波场传播算子和所述时间-空间域各向异性矢量纵波模型构建用于模拟各向异性纵波的波场外推模型，包括：
31、利用下式得到各向异性纵波波场传播算子和amn：
32、
33、将所述各向异性纵波波场传播算子代入到所述变换后的时间-空间域各向异性矢量纵波模型中，构建波场外推模型，所述波场外推模型如下式所示：
34、
35、公式(10)中，fft表示正傅里叶变换，和amn表示各向异性纵波波场传播算子，m表示各向异性算子的行数，n表示各向异性算子的列数。
36、第二方面，本专利技术实施例提供一种各向异性纵波模拟方法，包括：
37、根据预设的时间-波数域各向异性矢量纵波模型的模型参数和所述时间-波数域各向异性矢量纵波模型对应的弹性波波动方程，确定各向异性纵波偏振矢量矩阵a；所述模型参数包括模型的弹性系数c和密度ρ；
38、对时间-空间域各向异性矢量纵波模型中的空间变化算子进行lowrank降维处理，得到各向异性纵波波场传播算子；
39、按照预设的时间步长，基于前一时刻和当前时刻的各向异性纵波数据，使用预先构建的波场外推模型，生成下一时刻的各向异性纵波数据，重复上述生成下一时刻的各向异性纵波数据的过程，得到模拟出的各向异性纵波；
40、所述波场外推模型是使用如前所述的各向异性纵波模拟模型构建方法构建的。
41、在一个实施例中，根据预设的时间-波数域各向异性矢量纵波模型的模型参数和所述时间-波数域各向异性矢量纵波模型对应的弹性波波动方程，确定各向异性纵波偏振矢量矩阵a，包括：
42、根据预设的时间-波数域各向异性矢量纵波模型的模型参数，对选择的弹性波波动方程求解最大特征值，将所述最大特征值对应的最大特征向量作为各向异性纵波偏振矢量；
43、根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种各向异性纵波模拟模型构建方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据时间-波数域的弹性波速度应力关系模型和各向异性波场矢量分解模型，构建时间-波数域各向异性矢量纵波模型，包括；
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对满足平面波条件的时间-波数域各向异性矢量纵波模型，进行反傅里叶变换得到时间-空间域各向异性矢量纵波模型，包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对时间-空间域各向异性矢量纵波模型中的空间变化算子进行Lowrank降维处理，得到各向异性纵波波场传播算子，根据各向异性纵波波场传播算子和所述时间-空间域各向异性矢量纵波模型构建用于模拟各向异性纵波的波场外推模型，包括：
5.一种各向异性纵波模拟方法，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据预设的时间-波数域各向异性矢量纵波模型的模型参数和所述时间-波数域各向异性矢量纵波模型对应的弹性波波动方程，确定各向异性纵波偏振矢量矩阵A，包括：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对时间-空间域各向异性矢量纵波模型中的空间变化算子进行Lowrank降维处理，得到各向异性纵波波场传播算子，包括：
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，按照预设的时间步长，基于前一时刻和当前时刻的各向异性纵波数据，使用预先构建的波场外推模型，生成下一时刻的各向异性纵波数据，重复上述生成下一时刻的各向异性纵波数据的过程，得到模拟出的各向异性纵波，包括：
10.一种各向异性纵波模拟模型构建装置，其特征在于，包括：
11.一种各向异性纵波模拟装置，其特征在于，包括：
12.一种计算设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4任一项所述的一种各向异性纵波模拟模型构建方法或实现如权利要求5-9任一项所述一种各向异性纵波模拟方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的一种各向异性纵波模拟模型构建方法或实现如权利要求5-9任一项所述一种各向异性纵波模拟方法。
14.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的一种各向异性纵波模拟模型构建方法或实现如权利要求5-9任一项所述的一种各向异性纵波模拟方法。
...【技术特征摘要】
1.一种各向异性纵波模拟模型构建方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据时间-波数域的弹性波速度应力关系模型和各向异性波场矢量分解模型，构建时间-波数域各向异性矢量纵波模型，包括；
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对满足平面波条件的时间-波数域各向异性矢量纵波模型，进行反傅里叶变换得到时间-空间域各向异性矢量纵波模型，包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对时间-空间域各向异性矢量纵波模型中的空间变化算子进行lowrank降维处理，得到各向异性纵波波场传播算子，根据各向异性纵波波场传播算子和所述时间-空间域各向异性矢量纵波模型构建用于模拟各向异性纵波的波场外推模型，包括：
5.一种各向异性纵波模拟方法，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据预设的时间-波数域各向异性矢量纵波模型的模型参数和所述时间-波数域各向异性矢量纵波模型对应的弹性波波动方程，确定各向异性纵波偏振矢量矩阵a，包括：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述弹性波波动方程的表现形式如下：
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对时间-空间域各向异性矢量纵波模型中的空间变化算子进行lowrank降维处理，得到各...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯思安，曾庆才，刘正文，崔栋，陈阳阳，秦楠，张征，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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