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| 1 | 地震波有限差分模拟综述显示文摘本文从有限差分法数值模拟技术的各个方面对地震波有限差分模拟的发展和现状进行了论述.波场的数值模拟技术是认识地震波传播规律,检验各种处理方法正确性的重要工具,地震波的数值模拟是地震波传播规律研究的必要手段,贯穿于地震资料的采集、处理、解释的整个过程中.有限差分法数值模拟技术相对于射线方法具有更高的精度,同时比有限元方法计算量小,因此在实际应用中占很重要的地位. | 冯英杰 杨长春 吴萍 | 2007 | 地球物理学进展2007，22，2： | 61 |
| 2 | 地震波数值模拟中差分近似的各向异性分析显示文摘有限差分算法存在固有的数值频散问题,在正演过程中会严重干扰有效波场,降低地震波场的分辨率。针对此,从最简单的平面波数值理论分析出发,推导了任意高阶有限差分近似条件下相对相速度和相对群速度的计算公式,给出了求解最佳Courant数的计算方法,分析了差分近似造成的各向异性效应。理论分析和数值实例研究表明,正演数值模拟的精度与最小波长节点数、Courant数、有限差分近似阶数这3个因素密切相关,通过合理调节这3个量可以提高有效波场区域的数值模拟精度,拓宽正演波场的频带宽度,提高数值模拟的计算效率。 | 陈可洋 | 2010 | 石油物探2010，49，1： | 40 |
| 3 | 基于波动方程理论的地震波场数值模拟方法综述显示文摘地震波场数值模拟的重要性日益凸显,其在地震勘探、各向异性介质属性研究、强地面振动预测、理论地震图合成等方面的应用日渐增多.基于波动方程理论的模拟方法有很多,如:有限差分法、伪谱法、有限元法、谱元法、边界元法等,而现有的综述性文献仅仅是关注某一种或是几种算法,还未有融入最新的文献后系统论述以上五种方法的综述性文献.鉴于此,本文就地震波场数值模拟的主要算法进行了回顾性分析,讨论了这五种算法的优点与不足.一般而言,有限差分法计算速度快,但其频散较严重,而且难以应付地表起伏问题;伪谱法计算精度高,占用内存相对较小,但不适于复杂的地质体模型,也不利于并行计算;有限元法处理地表起伏问题的能力强,但计算量较大;谱元法和边界元法便于处理边界问题,但也存在计算量大的问题.综合考虑,谱元法虽然存在模型参数化困难的问题,却是目前值得推荐的模拟算法.最后,文中对未来地震波场数值模拟的发展进行了展望. | 朱多林 白超英 | 2011 | 地球物理学进展2011，26，5： | 29 |
| 4 | 粘弹各向异性介质中地震波场模拟与特征显示文摘通过引入记忆变量,可以避免粘弹性应力-应变关系中的褶积运算,使波场数值模拟易于实现.通过伪谱法对粘弹各向异性介质中的qP波、qS波数值模拟,结合理论分析,研究了粘弹各向异性介质中速度各向异性和衰减各向异性.衰减各向异性要比速度各向异性更为显著,并且qS波比qP波的衰减各向异性明显.粘弹各向异性介质中,粘弹性对波的影响主要在于波的衰减,各向异性主要影响波前面形状. | 郭智奇 刘财 杨宝俊 刘洋 王典 | 2007 | 地球物理学进展2007，22，3： | 26 |
| 5 | 基于PML边界条件的高倍可变网格有限差分数值模拟方法显示文摘非均匀介质一般为多尺度介质,对非均匀介质进行正演模拟需要多尺度的网格剖分.碳酸盐岩缝洞介质的尺度一般为厘米级甚至毫米级.使用有限差分方法对其进行精细模拟需要差分步长达到缝洞介质的尺度.为了提高有限差分数值模拟方法的精度和效率,使之可以应用于非均匀介质的正演模拟,本文推导了基于PML边界的空间和时间步长同时变化的高倍数可变网格差分格式,步长变化倍数可以达到百倍以上.并且在一般意义的变网格算法的基础上,改进了变网格算法的网格剖分方式,进一步减小了精细尺度模型数值模拟的内存消耗.数值试验表明,该方法可以精细描述毫米尺度的地质体,提高有限差分方法模拟精度,同时也节约了内存,提高了模拟效率. | 孙林洁 印兴耀 | 2011 | 地球物理学报2011，54，6： | 24 |
| 6 | 波动方程有限差分法中的频散与假频分析显示文摘波动方程有限差分运算中不可避免地会出现数值频散现象,从而严重干扰了波场正演模拟结果。通过对波动方程有限差分解法中频散问题的理论研究,并就空间采样间隔、传播距离及速度因素等对频散的影响进行了定量分析,指出了由频散导致的假频现象及其主要特点,并利用数值算例和模型正演验证了研究结论:①频散使得高频分量传播速度变慢,而零频率分量的传播速度等于地层真实速度;②在抑制频散方面,采用8阶精度差分格式能够达到精度与效率的统一,使用震源子波的峰值频率对应的波长内不应少于7个采样点;③离散差分使得折叠频率降低,对于低速地层,应特别注意对频散的压制和防止假频产生。 | 孙成禹 宫同举 张玉亮 张文颖 | 2009 | 石油地球物理勘探2009，44，1： | 20 |
| 7 | 地震波有限差分数值模拟框架下的起伏地表处理方法综述显示文摘本文查阅了近30年来国内外关于有限差分方法模拟近地表复杂介质方面的文献,分析了在有限差分法框架下复杂地表地形起伏问题的处理及实现方法.总结了地震波有限差分数值模拟方面的成果.复杂地表类型很多,对地震资料的影响程度也不尽相同,要想完全描述近地表影响因素是不可能的,而关键的问题就是自由边界条件方程的处理.所有处理及实现方法中不外两种:直接法(局部)和间接(全局)法.文中列出的方法,各有特点.我们的目的是寻找合适的方法解决适合的问题. | 王雪秋 孙建国 | 2008 | 地球物理学进展2008，23，1： | 19 |
| 8 | VTI介质qP波方程高精度有限差分算子显示文摘波动方程有限差分法是一种使用广泛的地震波数值模拟方法.但是有限差分法本身固有存在着数值频散问题,会降低地震波场模拟的精度与分辨率.为了克服常规有限差分算子的数值频散,本文针对VTI介质地震波数值模拟问题,构造了频率-空间域qP波波动方程高精度有限差分优化算子,根据最优化理论中高斯-牛顿法确定了高精度有限差分算子的优化系数.利用常规差分算子和高精度优化差分算子对归一化相速度的频散关系精度进行了对比分析,并对均匀各向同性介质和均匀VTI介质中的qP波地震波场进行了有限差分数值模拟,通过频散关系精度分析和波场数值模拟结果表明:有限差分优化算子具有较高的波场数值模拟精度,有效压制了传统有限差分算子数值模拟中的数值频散现象,提高了有限差分算子精度,为VTI介质频率-空间域qP波正演模拟奠定了基础. | 吴国忱 梁锴 | 2007 | 地球物理学进展2007，22，3： | 19 |
| 9 | 地震波数值模拟中的频散压制方法分析显示文摘波动方程有限差分法正演模拟对认识地震波传播规律和指导地震资料解释等具有重要的意义。但差分算法固有的数值频散在正演模拟中是一种严重的干扰,会降低波场模拟的分辨率。为提高模拟精度,同时又尽可能减少计算量,采用定量分析的方法,对比分析了横纵网格比变化时入射方向和差分精度等因素对数值频散的影响,分析结果表明,矩形网格较之正方形网格能更好地压制频散,同时可以避免高阶差分导致的低计算效率。模型试验表明,该方法切实可行,能较好地适应实际地震勘探中的波场模拟。 | 李胜军 孙成禹 高建虎 刘军迎 | 2008 | 石油物探2008，47，5： | 18 |
| 10 | 标量地震波频率-空间域有限差分法数值模拟显示文摘讨论了频率-空间域优化有限差分算子地震波场模拟方法。推导了频率-空间域双程波高阶有限差分算子,计算了9点有限差分系数;提出了一种节省内存的存储策略,对稀疏矩阵和稀疏矩阵LU分解后的矩阵采用了节省内存的存储策略,使内存空间的需求量大幅度降低,可以利用本方法进行具有生产规模的地震波正演模拟;推导了依赖于频率的最佳匹配层吸收边界条件,获得了很好的吸收效果。洼陷模型和Marmousi模型数值模拟试验表明,方法可行且有效,在节约计算机资源的同时,计算精度也能得到保证。 | 任浩然 王华忠 龚婷 | 2009 | 石油物探2009，48，1： | 17 |
| 11 | 地震波正演模拟中无单元Galerkin法初探显示文摘无单元Galerkin法作为一种新型有限元开始应用于地震勘探领域.地震波正演模拟结果的好坏取决于基函数类型、节点分布、节点编号方式、稳定条件以及边界条件等因素,通过对各个因素的分析可知:基函数的阶数越高,结果精度越高,但数据量和运算量就越大;不同的基函数联合使用时,会带来数值计算上的误差;节点可以不均匀分布,但必须满足空间采样要求;合理的节点编号有利于节约数据量和减少运算量;采用衰减边界条件,能有效克服无单元Galerkin法在边界上处理的难点.以上分析结果,对无单元Galerkin法在地震波正演模拟中的应用具有一定的指导意义. | 王月英 | 2007 | 地球物理学进展2007，22，5： | 16 |
| 12 | 非重复采集时移地震正演模拟及可行性分析显示文摘本文主要研究前期为常规三维地震勘探和后期为高精度三维地震勘探的这种典型非重复采集时移地震的可行性,主要使用正演模拟和匹配处理相结合的方法进行.本文推导了基于PML边界的三维声波波动方程时空域高阶有限差分正演方程,根据岩石物理流体替代分析方法计算得到时移前后储层的弹性参数,建立了时移地震地球物理模型,设计了常规三维和高精度三维观测系统,进行地震正演模拟,获得了非重复采集时移地震理论模拟数据.利用匹配处理法对非重复采集时移地震正演模拟数据和实际资料进行可行性分析,匹配处理过程主要包括初始数据匹配、一致性处理和互均化处理等.理论模拟数据和实际资料的匹配处理结果表明,通过针对性的分析和处理,利用非重复采集的地震资料进行时移地震研究是可行的,能够得到较好的时移地震响应,在一定程度上反映了油藏的变化情况. | 郭念民 吴国忱 | 2012 | 地球物理学进展2012，27，1： | 15 |
| 13 | 碳酸盐岩溶洞数值模拟及地震识别显示文摘碳酸盐岩岩溶性储集层具有很强的非均质性,其预测非常困难。地震正演可以了解碳酸盐岩风化壳地震反射同相轴的变化特征和来自内幕洞穴的地震反射、散射等波场特征。应用高阶差分数值模拟方法,对一系列不同尺度、不同充填物(速度)的溶洞模型进行了系列的正演数值模拟,并对具地震反射特征及反射波振幅进行了综合分析。研究表明:①溶洞型油气藏的地震波沿溶洞边缘往复滑行形成多次绕射波,在地震剖面上表现为“串珠状”强短反射段;②溶洞横向尺度的大小对振幅影响很大,尺度越大,振幅越大;③溶洞充填物速度越高,其振幅越小。通过正演数值模拟研究,建立了溶洞的识别模式,将其应用于塔河油田碳酸盐岩储层的地震预测,效果较好,提高了钻井符合率。 | 叶勇 杨子兴 李佩 潘宏勋 | 2007 | 天然气工业2007，27，3： | 13 |
| 14 | 高精度地震纯波震源数值模拟显示文摘为了提高纵波震源和横波震源计算机数值模拟的精度,提出了高阶高精度纯纵波震源和纯横波震源的网格配置方法,对比分析了多种震源网格配置方案,从理论上分析了新震源配置方法的准确性。通过对各向同性弹性介质复杂模型波场分离的数值试算,指出常规纯波震源的设置方法存在阶数较低和残留波场等问题。改进后的仿真结果所引入的干扰波场能量较弱,数值模拟精度较高,因此,该方法能够再现野外纵波震源和横波震源的地震勘探模拟,并可以观测到利用常规数值模拟方法难以获得的特殊波场,有利于地震波波动理论的验证和完善,可用来指导地震资料的采集、处理和解释。 | 陈可洋 | 2012 | 岩性油气藏2012，24，1： | 13 |
| 15 | 用优化通量校正传输技术压制数值模拟的频散显示文摘用常规有限差分法求解波动方程,进行弹性波正演模拟,当单位波长内采样点数较少(粗网格)时会遇到严重的频散现象。通量校正传输(FCT)算法可有效地压制在粗网格情况下产生的数值频散。FCT校正假设所有的极值点都是由数值频散引起的,然后对所有网格点进行扩散通量校正处理,再对非局部极值点进行补偿的逆扩散通量校正。FCT方法用于高阶差分既具有较高的计算精度,又因适应采样间隔较大的情况而节省了计算量,从而具有较高的计算速度。在传统的FCT技术基础上提出的优化FCT技术只在需要压制数值频散处对波场进行平滑处理,可节省约40%的计算量。给出了应用优化FCT技术进行波动方程正演模拟的数值算例,当参数选取合适时不仅有效地压制了数值频散,完好地保存了真实波场,又因节省了计算量而提高了计算效率。 | 王珺 杨长春 冯英杰 | 2007 | 勘探地球物理进展2007，30，4： | 13 |
| 16 | TTI介质qP波方程频率—空间域加权平均有限差分算子显示文摘波动方程有限差分方法能够较精确地模拟任意非均匀介质中的地震波场,但它本身存在着数值频散问题。在具有倾斜对称轴的横向各向同性介质(TTI介质)地震波正演模拟中,为了解决常规有限差分算子的数值频散问题,本文构造了频率—空间域qP波方程加权平均有限差分算子,求取了归一化相速度,并根据最优化理论中的高斯—牛顿法确定了加权平均差分算子的最优加权系数。利用常规差分算子和加权平均差分算子对归一化相速度进行了频散分析,并对均匀TTI介质(包括各向同性介质和椭圆各向异性介质)中的qP波地震波场进行了有限差分数值模拟。结果表明:加权平均有限差分算子具有较高的数值精度,能有效地压制常规有限差分算子的数值频散,为TTI介质频率—空间域qP波正演模拟奠定了基础。 | 梁锴 吴国忱 印兴耀 | 2007 | 石油地球物理勘探2007，42，5： | 12 |
| 17 | 起伏地表条件下地震波数值模拟方法综述显示文摘起伏地表地震波数值模拟中,如何选择适合地表的数值计算方法以及更好地实现起伏自由边界条件是2个关键问题。为此,就前一个关键问题所涉及的方法、原理以及发展状况进行了详细的阐述分析;而对后一个问题,就近年来发展的主要实现方法进行了详细的论述。目的在于选择适当的实现方法解决相应的问题,以达到满意的模拟效果。 | 张华 李振春 韩文功 | 2007 | 勘探地球物理进展2007，30，5： | 12 |
| 18 | 地震波数值模拟中优化的通量校正传输方法显示文摘为了有效提高地震波正演数值模拟精度,提出了一种优化的通量校正传输方法,即在每一步时间递推过程中,沿坐标轴方向和对角线方向均引入通量校正参数进行波场校正处理,以高频散的均匀介质地震模拟波场为例,研究对比了不同中心网格有限差分近似阶数、传统的FCT方法和优化的FCT方法校正得到的地震波场效果。数值计算结果表明,传统的FCT方法容易产生虚假波场,而优化的FCT方法可以削弱或消除这些假波动,并指出结合高差分阶数和应用优化的FCT方法可以更好地提高数值模拟记录的信噪比。 | 陈可洋 | 2012 | 内陆地震2012，26，2： | 11 |
| 19 | VTI介质交错网格FCT有限差分数值模拟显示文摘波动方程有限差分数值模拟是研究地震波在地下介质中的波场特征和传播机理的重要手段。对于常规有限差分技术,当采用大网格对计算空间进行差分离散时会出现严重的数值频散问题,降低了计算精度。通量校正(Flux-corrected transport method,FCT)技术能够有效压制粗网格情况下有限差分的数值频散。本文研究了具有垂直对称轴横向各向同性(Vertical Transverse Isotropy,VTI)介质的交错网格FCT有限差分技术。首先从一阶速度—应力弹性波方程出发,在交错网格空间中给出了该方程的高阶有限差分法格式及稳定性条件,在此基础上研究了波动方程正演过程中的数值频散FCT压制技术,二者结合实现了该方程的高精度有限差分数值模拟。同常规算法相比,本文算法不额外增加内存需求,少量增加计算量,但可有效压制VTI介质中弹性波动方程正演的数值频散现象。当采用大网格进行数值模拟时,本文方法明显提高了波场模拟精度。 | 张省 何兵寿 王玉凤 | 2012 | 工程地球物理学报2012，9，5： | 11 |
| 20 | 一阶声波方程时间四阶精度差分格式的伪谱法求解显示文摘在地震波场数值模拟中,伪谱法不产生由空间网格离散引起的数值频散,而常规伪谱法用于求解时间二阶精度差分格式时,则会受到时间差分精度较低的影响而产生数值频散。本文基于一阶声波方程,提出将差分格式的时间差分精度增至四阶,并利用伪谱法求解,从而在避免由空间网格离散引起的数值频散的同时,降低由时间网格离散引起的数值频散。此外,与时间二阶精度差分格式伪谱法相比,时间四阶精度差分格式伪谱法的稳定性条件更为宽松,进而可通过增大时间网格步长提高计算效率。 | 唐怀谷 何兵寿 | 2017 | 石油地球物理勘探2017，52，1： | 11 |
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