地震波波动方程数值模拟方法

地震波波动方程数值模拟方法

地震波波动方程数值模拟方法主要包括克希霍夫积分法、傅里叶变换法、有限元法和有限差分法等。

克希霍夫积分法引入射线追踪过程，本质上是波动方程积分解的一个数值计算，在某种程度上相当于绕射叠加。该方法计算速度较快，但由于射线追踪中存在着诸如焦散、多重路径等问题，故其一般只能适合于较简单的模型，难以模拟复杂地层的波场信息。

傅里叶变换法是利用空间的全部信息对波场函数进行三角函数插值，能更加精确地模拟地震波的传播规律，同时，利用快速傅里叶变换(FFT)进行计算，还可以提高运算效率，其主要优点是精度高，占用内存小，但缺点是计算速度较慢，对模型的适用性差，尤其是不适应于速度横向变化剧烈的模型.

波动方程有限元法的做法是：将变分法用于单元分析，得到单元矩阵，然后将单元矩阵总体求和得到总体矩阵，最后求解总体矩阵得到波动方程的数值解；其主要优点是理论上可适宜于任意地质体形态的模型，保证复杂地层形态模拟的逼真性，达到很高的计算精度，但有限元法的主要问题是占用内存和运算量均较大，不适用于大规模模拟，因此该方法在地震波勘探中尚未得到广泛地应用。。

相对于上述几种方法，有限差分法是一种更为快速有效的方法。虽然其精度比不上有限元法，但因其具有计算速度快，占用内存较小的优点，在地震学界受到广泛的重视与应用。

声波方程的有限差分法数值模拟

对于二维速度-深度模型，地下介质中地震波的传播规律可以近似地用声波方程描述：

)()(2222222t S z

u x u v t u +??+??=?? （4-1） (,)v x z 是介质在点（x , z ）处的纵波速度，u 为描述速度位或者压力的波场，)(t s 为震源函数。

为求式（4-1）的数值解，必须将此式离散化，即用有限差分来逼近导数，用差商代替微商。为此，先把空间模型网格化（如图4-1所示）。

设x 、z 方向的网格间隔长度为h ?，t ?为时间采样步长，则有：

z

?,i j 1,i j +2,i j

+1,i j -

h i x ?= （i 为正整数）

h j z ?= (j 为正整数)t n t =? (n 为正整数)

k j i u , 表示在(i,j)点，k 时刻的波场值。

将1

,+k j i u 在(i,j)点k 时刻用Taylor 展式展开： )(*21*22*22*,1

,t o t t u t t u u u t k t t k t k

j i k j i ?+???+???+=?=?=+ (4-2)

将1

,-k j i u 在(i,j)点k 时刻用Taylor 展式展开： )(*21*22*22*,1

,t o t t u t t u u u t k t t k t k

j i k j i ?+???+???-=?=?=- (4-3)

1）将上两式相加，略去高阶小量，整理得(i,j)点k 时刻的二阶时间微商为：

21,,1,222t u u u t u k j i k j i k j i ?+-=??-+ (4-4)

同理可得(i,j)点k 时刻的二阶空间微商分别为：

(4-5)

(4-6)

这就实现了用网个点波场值的差商代替了偏微分方程的微商，将上三个式子代入(4-1)式中得：

(4-7)

2）采用四阶精度差分格式，（以X 方向为例）即将1,2++k j i u 、1,1++k j i u 、1,1+-k j i u 、1,1++k j i u 分别在(i,j)点k 时刻展开到四阶小量，消除四阶小量并解出二阶微分得： }25][34][12

1{1,,1,1,2,2222k j i k j i k j i k j i k j i u u u u u x x u -+++-?=??+-+- (4-8) }25][34][121{1,1,1,2,2,222k j i k j i k j i k j i k j i u u u u u z z u -+++-?=??+-+- (4-9)

这就实现了用网个点波场值的差商代替了偏微分方程的微商，代入(4-1)式中得可得时间二阶、空间四阶精度的声波方程差分格式为：：

}25][34][121{2,,1,1,2,22

221

,,1

,k j i k j i k j i k j i k j i k j i k

j i k j i u u u u u h t v u u u -+++-??+-=+-+--+ 2

,1,,1222h u u u x u k j i k j i k j i ?+-=??-+2

1,,1,222h u u u z u k j i k j i k j i ?+-=??-+)(*)(*)()42()(*)/*(001,,22221,1,,1,121,j j i i k s u u h t v h u u u u h t v u k j i k j i k j i k j i k j i k j i k j i --+-??-?++++??=--+-++δδ

k j i k j i k j i k j i k j i u u u u u h t v ,,1,1,2,222225][34][121{-+++-??++-+-} )(**)(*)(00j j i i t s --+δδ （4-10）

式中),(j i v 为介质速度的空间离散值，h ?是空间离散步长，t ?为时间离散步长，)(k s 为震源函数，关于)(k s 一般使用一个理论的雷克型子波代替，即：

ft t f t s e πγπ2cos )/2()(22-= （4-11）

上式中，t 为时间， f 为中心频率，一般取为20-40HZ ，γ为控制频带宽度的参数，一般取3-5。在实际计算过程中，需把此震源函数离散，参与波场计算。)(*)(00j j i i --δδ确定震源位置。

稳定性条件：对于特定的偏微分方程只有特定的几种有限差分格式是无条件或有条件稳定的，（4-7）、（4-10）式即是已被证明的有条件稳定格式，其稳定性条件分别为： 83/*max

这里max v 表示的是地下介质的最大波速；若地下介质网格间隔、最小速度、及时间采样间隔不符合(4-12)式时，递推求解（4-10）式，波场值会出现误差（高阶小量）累积，出现不稳定现象。

频散关系式： )/(m in N Gf v h ≤? (4-13)

同时，在差分计算过程中，如果空间和时间采样间隔不当，就会导致波形畸变，甚至派生出多个同相轴，这种现象称为频散现象。

偏微分方程本身没有频散，网格频散是由于差分方程近似替代微分方程引起的。当波场按照波动方程所表示的微分方程传播时，波场的传播速度就是波动方程中的速度，但当波场按照波动方程离散化后的差分方程传播时，波场的传播速度就不再是波动方程中的速度了，而是与波的频率和波数有关的函数，具有不同频率和波数的波有不同的传播速度，因而在传播过程中会出现频散，发生畸变，且随走时的增加而增加。

式中m in v 为最小速度，N f 为Nyquist 频率。一般取震源子波中的主频f 的2倍值参与计算，G 为每个波长所占的网格点数，对于空间二阶差分、时间二阶差分G 取8，而对于空间为四阶差分的情况则G 取4方能有效减少频散。

边界条件：在地震波场正演模拟中，必须引入人工边界来界定计算区域。人工边界若不做特殊处理，就会随着波场的递推计算在边界上产生虚假反射波从而扰乱波场，人工边界的处理是地震波场正演数值模拟的一个重要课题。 2

/2/*max

多波多分量地震波场数值模拟及分析

第４６卷第５期２００７年９月 石油物探 ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬＰＲＯＳＰＥＣＴＩＮＧＦＯＲＰＥＴＲｏＩ。ＥＵＭ Ｖ０１．４６，Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．，２００７ 文章编号：１０００—１４４１（２００７）０５—０４５１—０６ 多波多分量地震波场数值模拟及分析 刘军迎，雍学善，高建虎，杨午阳 （中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州７３００２０） 摘要：以多波多分量地表资料处理和解释为目的，利用波动方程数值模拟方法对多波多分量地震波场进行了分析和研究。通过单界面和双界面模型正演，对反射纵波（ＰＰ波）和转换横波（Ｐ－ＳＶ波）的识别及波场响应特征进行了研究：①Ｐ－ＳＶ波速度低，频率低，能量随偏移距的增加而增加，零偏移距处能量为零；②界面反射系数为正时Ｐ－ＳＶ波与ＰＰ波极性相反，界面反射系数为负时Ｐ－ＳＶ波与ＰＰ波极性一致；③Ｚ分量和Ｘ分量地震记录都是ＰＰ波与Ｐ－ＳＶ波的混合信息；④Ｘ分量的ＰＰ波和Ｐ．ＳＶ波都是由两个极性相反的分支组成的。通过多界面模型正演，分析了转换波勘探的多解性，即地质上的同一个岩性界面有可能对应地震剖面上的两个甚至更多的同相轴。通过理论、模型和实际资料分析，探讨了多波多分量勘探中水平分量旋转处理存在的问题，即通过水平分量旋转处理获得的三分量记录仍然包含了全波场信息，指出通过极化分析，进行三分量同时旋转，可以实现纵波波场和横波波场的完全分离。最后讨论了ＰＰ波和Ｐ－ＳＶ波的分辨率，认为Ｐ－ＳＶ波的纵、横向分辨率均低于ＰＰ波。 关键词：多波多分量；波场特征；水平分量旋转；三分量旋转；波场分离；分辨率 中图分类号：Ｐ６３１．４文献标识码：Ａ 数值模拟技术已广泛应用于油气勘探的各个阶段，如模型正演ＡＶＯ研究［１］，叠前深度偏移的初始速度模型建立［２］，等等。数值模拟方法主要有两大类，即波动方程法和几何射线法［３］。几何射线法以研究波的运动学特征为主，适合地质构造的模拟与研究，但该方法缺乏对波的动力学特征的表征能力，不适合多波多分量地震波场的表征、刻画和研究；波动方程法具有同时表征波场的运动学特征和动力学特征的能力，是地震波（包括Ｐ波、ＰＳ波等）的传播机理、波场响应特征研究和分析的有力工具。 有人利用Ａｉｄ近似公式进行多波多分量记录合成，研究弹性参数的反演问题［４］，但因为基于褶积模型，不算真正意义上的模型正演。我们利用全波场波动方程数值模拟技术分析了多波多分量地震波场的传播特征和地层响应特征；对目前的水平分量旋转处理技术进行了讨论，指出其存在的不足，给出了应对策略，同时还对转换横波的地震分辨率进行了分析，为多波多分量资料处理和解释提供了参考依据。 １ＰＰ波、Ｐ－ＳＶ波的识别和波场特征研究 研究中遵循的指导思想是“由简单到复杂”：由单界面模型到多界面模型，由声波方程到弹性波方程，由单分量（Ｚ分量）波场到多分量（Ｚ分量、Ｘ分量）波场。 １．１ＰＰ波、Ｐ－ＳＶ波的识别 图１是设计的单界面模型，地层１的纵波速度为３０００．００ｍ／ｓ，横波速度为１７３０．００ｍ／ｓ，密度为２．２０ｇ／Ｃ１．ｎ３；地层２的纵波速度为４７２４．４９ｍ／ｓ，横波速度为２７３７．４５ｍ／ｓ，密度为２．５７ｇ／ｃｒｎ３。图２是弹性波动方程法模拟的单炮记录和波场快照，可以看出，转换横波（Ｐ＿ＳＶ波）的同相轴位于反射纵波（ＰＰ波）同相轴的下方，曲率较大。这说明Ｐ＿ＳＶ波传播速度较小，在同一反射层、同一反射／转换点的情况下，旅行时较大。由公式 ｖｆ，ｓ一２ｖｐｖｓ／（Ｖｐ—ｌ—ｖｓ） 及 ｔｏ＝＝２ｈ／ｖ 也可以得出这样的结论，并且Ｐ－ＳＶ波和ＰＰ波的速度差异越大，二者分得越开，在单炮记录或地震剖面上就越容易识别。 图１单界面模型 收稿日期ｉ２００６—１２—０４；改回日期：２００７—０３—０１。 作者简介：刘军迎（１９６６一），男，高级工程师，现从事多波多分量地 震波场数值模拟和资料解释等研究工作。 万方数据

叠加地震记录的相移波动方程正演模拟数值模拟实验共22页

《地震数值模拟》实验报告 一、实验题目 叠加地震记录的相移波动方程正演模拟

二、实验目的 1.掌握各向同性介质任意构造、水平层状速度结构地质模型的相移波动方程正演模拟基本理论 2.实现方法与程序编制 3.由正演记录初步分析地震信号的分辨率。 三、实验原理 1、地震波传播的波动方程 设（x,z）为空间坐标，t为时间，地震波传播速度为v(x,z)，则二位介质中任意位置、任意时刻的地震波场为p(z,x,t)：压缩波——纵波。则二维各向同性均匀介质中地震波传播的遵循声波方程为 2、傅里叶变换的微分性质 p(t)与其傅里叶变换的P(w)的关系： 3、地震波传播的相移外推公式 令速度v不随x变化，只随z变化，则利用傅里叶变换微分性质把波动方程(变换到频率-波数域，得： 4、初始条件和边界条件 按照爆炸界面理论，反射界面震源在t=0时刻同时起爆，此时刻的波场就是震源。根据不同情况，可直接使用反射系数脉冲或子波作震源。如果直接使用反射系数作震源脉冲，则初始条件可表示为： 5、边界处理

（1）边界反射问题 把实际无穷空间区域中求解波场的问题化为有穷区域求解时，左右两边使用零边界条件。物理上假设探区距Xmin与Xmax两个端点很远，在两个端点上收到的反射波很弱。但是，上述条件在实际中不能成立，造成零边界条件反而成为绝对阻止波通过的强反射面。在正演模拟的剖面上出现了边界假反射干涉正常界面的反射。 （2）边界强反射的处理 镶边法、削波法、吸收边界都能有效消除边界强反射。 削波法就是在波场延拓过程中，没延拓一次，在其两侧均匀衰减到零，从而消除边界强反射的影响。假设横向总长度为NX，以两边Lx道吸波为例，有以下吸波公式： 四、实验内容

基于Matlab实现的地震波场边界处理软件

基于Matlab实现的地震波场边界处理软件 姓名：姚嘉德学号：2015301130007 院系：资源与环境科学学院 摘要：用有限差分法模拟地震波场是研究地震波在地球介质中传播的有效方法。但我们在实验室进行波场数值模拟时有限差分网格是限制在人工边界里面，即引入了人工边界条件。本文采用Clayton_Engquist_Majda二阶吸收边界条件，通过MATLAB编程实现了这一算法。依靠MATLAB具有更加直观的、符合大众思维习惯的代码，为用户提供了友好、简洁的程序开发环境，方便同行们交流。利用Matlab本身所具有可视化功能以及像素识别功能，可以将生成的动画电影进行识别，用于地震局实时分析有着深远意义。 关键词：有限差分法，地震波场，吸收边界条件，MATLAB矢量帧,像素识别 Abstract：Modeling seismic wave field with the Finite Difference Method (FDM) is an effective method to study theseismic wave propagation in the earth medium. When we model seismic wave field in the laboratory, the finitedifference grids are restricted in the artificial boundary. So it should introduce the artificial boundary conditions. This paper adopts Clayton_Engquist_Majda second absorbing boundary conditions and realizes the arithmetic with MATLAB. The MATLAB codes are direct and accord with our thinking custom. So it can provide the friendlyand succinct programming environment and is easy to communicate with https://www.360docs.net/doc/e29919450.html,ing the functions of Matlab that make visualization come true and identify the pixel,we can identify the earthquake wave field. Key words: finite difference method, seismic wave field, numerical modeling, absorbing boundary conditions,MATLAB

碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析

碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析 通过对比分析已有井的钻测井资料，建立了基于单井的正演模型以及区域连井地质-地球物理模型，并且两者的储层正演响应特征规律性一致。分析讨论了模型建立过程中需考虑的影响因素：子波选择与旁瓣，围岩的尺度、位置、形状。揭示了发育不同厚度时的地震响应特征，进而正确认识了储层的地震相，在实际应用中取得了良好的效果。 标签：地震波数值模拟；有限差分法；碳酸盐岩储层；影响因素 1 概述 在地震勘探中，地震波数值模拟又称地震正演，可供正确认识储层的地震响应特征，为储层预测提供基础。通过分析不同厚度、岩性组合对地震响应的影响，建立储层和地震响应特征之间的联系，為应用地震资料进行储层预测提供一定的依据。地震波数值模拟方法主要分为射线追踪法和波动方程法两类，而其中波动方程法因其能够提供更丰富的波场信息而得到了更加广泛的应用。基于波动方程的数值模拟按照算法不同又分为有限差分法、伪谱法、有限元法及谱元法等，其中有限差分法是最为流行的方法之一[1]。文章采用地震波数值模拟的最常用的波动方程有限差分法正演模拟对下二叠统的储层特征进行了正演影响因素分析实验。 2 基本原理 3 储层正演影响因素分析 在研究区范围内，栖霞组以深灰色厚层状石灰岩为主，含泥质条带及薄层，具灰黑色生物碎屑灰岩、藻灰岩、藻团粒灰岩互层。栖霞组与下伏梁山组黑色含煤岩系及上覆茅口组浅灰色块状灰岩均为整合接触。结合区域地质认识、地震、钻井、测井资料及已有研究成果，建立如图1所示的正演模型。茅口组整体发育大套灰岩，在茅口组底部普遍性发育的一套泥灰岩，由于物性差异较大，对实验结果影响较大。模型仅在透镜体一侧设计了一定厚度的泥灰岩，从实验结果中可以得到效果对比。储层发育在栖霞组上部，储层厚度透镜状变化由中间70米向两侧逐渐减薄，直至储层不发育。在下伏地层中，梁山组黑色含煤系地层虽然很薄（十米左右），但地震波阻抗差异更大，同样不可忽视。 根据上述建立的地质-地球物理正演模型，选用接近实际地震资料的子波进行正演实验。实验选用了30Hz理论Puzirov子波和Riker子波两种不同子波，其中，Puzirov子波波形与Riker子波波形相似均为零相位子波，但旁瓣能量较弱并且能量延续时间较短，具有更高的分辨率。两种不同子波模型正演结果分别如图2所示，图2a是选用30Hz Puzirov子波的结果，图2b则是同一频率常用的Riker 子波的正演结果。总体而言，选用Puzirov子波的正演剖面中，波形信息更加丰富，具有更高的分辨率。在细节刻画方面，图2a中随着储层厚度增大，储层顶

波动方程的变步长有限差分数值模拟

收稿日期：２００７－０３－２３；修订日期：２００７－０４－２７ 作者简介：李胜军，男，在读硕士研究生，研究方向为地震波传播理论。联系电话：（０５４６）８３９２０５５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｄｐｕｌｉｓ＠１２６．ｃｏｍ，通讯地址：（２５７０６１）中国石油大学（华东）地球资信与信息学院。 ＊中国石油大学（华东）研究生创新基金资助，编号：Ｓ２００６—０６。 油气地球物理 ２００７年７月 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ 第５卷第３期 在地震资料采集、处理和解释中通常需要进行地震波场数值模拟：假设已知地下的地质情况，应用地震波运动学和动力学的基本原理，计算给定地质模型的地震响应。这种做法对正确认识地震波的运动学和动力学特征，以及准确分析油气藏的反射波场特征有着重要的指导意义。声波在介质中的正演模拟研究为我们精确模拟地震波在复杂介质中的传播提供了理论基础［１］。 傅立叶变换法和高阶有限差分法（ＦＤ）已成为计算声波方程空间导数的标准技术［２，３］。虽然常网格步长差分算法比较容易实现，但是它们对大部分模型都增大了不必要的计算量。例如，对存在浅层低速带的沉积盆地模型地面地震记录进行模拟时，由于低速地层阻抗小，地震波传入其中会引起较大的振幅和较长的延续时间（这与深层的高速层完全不同）。由于这些浅层低速层中地震波的波长较短、地层厚度较小，模拟时需要用小网格进行。这样，常网格步长算法就必须用小网格离散整个模型，从而增加了不必要的代价，如内存、计算量的增大。 因而，采用变网格算法将能改进有上覆低速层情况模拟结果的有效性（对地层中间有超薄夹层的情形，必须用精细网格覆盖才能精确的对地层进行模拟）。应用这种变网格算法既能实现对夹层的模拟，又能保障计算量不增加。因此这种通过函数实现在任意深度上网格步长变化的有限差分方法被 推广［４］。为了计算空间导数，在Ｘ方向用傅立叶变换法或有限差分算法，在Ｚ方向使用高阶有限差分方法。通过时间积分快速展开法（ＲＥＭ）来保障差分方法的计算精度［６］。这种差分技巧比二阶时间差分有较高的精确度且计算用时短。 １时间积分 均匀介质中的二维声波方程可用下式表示［２］ 式中：Ｐ＝Ｐ（ｘ，ｚ，ｔ），代表压力项；ｃ＝ｃ（ｘ，ｚ），代表速度；ｓ＝ｓ（ｓ，ｚ），代表震源函数；Ｌ２为差分算子。在密度!＝!（ｘ，ｚ）变化的情况下，常用的是Ｖｉｄａｌｅ给出的公式［５］ 波动方程的变步长有限差分数值模拟＊ 李胜军１，２） 孙成禹１） 张玉华１） 倪长宽１） １）中国石油大学地球资源与信息学院；２）中石油勘探开发研究院西北分院 摘要：有限差分算法是常用的正演模拟方法之一，其包含的地震信息丰富，且实现简单。传统的有限差分方法通常都采用均匀网格步长，在对含低速／高速介质、 薄层／厚层介质的模型进行波场模拟时往往缺乏稳定性。文章介绍了一种可以有效解决上述问题的变网格算法，对常规有限差分法与变网格差分算法在内存需求、计算速率等方面的差别进行了比较，对变网格差分算法中的边界条件、 时间积分的快速展开算法作了阐述，进而总结了变网格算法的优点。关键词：变步长；边界条件；计算时间；快速展开法；数值模拟 !２ Ｐ!ｔ２＝－Ｌ２Ｐ＋ｓ （１） （２） －Ｌ２ ＝ｃ ２ !２!ｘ２＋!２ !ｚ ２" # （３） （４） !２ Ｐ!ｔ ２＝－Ｌ２Ｐ!"$ －１!Ｌ２Ｐ＋ＰＬ２１!＋ｓ －Ｌ２ ＝!ｃ ２ ２ !２!ｘ２＋!２ !ｚ ２% $

地震波数值模拟方法研究综述.

地震波数值模拟方法研究综述 在地学领域，对于许多地球物理问题，人们已经得到了它应遵循的基本方程(常微分方程或偏微分方程)和相应的定解条件，但能用解析方法求得精确解的只是少数方程性质比较简单，且几何形状相当规则的问题。对于大多数问题，由于方程的非线性性质，或由于求解区域的几何形状比较复杂，则不能得到解析解。这类问题的解决通常有两种途径。一是引入简化假设，将方程和几何边界简化为能够处理的情况，从而得到问题在简化状态下的解答。但这种方法只是在有限的情况下是可行的，过多的简化可能导致很大的误差甚至错误的解答。因此人们多年来寻找和发展了另一种求解方法——数值模拟方法。 地震数值模拟(SeismicNumericalModeling)是地震勘探和地震学的基础，同时也是地震反演的基础。所谓地震数值模拟，就是在假定地下介质结构模型和相应的物理参数已知的情况下，模拟研究地震波在地下各种介质中的传播规律，并计算在地面或地下各观测点所观测到的数值地震记录的一种地震模拟方法。地震波场数值模拟是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段，这种地震数值模拟方法已经在地震勘探和天然地震领域中得到广泛应用。 地震数值模拟的发展非常迅速，现在已经有各种各样的地震数值模拟方法在地震勘探和地震学中得到广泛而有效

的应用。这些地震波场数值模拟方法可以归纳为三大类，即几何射线法、积分方程法和波动方程法。波动方程数值模拟方法实质上是求解地震波动方程，因此模拟的地震波场包含了地震波传播的所有信息，但其计算速度相对于几何射线法要慢。几何射线法也就是射线追踪法，属于几何地震学方法，由于它将地震波波动理论简化为射线理论，主要考虑的是地震波传播的运动学特征，缺少地震波的动力学信息，因此该方法计算速度快。因为波动方程模拟包含了丰富的波动信息，为研究地震波的传播机理和复杂地层的解释提供了更多的佐证，所以波动方程数值模拟方法一直在地震模拟中占有重要地位。 1地震波数值模拟的理论基础 地震波数值模拟是在已知地下介质结构的情况下，研究地震波在地下各种介质中传播规律的一种地震模拟方法，其理论基础就是表征地震波在地下各种介质中传播的地震波传播理论。上述三类地震波数值模拟方法相应的地震波传播理论的数学物理表达方式不尽相同。射线追踪法是建立在以射线理论为基础的波动方程高频近似理论基础上的，其数学表形式为程函方程和传输方程。积分方程法是建立在以惠更斯原理为基础的波叠加原理基础上的，其数学表达形式为波动方程的格林函数域积分方程表达式和边界积分方程表达式。波

声波方程数值模拟实验报告

声波方程数值模拟实验报告 一．基础理论知识 需要的已知条件包括： 1．1）震源函数 2）地层速度（波速） 3）边界条件 2．弹性波方程：?????????+??=??+??+??=??) ()()(222222 22222 222z w x w v t w t S z u x u v t u s p 声波方程的有限差分法数值模拟 对于二维速度-深度模型，地下介质中地震波的传播规律可以近似地用声波方程描述： )()(2222 222t S z u x u v t u +??+??=?? （4-1） (,)v x z 是介质在点（x , z ）处的纵波速度，u 为描述速度位或者压力的波场，)(t s 为震 源函数。 为求式（4-1）的数值解，必须将此式离散化，即用有限差分来逼近导数，用差商代替微商。为此，先把空间模型网格化（如图4-1所示）。 设x 、z 方向的网格间隔长度为h ?，t ?为时间采样步长，则有： h i x ?= （i 为正整数） h j z ?= (j 为正整数)t n t =? (n 为正整数) k j i u , 表示在(i,j)点，k 时刻的波场值。 将1 ,+k j i u 在(i,j)点k 时刻用Taylor 展式展开： z ?,i j 1,i j +2,i j +1,i j -2,i j -,2 i j -,2 i j +,1i j +,1 i j -1,1i j -+1,2 i j -+2,1i j -+2,2 i j -+1,2 i j ++2,2 i j ++1,1 i j +-2,1i j +-1,1i j ++2,1i j ++1,1i j --1,2i j +-2,2i j +-2, 2i j --2,1 i j --1,2i j --x ?

波动方程正演模型的研究与应用

波动方程正演模型的研究与应用 郑鸿明* 娄 兵 蒋 立 （新疆油田公司勘探开发研究院地物所） 摘要野外采集的地震数据是经过大地滤波后的畸变信号，处理的地震剖面只是间接地反映了地下构造和地质体的特征，虽然目前有很多方法和手段可以分析并提取相关的地质信息，但由于处理对波场的改造和噪声的存在以及方法本身的多解性问题降低了识别地质信息的可靠性。处理中每一步对有效信息的影响有多大，对地震属性解释的影响有多大，没有一个定量的标准，只能凭经验和认识来定性地判断。正演模型在弹性波理论指导下，遵循严格的数学公式，可以最佳模拟地下各种情况。各种处理方法和不同的处理流程所得到的结果能否符合或最佳逼近波动方程建立的数学模型，正演模型是判断处理工作合理性的良好准则。 主题词地质模型波动方程正演模型地震响应模块测试 1 引 言 随着地震勘探的不断深入，地震勘探也由构造型油气藏勘探进入精细的岩性勘探阶段，要求地震勘探能够反映地下地质体岩性变化，以及识别含油、气、水的地震响应特征，分辨薄互层、低幅度构造的能力。地球物理学家们在长期的实践中已经研究开发了很多相关的技术，虽然理论上这些方法都能够成立，这些技术应用成功的实例也很多，但也不乏有失败的教训，往往产生多解性，或与钻探的结论不符。这里除了复杂地表和复杂地下构造形成的复杂地震波场而不满足建立在简单地质模型处理理论的因素外，与处理过程对地震波场的改造也有很大关系。从地震数据的采集到最终处理的地震剖面，整个过程是一个系统工程，地下地质结构、地质体的岩性变化以及含流体的性质，对处理人员来说是看不见、摸不着的“黑匣子”，我们所看到的只是经过大地滤波后产生畸变的地震波场，如何从这个畸变的地震波场中去伪存真、恢复真实的构造形态、提取储层的相关地震属性信息，这是岩性处理的最终目标。处理中的每一步环环相扣、相互影响、相互制约，而我们对处理中的每一步产生的中间结果所应达到的标准只是凭经验、感觉进行定性判定，加入了很多人为因素，这些因素或多或少影响着我们对解释成果的正确认识。另外，处理技术发展很快，相应的地震处理软件越来越多，应用这些模块之前对各模块所起的作用以及它们所产生的结果都需要有一个定量的认识，以及验证处理流程的合理性是当前迫切需要解决的问题。究竟什么样的结果满足岩性解释的要求、什么样的结果反映的是真正地下地质体的响应、什么样的处理方法满足保振幅处理和地震属性分析的应用等等一系列问题，这都是当前岩性处理中迫切需要解决的主要问题。它直接关联着处理成果的真伪及后续解释的可靠性，关联着勘探的投资风险。 随着计算机运算能力发展迅猛，特别是微机群的出现，为波动方程算法提供了硬件环境，开展此项技术的研究与应用已成为可能。此次模型的设计全面考虑了地表和地下的典型地质特征并将这些特征容入到模型中，真实模拟了实际地质结构。应用该地质模型正演叠前炮集的地震响应。 2 模型的建立 模型分物理模型和数学模型两种，目前的物理模型只能做非常简单的模拟，只有用数学模型才能模拟各种复杂的地质现象。20世纪70年代，美国哥伦比亚大学在郭宗汾

midas数值模拟软件应用

某露天煤矿4-4剖面边坡稳定性分析与沿走向开采 的数值模拟 1概况 以实测4-4剖面为分析对象（如图1），根据钻孔资料确定上覆岩层属性，建立数值模拟分析模型，模型走向长300m、倾向234.17 m、高度为117.975m，模拟计算时需要考虑排土场附加荷载的影响。排土场高15.414m，其坡角35°，距离露天坡肩距离30m。具体各层参数如表1. 图1 实测4-4剖面分布图 表1岩体力学参数表 岩性 密度/ 103kg/m3 内摩擦角/° 凝聚力 /kPa 泊松比 弹性模量 /MPa 抗压强度/ MPa 表土 1.58 24 14 0.23 31.5 砂岩 2.537 33 111 0.25 5000 2.43 泥岩 2.314 34 52 0.35 1250 1.09 煤 1.45 32.7 201 0.30 1200

2二维数值模型 排土场高15m，其坡角35°，距离露天坡肩距离30m。二维模型共有1580个节点，1239个单元（如图2）。破坏判据采用莫尔-库仑准则。 2.1 二维网格划分 图2 4-4剖面二维数值模型 2.2 二维模型稳定性分析 2.2.1 稳定系数：1.3875 2.2.2 位移及应力云图如图2.2.2（a）、（b） 图2.2.2（a）4-4剖面Z方向位移变化色谱图

图2.2.2（b）4-4剖面Z方向应力变化色谱图 3三维模型 三维模型共有24692个节点，29736个单元（如图3）。破坏判据采用莫尔-库仑准则。模型参数取表1。沿走向开挖10步，前3步20m，中间4步10m，后3步20m，共开挖160m。 图3 4-4剖面三维数值模型 3.1第一步开挖 3.1.1位移云图

数值模拟软件大全

数值模拟软件大全 GEO-SLOPE Offical WebSite: www. geo-slope. com SLOPE/W: 专业的边坡稳定性分析软件, 全球岩土工程界首 选的稳定性分析软件 SEEP/W: 专业的地下渗流分析软件, 第一款全面处理非饱和土体渗流问题的商业化软件 SIGMA/W: 专业的岩土工程应力应变分析软件, 完全基于土(岩)体本构关系建立的专业有限元软件 QUAKE/W: 专业的地震应力应变分析软件, 线性、非线性土体的水平向与竖向耦合动态响应分析软件 TEMP/W: 专业的温度场改变分析软件, 首款最具权威、涵盖范围广泛的地热分析软件 CTRAN/W: 专业的污染物扩散过程分析软件, 超值实用、最具性价比的地下水环境土工软件 AIR/W:专业的空气流动分析软件, 首款处理地下水-空气-热相互作用的专业岩土软件 VADOSE/W: 专业的模拟环境变化、蒸发、地表水、渗流及地下水对某个区或对象的影响分析软件, 设计理论相当完善和全面的环境土工设计软件 Seep3D(三维渗流分析软件)是GeoStudio2007专门针对工程结构中的真实三维渗流问题, 而开发的一个专业软件, Seep3D软件将强大的交互式三维设计引入饱和、非饱和地下水的建模中, 使用户可以迅速分析各种各样的地下水渗流问题. 特点:GeoStudio其实就是从鼎鼎大名的GEO-SLOPE发展起来的, 以边坡分析出名, 扩展到整个岩土工程范围, 基于. NET平台开发的新一代岩土工程仿真分析软件, 尤其是VADOSE/W模块是极具前瞻性的, 环境岩土工程分析的利器. 遗憾的是其模块几乎都只提供平面分析功能. Rocscience Offical WebSite: www. rocscience. com Rocscience 软件的二维和三维分析主要应用在岩土工程和 采矿领域, 该软件使岩土工程师可以对岩质和土质的地表 和地下结构进行快速、准确地分析, 提高了工程的安全性并 减少设计成本. Rocscience 软件对于岩土工程分 析和设计都很方便, 可以帮助工程师们得到快速、正确的解答. Rocscience 软件对于用户最新的项目都有高效的解算结果, 软件操作界面是基于WINDOWS 系统的交互式界面. Rocscience 软件自带了基于CAD 的绘图操作界面, 可以随意输入多种格式的数据进行建模, 用户可以快速定义模型的材料属性、边界条件等, 进行计算得到自己期望的结果. Rocscience 软件包括以下十三种专业分析模块: Slide 二维边坡稳定分析模块

地震波传播原理

菲涅尔体和透射波 摘要 在地震成像实验中，通常使用基于波动方程高频渐进解的几何射线理论，因此，通常假设地震波沿着空间中一条连接激发点和接受点的无限窄的线传播，称为射线。事实上，地震记录有非常多的频率成分。地震波频率的带限性就表明波的传播应该扩展到几何射线周围的有限空间。这一空间范围就成为菲涅尔体。在这片教案中，我们讲介绍关于菲涅尔体的物理理论，展示适用于带限地震波的波动方程的解。波动方程的有限频理论通过敏感核函数精确地描述了带限透射波和反射波的旅行时与振幅和地球介质中慢度扰动之间的线性关系。菲涅尔体和有限频敏感核函数可以通过地震波相长干涉的概念联系起来。波动方程的有限频理论引出了一个反直觉的结论-在三维几何射线上的点状速度扰动不会不会造成波长的相位扰动。因此，这说明在射线理论下的菲涅尔体理论是波动方程有限频理论在有限频下的一个特例。最后，我们还澄清了关于菲涅尔体宽度限制成像实验分辨率的误解。 引言 在地震成像技术中，射线理论通常在正演和反演中被用有构建正反演波长算子。射线理论之所以收到欢迎部分是由于计算机速度和内存的限制，因为射线理论具有较高的计算效率并且对于各种地震成像方法的应用也比较容易。而另一方面，地震成像实验清晰的表明，射线理论，由于他对波场传播的近似描述，对于散射效应严重的波场的成像是不完备的。Cerveny 给出了对于地震波射线理论的一个全面的理解。 在地震成像实验中，记录到的透射波和反射波信号都是由一个主要由低频信号组成的宽带震源激发产生的，因为地震波的高频信号在地层中很容易衰减。但是射线理论是基于高频近似的，这表明基于射线理论的成像技术和和测量波场这件之能会存在方法上的冲突。这个围绕射线且对带限地震波的传播起主要影响的空间范围就被叫做菲涅尔体。射线理论在地下构造尺度大于记录波场的第一菲涅尔带的介质中能够取得较好的效果。对于低频反射波（频率成分在10-70Hz之间）和透射波（频率成分在300-800Hz之间），第一菲涅尔体的宽度可以分别达到500m和50m的量级。这个宽度要大于我们在陆地和海洋的反射波地震勘探以及井间和垂直地震剖面中想要成像的地下地质特征。 在这篇教案中，我们将看到如何将地震分辨率扩展到识别体积小于第一菲涅尔带的不均匀体。我们将展示如把射线理论下的旅行时和振幅公式扩展到更精确的、可以应用与带限反射和透射地震信号波场近似理论。波动方程的有限频理论提出了反射和透射地震波的敏感核函数（也称作Frechet核函数）。这些有限频Frechet核函数将速度扰动和旅行时与振幅的扰动线性的联系起来。有限频波长近似被直接应用到各种地震成

地下水数值模拟任务、步骤及常用软件

地下水数值模拟任务、步骤及常用软件1地下水模拟任务 大多数地下水模拟主要用于预测，其模拟任务主要有4种： 1)水流模拟 主要模拟地下水的流向及地下水水头与时间的关系。 2)地下水运移模拟 主要模拟地下水、热和溶质组分的运移速率。这种模拟要特别考虑到“优先流”。所谓“优先流”就是局部具有高和连通性的渗透性，使得水、热、溶质组分在该处的运移速率快于周围地区，即水、热、溶质组分优先在该处流动。 3)反应模拟 模拟水中、气-水界面、水-岩界面所发生的物理、化学、生物反应。 4)反应运移模拟 模拟地下水运移过程中所发生的各种反应，如溶解与沉淀、吸附与解吸、氧化与还原、配合、中和、生物降解等。这种模拟将地球化学模拟(包括动力学模拟)和溶质运移模拟(包括非饱和介质二维、三维流)有机结合，是地下水模拟的发展趋势。要成功地进行这种模拟，还需要研究许多水-岩相互作用的化学机制和动力学模型。 2模拟步骤 对于某一模拟目标而言，模拟一般分为以下步骤： 1)建立概念模型 根据详细的地形地貌、地质、水文地质、构造地质、水文地球化学、岩石矿物、水文、气象、工农业利用情况等，确定所模拟的区域大小，含水层层数，维数(一维、二维、三维)，水流状态(稳定流和非稳定流、饱和流和非饱和流)，介质状况(均质和非均质、各向同性和各向异性、孔隙、裂隙和双重介质、

流体的密度差)，边界条件和初始条件等。必要时需进行一系列的室内试验与野外试验，以获取有关参数，如渗透系数、弥散系数、分配系数、反应速率常数等。 2)选择数学模型 根据概念模型进行选择。如一维、二维、三维数学模型，水流模型，溶质运移模型，反应模型，水动力-水质耦合模型，水动力-反应耦合模型，水动力-弥散-反应耦合模型。 3)将数学模型进行数值化 绝大部分数学模型是无法用解析法求解的。数值化就是将数学模型转化为可解的数值模型。常用数值化有有限单元法和有限差分法。 4)模型校正 将模拟结果与实测结果比较，进行参数调整，使模拟结果在给定的误差范围内与实测结果吻合。调参过程是一个复杂而辛苦的工作，所调整的参数必须符合模拟区的具体情况。所幸的是，最近国外已花费巨力开发研究了自动调参程序(如PEST)，大大提高了模拟者的工作效率。 5)校正灵敏度分析 校正后的模型受参数值的时空分布、边界条件、水流状态等不确定度的影响。 灵敏度分析就是为了确定不确定度对校正模型的影响程度。 6)模型验证 模型验证是在模型校正的基础上，进一步调整参数，使模拟结果与第二次实测结果吻合，以进一步提高模型的置信度。 7)预测 用校正的参数值进行预测，预测时需估算未来的水流状态。

声波波动方程正演模拟程序总结

声波波动方程正演模拟程序 程序介绍： 第一部分：加载震源，此处选用雷克子波当作震源。 编写震源程序后，我将输出的数据复制，然后我用excel做成了图片，以检验程序编写是否正确。以下为雷克子波公式部分的程序： for(it=0;it

模型构建与试算： 1、我首先建立了一个均匀介质模型，首先利用不同时间，进行了数值模拟，得到波场快照如图所示： 100ms 200ms 300ms 此处，纵波速度为v=3000m/s。模型大小为200×200，空间采样间隔为dx=dz=10m。采用30Hz的雷克子波作为震源子波，时间采样间隔为1ms，图中可以看出，波场快照中的同相轴是圆形的，说明在均匀各向同性介质中，点源激发的波前面是一个圆，这与理论也是吻合的。并且随着时间的增大，波前面的面积逐渐增大，说明地震波从震源中心向外传播。 2、我在建立的均匀模型的基础上，改变差分算子的精度，分别采用2阶、6阶、12阶精度进行试算。时间统一采用300ms的时候。得到的波长快照如下： 2阶精度6阶精度12阶精度

弹性介质地震波场的数值模拟

弹性介质地震波场的数值模拟 地震正演模拟分两方面：数学模拟和物理模拟,正演是地震数据采集、处理、解释三大环节的分析基础。本文主要论述地震波场数值模拟,地震波场数值模拟是勘探地震学的重要研究课题之一,也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,是地震反演的基础。所以,该技术在我们对油气田的勘探开发有着重要的意义。地震数值模拟技术的研究方法主要包括三类积分方程法、射线追踪法以及波动方程法。 积分方程法是建立在以Huygens原理为基础的波叠加原理基础上的；射线追踪法主要理论基础是几何光学,属于几何地震学方法,在高频近似条件下,地震波的主能量沿射线轨迹传播,主要优点是计算速度快,所得地震波的传播时间比较 准确,但缺少地震波的动力学信息；波动方程数值模拟方法是以地震波波动方程为基础的,相比射线追踪法保留了地震波的运动学与动力学特征。本文首先介绍了地震波场波动方程方法的基础波动理论,对于波动方程的各种求解方法做了比较全面的论述,并分别对求解公式做了推导。我们选择了具有编程简单、运算速度快,而且能够得到完整的弹性波场信息的交错网格有限差分法进行了理论研究。将推导出的关于速度-应力的一阶段波动方程组在等边长网格上离散,得到定义 的网格点上的差分波动方程组。 进而讨论差分离散格式的相容性、收敛性以及稳定性,从而得到了差分波动方程组的稳定条件,达到保证数值解收敛于真实解。在波动数值模拟中震源和边界条件的处理相当的重要,接下来着重在均匀各向同性介质模型中讨论了震源和边界的处理方法。建立各种不同的模型并对其波场进行分析。编写的计算机程序可计算二维复杂的非均匀介质的p波、p-sv波的合成地震记录,包括vsp记录、共炮点记录、共中心点抽道记录和地震叠加剖面,理论和实际模型的计算结果令人满意。

地震波波动方程数值模拟方法

地震波波动方程数值模拟方法 地震波波动方程数值模拟方法主要包括克希霍夫积分法、傅里叶变换法、有限元法和有限差分法等。 克希霍夫积分法引入射线追踪过程，本质上是波动方程积分解的一个数值计算，在某种程度上相当于绕射叠加。该方法计算速度较快，但由于射线追踪中存在着诸如焦散、多重路径等问题，故其一般只能适合于较简单的模型，难以模拟复杂地层的波场信息。 傅里叶变换法是利用空间的全部信息对波场函数进行三角函数插值，能更加精确地模拟地震波的传播规律，同时，利用快速傅里叶变换(FFT)进行计算，还可以提高运算效率，其主要优点是精度高，占用内存小，但缺点是计算速度较慢，对模型的适用性差，尤其是不适应于速度横向变化剧烈的模型. 波动方程有限元法的做法是：将变分法用于单元分析，得到单元矩阵，然后将单元矩阵总体求和得到总体矩阵，最后求解总体矩阵得到波动方程的数值解；其主要优点是理论上可适宜于任意地质体形态的模型，保证复杂地层形态模拟的逼真性，达到很高的计算精度，但有限元法的主要问题是占用内存和运算量均较大，不适用于大规模模拟，因此该方法在地震波勘探中尚未得到广泛地应用。。 相对于上述几种方法，有限差分法是一种更为快速有效的方法。虽然其精度比不上有限元法，但因其具有计算速度快，占用内存较小的优点，在地震学界受到广泛的重视与应用。 声波方程的有限差分法数值模拟 对于二维速度-深度模型，地下介质中地震波的传播规律可以近似地用声波方程描述： )()(2222222t S z u x u v t u +??+??=?? （4-1） (,)v x z 是介质在点（x , z ）处的纵波速度，u 为描述速度位或者压力的波场，)(t s 为震源函数。 为求式（4-1）的数值解，必须将此式离散化，即用有限差分来逼近导数，用差商代替微商。为此，先把空间模型网格化（如图4-1所示）。 设x 、z 方向的网格间隔长度为h ?，t ?为时间采样步长，则有： z ?,i j 1,i j +2,i j +1,i j -

复杂介质下地震波数值模拟方法研究及其应用

北京航空航天大学计算机学院 硕士学位论文开题报告 论文题目：复杂介质下地震波数值模拟方法研究及应用专业：计算机科学与技术 研究方向：计算机图形学 研究生：梁堰波 学号：SY0906430 指导教师：杨钦(教授) 北京航空航天大学计算机学院 2010年11月19日

目录 1 选题依据 (2) 1.1 选题意义 (2) 1.2 国内外研究现状分析 (3) 2 论文研究方案 (4) 2.1 研究目标 (4) 2.2 研究内容与方法 (5) 2.3 技术路线 (5) 2.4 关键技术与难点 (6) 3 预期目标与研究成果 (6) 4 工作计划 (7) 5 参考文献 (7)

复杂介质下地震波数值 模拟方法研究及其应用 1 选题依据 1.1 选题意义 本课题来源于实验室课题。 地震数值模拟(Seismic Numerical Simulation)是地震勘探方法研究的前提和基础，对地震数据处理及解释起着重要的作用。地震数值模拟是首先给出地下介质结构模型，并已知相应的物理参数，进而通过给定的物理方程模拟地震波在地下各种介质中传播时的规律，并计算出各个观测点所观测到的数值而形成地震记录的地震模拟方法。地震数值模拟在地震勘探和地震学的各项研究及生产工作中都扮演着重要的角色。在野外地震观测系统的设计和评估以及地震观测系统的优化中，地震数值模拟都得到广泛应用；此外地震数值模拟还可以用来检验地震数据处理中的各种反演方法的正确性，并且可以对地震解释结果的正确性进行检验。目前，这种地震数值模拟方法不但在石油、天然气、煤、金属和非金属等矿产资源及工程和环境地球物理中得到普遍的应用，而且在地震灾害预测、地震区带划分以及地壳构造和地球内部结构研究中，也得到相当广泛的应用。地震勘探的目的则是根据各观测点所观测的地震记录来描绘地下介质结构模型，并且描述其状态或岩性；虽然说这是一个反演过程，但是它是建立在地震正演模拟的基础上的。通过地震正演模拟研究，充分了解和掌握地震波传播规律是指导地震反演的基础。随着现代计算机技术的飞速发展，地震数值模拟研究也随之得到了更深入的研究和广泛应用。到目前为止，已经发展出了许多种的地震数值模拟方法，并且都在地震勘探和地震学中得到广泛而有效的应用，地震数值模拟方法主要可以归纳为地震波方程数值解法、积分方程法和射线追踪法三大类。 地震偏移是反射地震学的一个核心内容。地震偏移就是在波动方程的基础上，通过将同相轴归位到其正确空间位置并聚焦绕射能量到其散射点来消除反射记录中的失真现象。无论是过去、现在和将来，地震偏移技术都是地震勘探的最

Eclipse数值模拟软件问答

Eclipse数值模拟软件问答（初级） 1. ECLIPSE输出结果文件是哪些？ .GRID或.FGRID: 网格文件 .EGRID: 网格文件，与GRID格式不同，文件要小的多。（用关键字GRIDFILE来控制输出类型）.INIT或.FINIT: 属性文件。（用关键字INIT来控制输出） .PRT: 报告输出。文件很大，模型处理及计算结果详细报告。（RPTGRID，RPTPROP，RPTSOL，RPTSCHED控制输出） .LOG: 后台作业时的输出报告，文件比PRT要小很多。可用于错误检查。 .DBG: Debug文件，一般不用。可用于检查ECLIPSE如何处理输入参数。 .SAVE: 用于快速重启。（用关键字SAVE来控制输出） .RFT：RFT计算结果。（用关键字WRFTPLT来控制输出) .FLUX: 流动边界。(用关键字DUMPFLUX来控制输出) .Snnnn或.UNSMRY: 图形文件输出（在SUMMARY部分定义） .Xnnnn或.UNRST: 重启文件输出（用RPTRST，RPTSOL或RPTSCHED来控制输出） 2. ECLIPSE输出文件都有什么格式？ 格式化输出：可读文件，文件大。（用关键字FMTOUT来控制） 非格式化输出：不可读文件，文件小。 多输出文件：每一时间步一个输出文件。 单文件输出：所有时间步输出到一个文件。（用关键字UNIFOUT来控制) ECLIPSE缺省输出：非格式化，多文件输出。 3. ECLIPSE数据文件分几部分，各部分定义什么数据类型？ ECLIPSE数据类型分八部分，各部分内的关键字除几个个别的外不能混用。 RUNSPEC: 定义模型维数以及模型基本类型，包括模型网格维数，最大井数，井组数，流体类型，输出类型控制等。 GRID: 定义模型网格和属性，包括顶部深度，厚度，孔隙度，渗透率，净毛比，一般由前处理软件Flogrid或Petrel输出。 EDIT: 编辑孔隙体积，传导率。 PROPS: 流体PVT及岩石数据，包括油、气体积系数，粘度随压力变化，水的体积系数，粘度；油，气，水地面密度等。岩石数据是相渗曲线和毛管压力。 REGIONS: 分区数据，包括流体分区，岩石分区，储量区，平衡区等。 SOLUTION: 平衡区数据，包括油水界面、油气界面、参考压力、参考深度、水体参数。 SUMMARY: 计算结果输出，包括油田，井组，单井的油、气、水产量，压力输出，网格的压力，

数值模拟报告

第一部分：数值模拟技术研究文献综述 浅析数值模拟技术 1．引言 近年来，随着我国大规模地进行“西部大开发”和“南水北调”等巨型工程，越来越多的岩土工程难题摆在我们面前，单纯依靠经验、解析法显然已不能有效指导工程问题的解决，迫切需要更强有力的分析手段来进行这些问题的研究和分析。自. Clough 上世纪60年代末首次将有限元引入某土石坝的稳定性分析以来，数值模拟技术在岩土工程领域取得了巨大的进步，并成功解决了许多重大工程问题。特别是个人电脑的普及及计算性能的不断提高，使得分析人员在室内进行岩土工程数值模拟成为可能。在这样的背景下，数值模拟特别是三维数值模拟技术逐渐成为当前中国岩土工程研究和设计的主流方法之一，也使得岩土工程数值模拟技术成为当今高校和科研院所岩土工程专业学生学习的一个热点。 采用大型通用软件对岩土工程进行数值模拟计算，在目前已成为项目科研、工程设计、风险评估等岩土类项目的必须，学习和掌握Ansys、FLAC3D、UDEC等数值计算软件已成为学校、科研院所对工程从业人员的基本要求。 数值模拟方法主要有限元法、边界元法、加权余量法、半解析元法、刚体元法、非连续变形分析法、离散元法、无界元法和流形元法等，各种方法都有其对应的软件。 2.数值模拟的发展趋势 可以说, 继理论分析和科学试验之后, 数值模拟已成为科学技术发展的主要手段之一。随着软件技术和计算机技术的发展, 目前国际上数值模拟软件发展呈现出以下一些趋势： （1）. 由二维扩展为三维。早期计算机的能力十分有限，受计算费用和计算机储存能力的限制，数值模拟程序大多是一维或二维的，只能计算垂直碰撞或球形爆炸等特定问题。随着第三代、第四代计算机的出现, 才开始研制和发展更多的三维计算程序。现在，计算程序一般都由二维扩展到了三维，如LS-DYNA2D 和LS - DYNA3D、AUTODYN2D 和 AUTO-DYN3D。 （2）.从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题。数值模拟分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来，逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值模拟方法。近年来数值模拟方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流等求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题。例如内爆炸时，空气冲击波使墙、板、柱产生变形，而墙、板、柱的变形又反过来影响到空气冲击波的传播，这就需要用固体力学和流体动力学的数值模拟结果交叉迭代求解。 （3）.由求解线性问题进展到分析非线性问题。随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求。诸如岩石、土壤、混凝土等，仅靠线性计算理论就不足以解决遇到的问题，只有采用非线性数值算法才能解决。众所周知，非线性的数值模拟是很复杂的，它涉及到很多专门的数学问题和运算技巧，很难为一般工程技术人员所掌握。为此，近年来国外一些公司花费了大量的人力和资金，开发了诸如LS- DYNA3D、ABAQUS和AU-TODYN等专长求解非线性问题的有限元分析软件，并广泛应用于工程实践。这些软件的共同特点是具有高效的非线性