改进BISQ模型的双相介质地震波场数值模拟及频散校正

2012-07-31周竹生唐磊

中南大学学报(自然科学版) 2012年4期

关键词：模型

周竹生，唐磊

(中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙，410083)

相对单相介质而言，双相介质能够更好地描述实际地层结构和性质，因此，双相介质的数值模拟更有利于实际介质中地震波传播规律的认识和研究。在双相介质的早期研究工作中，Biot假设孔隙介质理论中的固体与流体的相对运动属于Poiseuille型流动[1-2]，然而，随着双相介质研究的不断深入，研究发现孔隙介质中的流体还存在一种对地震波衰减和频散起关键作用的流动方式即喷射流动。其中，Biot流动力学机制描述的是宏观现象，而喷射流动机制描述的是局部特征。Dvorkin等[3]将这 2种机制结合起来，提出了BISQ模型，使得模型结构更贴近实际。Mamadou[4]提出改进BISQ模型，其优势在于在描述流体压力的表达式中不再含有不便于实际描述的微观参量(如特征喷射流动长度)，更加方便于地震波波场模拟的实现。本研究采用交错网格有限差分法对改进BISQ模型的双相介质地震波场进行数值模拟。数值模拟方法的共性是需要在时空域进行网格离散，以差分代替微分，由此所得到的地震波场必然存在数值频散现象。为了压制数值频散，本研究利用通量校正传输(FCT)技术修正了交错网格有限差分算法，确保在满足一定计算精度的前提下，可以采用较低的差分阶数，以提高计算效率。