[发明专利]一种地震勘探气枪阵列远场子波模拟方法、脸谱评价方法及装置

权利要求书

1.一种地震勘探气枪阵列远场子波模拟方法，包括如下步骤：

步骤S10、设置范德瓦耳斯气体方程的初始变量，利用范德瓦耳斯气体状态方程计算气室内气体初始物质的量m_g0；

步骤S20、获取气泡内温度变化率、气泡壁的加速度、气泡半径、气泡壁处质点速度以及气泡体积；获取气泡内的气体压力和气室压力；获取气泡的上浮速度；并获取下一时刻与气泡有关的各变量值；

步骤S30、水听器记录来自气枪的远场子波信号，远场子波信号是直达波和震源虚反射信号的叠加，以获取单气枪远场子波模型；

步骤S40、重复步骤S20和S30，直到t＞t_max，最终得到时间长度t_max的单气枪远场子波模型；

步骤S50、建立气枪阵列、气枪阵列激发，利用水听器记录信号；

步骤S60、建立气枪阵列远场子波模型；

所述步骤S10中初始变量包括：标准大气压P_atm、参考压力常量P_con、海水密度ρ、重力加速度g、气枪沉放深度h、气泡静水压P_∞＝P_atm+ρgh、节流系数τ、节流幂指数ζ、释放比率η、传热系数k、圆周率π、范德瓦耳斯修正量a和b、定体比热容C_V，m、定压比热容C_P，m、普适气体常量R_g＝C_P，m-C_V，m、海水温度T_w、海水声波速度V_sea、海面反射系数R_s、子波时间长度t_max、采样间隔Δt、气枪气室容量V_g、气枪工作气压P_g、气枪气室初始温度T_g0＝T_w*(1+P_g/P_con)、气枪气室释放气体产生气泡的初始体积V_b0，V_b0的初始值为V_g、气泡的初始半径为气泡壁初始速度气泡初始温度T_b0，初始值T_b0＝T_g0、气泡初始压力P_b0，P_b0初始值为静水压P_∞、气泡内气体物质的量m_b，初始值

所述步骤S20为

利用准静态开放式热力学系统方程获取气泡内温度变化率

其中：V_b是气泡内气体体积，初始体积V_b0，是气泡体积变化率，是气泡壁处气体与周围水的热转换率，表达式：R_b是气泡半径，k是传热系数，T_w是海水温度，T_b是气泡内温度，是气枪气室内气体喷出率，表达式：

其中：m_g是气室内气体物质的量，其初始值为m_g0，m_b是气泡内气体物质的量，其初始值为m_b0，P_gg是气室压力，其值为P_b是气泡压力，其初始值为P_∞；

利用气泡壁处的流体运动方程获取气泡壁的加速度

其中：求出气泡壁的加速度在求取加速度导数时，由于气泡壁速度远小于海水中声波速度V_sea，因此忽略项，继而得到

其中

根据泰勒级数展开，获取气泡半径R_b，new、气泡壁处质点速度以及气泡体积V_b，new；

获取下一时刻气泡内气体物质的量m_b，new、温度T_b，new以及气室内气体物质的量m_g，new，表达式分别是

利用范德瓦耳斯气体状态方程计算气泡内的气体压力P_b和气室压力P_gg，表达式分别是

利用Herring公式计算得到气泡的上浮速度v_z，从而得到气泡下一时刻的深度z_b，new＝h-v_z*dt，其中h是气枪沉放深度，气泡静水压力发生改变P_∞＝P_atm+ρgz_b，new；

所述步骤S30中单气枪远场子波模型为：

D₁是气枪和水听器之间的距离，D₂是气枪镜像和水听器之间的距离，是时间延迟。