[发明专利]一种采用地震数值模拟勘探天然气水合物的方法

权利要求书

1.一种采用地震数值模拟勘探天然气水合物的方法，其特征在于，包括：

S100、在二维情形下，测定天然气水合物地震勘探模型的参数，并根据得到的参数设定原始的时间域弹性波动方程；

S200、将得到的时间域弹性波动方程变换为频率域波动方程；

S300、基于交错网格，消除应力分量，对频率域波动方程进行空间离散，得到四阶精度条件下的差分格式；

S400、对得到的差分格式进行推导，得到频散关系；

S500、对得到的频散关系采用高斯牛顿方法进行最优化，得到一系列最优化差分系数，并将得到的最优化差分系数带入步骤S300中的差分格式中，重新构建形成最优化交错网格有限差分格式；

S600、将模型参数带入步骤S500中得到的最优化交错网格有限差分格式，构建大型稀疏方程组，并进行求解，得到天然气水合物的高精度弹性波响应；

其中：

步骤S100中，所述时间域弹性波动方程如式I所示，且所述式I具体包括：

式IA:

式IB:

式IC:

式ID:

式IE:

其中，ρ为密度，x表示空间上的水平方向、z表示空间上的竖直方向，v_x和v_z分别表示水平方向和竖直方向上的速度分量，σ_xx和σ_zz为正应力分量，σ_xz为剪应力分量，c₁₁、c₃₃和c₁₃为弹性模量；其中，在各向同性介质中，c₁₃＝c₃₁＝c₁₁-2c₅₅，V_P和V_S分别代表介质的纵波速度和横波速度；

步骤S200中，将时间域弹性波动方程变换为频率域波动方程为采用傅里叶变换得到，且得到的频率域波动方程如式II所示，所述式II具体包括：

式IIA：

式IIB：

式IIC：

式IID：

式IIE：

其中，i²＝-1，ω＝2πf，f为频率；

步骤S300中得到的差分格式如式III所示，且所述式III具体包括：

式IIIA：

式IIIB：

其中，

且，s_x和s_z分别代表x方向和z方向上与吸收边界条件相关的表达式，c₁、c₂、c₃和c₄为4个待优化的差分系数，上标a和b分别表示变网格剖分引起的两种差分表示类型；

步骤S400中的频散关系如式IV所示，且式IV具体包括：

式IVA：

式IVB：

其中，α_ph和β_ph分别表示纵横波相速度，K为波数矢量，R为纵横波速度比，A、B和C分别为与入射角、差分系数c、质量加权系数a以及网格间距相关的表达式；

步骤S500中最优化差分系数的计算具体包括：

S501、对得到的频散关系建立泛函，得到如式V所示的公式：

式V：

S502、选择a₁＝1.0、a₂＝0、a₃＝0、a₄＝0、c₁＝1.125和c₂＝-0.042作为初始值，采用高斯牛顿法求最小值，得到一系列最优化系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，单位横波波长内，交错网格的网格数量为3个。