[发明专利]基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟方法

权利要求书

1.一种基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟方法，其特征在于，包括：

根据模拟的地层几何尺寸、地质参数信息以及井孔测量环境，结合频散条件以及稳定性条件建立三维地层模型；

基于Fork-Join并行原理，将所述三维地层模型划分为多个子区域，并利用多核多线程同时计算各子区域内的声场；

将各子区域内的声场进行组合得到整个三维地层模型区域的声场；

利用多单元接收器记录不同时刻三维地层模型中指定位置的声场，得到井中特定声源在井孔和地层中激发的声场。

2.根据权利要求1所述的基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟方法，其特征在于，所述计算各子区域内的声场，包括：

采用交错网格离散、高阶差分近似及复频移完全匹配层压制模型边界反射，实现各子区域内的声场的有限差分计算。

3.根据权利要求2所述的基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟方法，其特征在于，所述采用交错网格离散、高阶差分近似及复频移完全匹配层压制模型边界反射，实现各子区域内的声场的有限差分计算，包括：

对子区域进行交错网格离散得到对应的网格模型；

将各向同性介质中的弹性波方程用一阶应力-速度形式表示，并采用高阶差分对一阶应力-速度表示的弹性波方程进行近似；

利用近似后的方程计算所述网格模型中的速度分量和应力分量，并对计算结果进行迭代得到所述子区域中任一时刻的波场；

计算所述子区域中完全匹配层区域内波动方程的衰减项，并用所述子区域中任一时刻的波场减去所述衰减项得到所述子区域内的最终波场；

其中，若所述子区域不包含完全匹配层区域，则其对应的衰减项为0。

4.根据权利要求1所述的基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟方法，其特征在于，将所述三维地层模型划分为多个子区域，包括：

根据所述三维地层模型区域的声场的计算规模以及计算机处理器的核心数量得到阈值；

根据所述阈值将所述三维地层模型通过递归方式划分为多个子区域。

5.一种基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟装置，其特征在于，包括：

建模模块，根据模拟的地层几何尺寸、地质参数信息以及井孔测量环境，结合频散条件以及稳定性条件建立三维地层模型；

并行声场计算模块，基于Fork-Join并行原理，将所述三维地层模型划分为多个子区域，并利用多核多线程同时计算各子区域内的声场；

声场组合模块，将各子区域内的声场进行组合得到整个三维地层模型区域的声场；

声场结果输出模块，利用多单元接收器记录不同时刻三维地层模型中指定位置的声场，得到井中特定声源在井孔和地层中激发的声场。

6.根据权利要求5所述的基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟装置，其特征在于，所述并行声场计算模块包括：

有限差分计算单元，采用交错网格离散、高阶差分近似及复频移完全匹配层压制模型边界反射，实现各子区域内的声场的有限差分计算。

7.根据权利要求6所述的基于Fork-Join并行模式的三维井孔声场数值模拟装置，其特征在于，所述有限差分计算单元包括：

交错网格离散子单元，对子区域进行交错网格离散得到对应的网格模型；

方程近似子单元，将各向同性介质中的弹性波方程用一阶应力-速度形式表示，并采用高阶差分对一阶应力-速度表示的弹性波方程进行近似；

波场初步计算子单元，利用近似后的方程计算所述网格模型中的速度分量和应力分量，并对计算结果进行迭代得到所述子区域中任一时刻的波场；

波场衰减子单元，计算所述子区域中完全匹配层区域内波动方程的衰减项，并用所述子区域中任一时刻的波场减去所述衰减项得到所述子区域内的最终波场；

其中，若所述子区域不包含完全匹配层区域，则其对应的衰减项为0。