LU100751B1 - Méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D. La méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D comprend les étapes de saisie de paramètres pertinents et d'un modèle de vitesse; d'émission de rayons dans différentes directions et de calcul de l'information des rayons centraux ; de calcul du temps de propagation sismique des nœuds de réseau dans la gamme de rayons en utilisant la méthode de construction de front d'onde ; de classement des attributs de temps de propagation des noeuds de réseau dans la zone de calcul et établissement d'une bande étroite initiale ; et de calcul du temps de propagation sismique des noeuds de réseau au repos par une méthode de Fast Marching. Selon la méthode de calcul du temps de propagation sismique mixte en 2D, la méthode de Fast Marching est reliée à la méthode de construction de front d'onde grâce à la technologie à bande étroite, et la précision de calcul du temps de propaga- tion sismique d'une petite zone proche de la source est améliorée par la méthode construction de front d'onde.
Description
Méthode de calcul de temps de propaeation sismiaue mixte en 2D Domaine technigue de l'invention
La présente invention concerne le domaine de calcul de temps de propagation sismique, en particulier une méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D.
Etat de la techniaue
Le journal « Chinese Journal of Engineering Geophysics » N° 3, 2009, a publié l'article "Ana-lyse et amélioration de la précision de calcul de la méthode de Fast Marching" (« Analysis and Impro-vement on Calculation Accuracy of Fast Marching Method » par Zhang Shuangjie et al, qui introduit deux méthodes pour améliorer l'efficacité de calcul de la méthode de Fast Marching : premièrement, effectuer un calcul par adoption d'un schéma de différence d'ordre élevé; deuxièmement, effectuer un traitement local précis sur les noeuds de réseau près de la source, de sorte que le schéma de diffé-rence d'ordre élevé soit utilisé pour le calcul près de la source et qu'un schéma de différence d'ordre faible soit utilisé pour le calcul dans la zone de repos. Les deux méthodes sont également utilisées pour calculer le temps de propagation sismique des modèles homogènes, et des résultats expérimen-taux bénéfiques sont obtenus.
Le journal « Globai Geology », N° 3, 2016, a publié "Calcul de la méthode de Fast Marching sur le temps de propagation sismique basé sur l'arbre ternaire complet" («Calculation of Fast Marching Method on Seismic Travel-Time Based on Complete Ternary Tree") par Wang Qianlong et al, qui intro-duit une méthode de Fast Marching améliorée pour calculer le temps de propagation sismique. En introduisant une méthode complète de tri de piles d'arbres ternaires dans le calcul du temps de pro-pagation sismique, la méthode améliorée réduit le temps nécessaire pourtrouver le temps de propa-gation minimal dans l’extension a bande étroite, et améliore l'efficacité de calcul de toute la méthode de calcul. Par ailleurs, la méthode de Fast Marching pour calculer le temps de propagation sismique basée sur un arbre ternaire complet est utilisée pour calculer le modèle de couche, le modèle de Mar-mousi et les modèles Sigsbee 2a, et des résultats expérimentaux bénéfiques sont obtenus.
Comme le montrent les exemples ci-dessus, bien que grâce è la méthode de Fast Marching pour le calcul rapide du temps de propagation sismique, la précision de calcul puisse ëtre améliorée dans une certaine mesure, le processus de réalisation est compliqué et l'amélioration de la précision de calcul est également limitée. Résumé de l'invention
La présente invention a pour but de résoudre le problème technique de proposer une mé-thode de calcul de temps de propagation sismique mixte par lequel une méthode de construction de front d'onde pour calculer le temps de propagation sismique est reliée en continu â une méthode de
Fast Marching pour calculer le temps de trajet sismique en utilisant de manière flexible la technologie â bande étroite, â savoir que la méthode de construction de front d'onde avec une grande précision de calcul est utilisée dans une petite zone près de la source, et la méthode de Fast Marching est utilisée dans la zone de repos pour calculer le temps de propagation. Alors que la précision de calcul de la nouvelle méthode est améliorée, un rendement élevé est toujours maintenu.
Afin de résoudre le problème technique, la présente invention adopte le schéma technique suivant. Méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D, comprenant les étapes sui-vantes de : étape 1 : saisie d'un document de paramètres pertinents et d'un modèle de vitesse, dans lequel le document de paramètres contient un numéro de noeud de réseau, un espace de réseau et une position source; étape 2 : émission de rayons dans différentes directions â partir de la source et calcul de l'information des rayons centraux ; étape 3 : calcul du temps de propagation des nceuds de réseau dans la gamme de rayons par une méthode de construction de front d'onde; étape 4 : classement de tous les noeuds de réseau et diviser les noeuds de réseau en noeuds acceptés, noeuds è bande étroite ou noeuds lointains, â savoir que si le temps de propagation sismique d'un noeud de réseau est calculé et que tous les temps de propagation de noeuds de réseau environnants sont déjè calculés, alors le nceud est un noeud accepté, si le temps de propagation sismique d'un noeud de réseau est calculé mais pas tous les temps de propagation des nceuds de réseau environnants sont calculés, alors le nceud est un nceud â bande étroite, et si le temps de propagation d'un noeud n'est pas encore calculé, le noeud est le noeud lointain; étape 5: insertion de tous les noeuds è bande étroite dans la bande étroite et établissement d'une bande étroite initiale ; et étape 6 : extension de la bande étroite jusqu'a ce que la bande étroite soit vide, dans lequel, dans le processus, le temps de propagation des noeuds de réseau est obtenu en résolvant une équation eikonale 2D par la méthode de différence en amortt, et l'équation eikonale 2D est comme indi-quée ci-dessous: |Vr| = s oü r est le temps de propagation sismique, s est la lenteur, V est le gradient, et l'expression différence en amont du terme de gradient dans la formule est comme indiqué ci-dessous : max(ZT*r,0)2 +min(Z)^r,0)2
Vr = + max(D“‘r,0)2 + dans laquelle, sont des expressions de différence avant ou arrière de
temps de propagation au noeud de réseau (i, j) dans une direction xou z respectivement, et les formes concrètes sont
"espective- ment.
En outre, è l’étape 2, les équations de tracé de rayons cinématiques sont résolues par une méthode de Runge-Kutta pour obtenir l'information des rayons centraux, comme indiqué ci-dessous :
oü xt représente la position spatiale, pt représente la lenteur, r représente le temps de propagation sismique, et v représente la valeur de la vitesse è un noeud discret.
Comparé è l’art antérieur, ia méthode de calcul de temps de propagation sismique 2D di-vulguée par la présente invention a les effets bénéfiques suivants : étant donné que la précision du calcul du temps de propagation sismique des noeuds de réseau près de la source est améliorée par la méthode de construction du front d'onde, la précision de la méthode de Fast Marching pour le calcul des noeuds de réseau dans la zone est améliorée ; et la précision de calcul de toute la méthode de calcul du temps de propagation sismique est grandement améliorée au prix d'une faible réduction de l'efficacité de calcul.
Description brève des dessins
La figure 1 montre le diagramme de la méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D de la présente invention.
La figure 2 montre le diagramme schématique de la division de zone par la méthode de construction du front d'onde.
La figure 3 montre l'erreur relative dans un milieu homogène en utilisant la méthode de Fast Marching. La figure 4 montre l'erreur relative dans un milieu homogène en utilisant une méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte.
Description détaillée L'invention va maintenant ëtre décrite plus en détail en se référant auxdessinset modes de réalisation annexés.
La figure 1 montre le diagramme de la méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D de la présente invention. Dans la méthode, un flux réactionnel est représenté, comme indiqué ci-dessous: étape 1 : saisie d'un document de paramètres pertinents et d'un modèle de vitesse, dans lequel le document de paramètres contient un numéro de noeud de réseau, un espace de réseau et une position source du modèle de vitesse; étape 2 : émission de rayons dans différentes directions â partir d'un point de tir et calcul de l'infor-mation des rayons centraux, oü la plage d'angle d'émission des rayons est située dans la gamme allant de -90 degrés a +90 degrés, l’intervalle d'angle entre deux rayons adjacents étant situé dans la plage de valeurs allant de 3 degrés a 10 degrés, et les équations de tracé de rayons cinématiques sont résolues par une méthode de Runge-Kutta pour obtenir l'information des rayons centraux, comme indiqué ci-dessous :
oü xi représente la position spatiale, représente la lenteur, r représente le temps de propagation sismique, et v représente la valeur de la vitesse è un nceud discret. étape 3 : calcul du temps de propagation des noeuds de réseau dans la gamme de rayons par une méthode de construction de front d'onde, dans laquelle la zone est divisée en plusieurs trapèzes par des points de front d'onde adjacents sur des rayons centraux adjacents dans le processus de calcul, et les nceuds de réseau dans chaque trapèze sont acquis par interpolation des infor-mations de sommet du trapèze correspondant; étape 4: après avoir achevée la méthode de construction du front d'onde, effectuer une classification attributive sur tous les noeuds de réseau et spécifier que si le temps de propagation sismique d'un noeud de réseau est calculé et que tous les temps de propagation de noeuds de réseau environnants sont déjè calculés, alors le nceud est un noeud accepté, si le temps de propagation sismique d'un noeud de réseau est calculé mais pas tous les temps de propagation des noeuds de réseau environnants sont calculés, alors le noeud est un noeud è bande étroite, et si le temps de propagation d'un noeud n'est pas encore calculé, le noeud est le noeud lointain ; étape 5 : déplacement de tous les noeuds â bande étroite dans une bande étroite et établir une bande étroite initiale; et étape 6 : extension de la bande étroite jusqu'â ce que la bande étroite soit vide, dans lequel, dans le processus, le temps de propagation des nceuds de réseau est obtenu en résolvant une équation eikonale 2D par la méthode de différence en amont, et l’équation eikonale 2D est comme indi-quée ci-dessous:
oü τ est le temps de propagation sismique, s est la lenteur, V est le gradient, et l'expression différence en amont du terme de gradient dans la formule est comme indiqué ci-dessous :
dans laquelle,
sont des expressions de différence avant ou arrière de temps de trajet au nceud de réseau (i, j) dans une direction x ou z respectivement, et les formes con- crètes sont
- respectivement.
La précision de calcul et la stabilité de la méthode selon la présente invention sont analysées et vérifiées ci-dessous a l'aide d'un modèle de milieu homogène.
Les Fig. 3 et Fig. 4 montrent les erreurs relatives dans le modèle de milieu homogène res-pectivement par la méthode de Fast Marching et la méthode de calcul du temps de propagation sis-mique mixte, la taille du modèle homogène est 601 * 601, l'espace de réseau est 10 m * 10 m et la vitesse est de 1000 m/s. La longueur maximale d’un rayon unique dans la méthode du temps de pro-pagation conjointe est de 500 m. Comme on peut le voir sur la figure, la précision de calcul de la méthode de temps de propagation sismique mixte est grandement améliorée par rapport a celle de la méthode de Fast Marching.
Selon la méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte décrite par la présente invention, la méthode de Fast Marching est reliée â la méthode de construction de front d'onde par une technologie è bande étroite, et la précision de calcul du temps de propagation sismique dans une petite zone près de la source est améliorée par la méthode de construction de front d’onde, de sorte que la précision de la méthode de Fast Marching pour calculer les nceuds de réseau dans la zone de repos est améliorée, et on réalise une méthode de calcul de temps de propagation sismique en 2D prenant en compte l'efficacité du calcul et la précision du calcul.
Claims (2)
- Revendications *-l1. Méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D, comprenant les étapes suivantes de: étape 1 : saisie d'un document de paramètres pertinents et d'un modèle de vitesse, dans lequel le document de paramètres contient un numéro de noeud de réseau, un espace de réseau et une position source du modèle de vitesse; étape 2 : émission de rayons dans différentes directions â partir de la source et calcul de l'information des rayons centraux; étape 3 : calcule du temps de propagation des noeuds de réseau dans la gamme de rayons par une méthode de construction de front d'onde ; étape 4 : classement de tous les noeuds de réseau et diviser les noeuds de réseau en noeuds acceptés, noeuds â bande étroite ou noeuds lointains, â savoir que si le temps de propagation sismique d'un noeud de réseau est calculé et que tous les temps de propagation de nceuds de réseau environnants sont déjè calculés, alors le nceud est un noeud accepté, si le temps de propagation sismique d'un noeud de réseau est calculé mais pas tous les temps de propagation des noeuds de réseau environnants sont calculés, alors le noeud est un nceud â bande étroite, et si le temps de propagation d'un nceud n'est pas encore calculé, le noeud est le noeud lointain; étape 5: insertion de tous les nceuds â bande étroite dans la bande étroite et établissement d'une bande étroite initiale; et étape 6 : extension de la bande étroite jusqu'a ce que la bande étroite soit vide, dans lequel, dans le processus, le temps de propagation des noeuds de réseau est obtenu en résolvant une équation eikonale 2D par la méthode de différence en amont, et l'équation eikonale 2D est comme indi-quée ci-dessous:oü r est le temps de propagation sismique, s est la lenteur, V est le gradient, et l'expression différence en amont du terme de gradient dans la formule est comme indiqué ci-dessous :dans laquelle,sont des expressions de différence avant ou arrière de temps de propagation au noeud de réseau (/, j) dans une direction xouz respectivement, et les formes concrètes sont-respective- ment.
- 2. Méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D selon la revendication 1, I caractérisé en ce que â l'étape 2, les équations de tracé de rayons cinématiques sont résolues par une méthode de Runge-Kutta pour obtenir l'information des rayons centraux, comme in-diqué ci-dessous:oü x) représente la position spatiale, pt représente la lenteur, r représente le temps de propaga-tion sismique, et v représente la valeur de la vitesse è un nceud discret.
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