BE1025488B1 - Method for calculating 2D mixed seismic propagation time - 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 pro pagation 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 propagation sismique d'une petite zone proche de la source est améliorée par la méthode construction de front d'onde.The present invention relates to a method for calculating 2D mixed seismic propagation time. The method for calculating 2D mixed seismic propagation time includes the steps of entering relevant parameters and a velocity model; radiating different directions and calculating information from the central rays; calculating the seismic propagation time of the network nodes in the range of rays using the wavefront construction method; ranking the propagation time attributes of the network nodes in the computing area and establishing an initial narrow band; and calculating the seismic propagation time of the resting network nodes by a Fast Marching method. According to the 2D mixed seismic propagation time calculation method, the Fast Marching method is related to the wavefront construction method using narrowband technology, and the accuracy of seismic delay calculation. a small area near the source is enhanced by the wavefront construction method.
Description
Méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D2D seismic propagation time calculation method in 2D
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the 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.The present invention relates to the field of seismic propagation time calculation, in particular a method of calculating mixed seismic propagation time in 2D.
Etat de la techniqueState of the art
Le journal « Chinese Journal of Engineering Geophysics » N° 3,2009, a publié l'article Analyse et amélioration de la précision de calcul de la méthode de Fast Marching (« Analysis and Improvement on Calculation Accuracy of Fast Marching Method » par Zhang Shuangjie et at, 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 différence 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 expérimentaux bénéfiques sont obtenus.The journal “Chinese Journal of Engineering Geophysics” No. 3,2009, published the article Analysis and improvement of the calculation accuracy of the Fast Marching method (“Analysis and Improvement on Calculation Accuracy of Fast Marching Method” by Zhang Shuangjie and at, which introduces two methods to improve the calculation efficiency of the Fast Marching method: first, perform a calculation by adopting a high order difference scheme; second, perform precise local processing on the nodes network near the source, so that the high order difference scheme is used for calculation near the source and a low order difference scheme is used for calculation in the rest zone. Methods are also used to calculate the seismic propagation time of homogeneous models, and beneficial experimental results are obtained.
Le journal « Global 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 Qlanlong eta/, qui introduit 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 propagation sismique, la méthode améliorée réduit le temps nécessaire pour trouver le temps de propagation minimal dans l'extension à 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 Marmousi et les modèles Sigsbee 2a, et des résultats expérimentaux bénéfiques sont obtenus.The journal “Global Geology”, N ° 3, 2016, published Calculation of the Fast Marching method on seismic propagation time based on the complete ternary tree (“Calculation of Fast Marching Method on Seismic Travel-Time Based on Complete Ternary Tree) by Wang Qlanlong eta /, who introduces an improved Fast Marching method to calculate the seismic propagation time. By introducing a comprehensive method of sorting ternary tree stacks in calculating seismic propagation time, the improved method reduces the time required to find the minimum propagation time in the narrowband extension, and improves the efficiency of calculation of the whole calculation method. Furthermore, the Fast Marching method to calculate the seismic propagation time based on a complete ternary tree is used to calculate the layer model, the Marmousi model and the Sigsbee 2a models, and beneficial experimental results are obtained.
Comme le montrent les exemples ci-dessus, bien que grâce à la méthode de Fast Marching pour le calcul rapide du temps de propagation sismique, la précision de calcul puisse être améliorée dans une certaine mesure, le processus de réalisation est compliqué et l'amélioration de la précision de calcul est également limitée.As the above examples show, although thanks to the Fast Marching method for the rapid calculation of seismic propagation time, the calculation accuracy can be improved to some extent, the realization process is complicated and the improvement calculation accuracy is also limited.
Résumé de l'inventionSummary of the invention
La présente invention a pour but de résoudre le problème technique de proposer une méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte par lequel une méthode de construction deThe aim of the present invention is to solve the technical problem of proposing a method for calculating mixed seismic propagation time by which a method of constructing
BE2018/0040 front d’onde pour calculer le temps de propagation sismique est reliée en continu à une méthode de Fast Marching pour calculer le temps de trajet sismique en utilisant de manière flexible la technologie à bande étroite, à 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.BE2018 / 0040 wavefront for calculating the seismic propagation time is continuously connected to a Fast Marching method for calculating the seismic journey time using flexibly narrow band technology, namely that the construction method of wave front with high calculation accuracy is used in a small area near the source, and the Fast Marching method is used in the rest area to calculate the propagation time. While the calculation accuracy of the new method is improved, high efficiency is still maintained.
Afin de résoudre le problème technique, la présente invention adopte le schéma technique suivant.In order to solve the technical problem, the present invention adopts the following technical scheme.
Méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D, comprenant les étapes suivantes de :Method for calculating mixed seismic propagation time in 2D, comprising the following steps:
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 nœud de réseau, un espace de réseau et une position source ;step 1: entry of a relevant parameters document and a speed model, in which the parameters document contains a network node number, a network space and a source position;
étape 2 : émission de rayons dans différentes directions à partir de la source et calcul de l'information des rayons centraux ;step 2: emission of rays in different directions from the source and calculation of the information of the central rays;
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 ;step 3: calculation of the propagation time of the network nodes in the ray range by a wavefront construction method;
étape 4 : classement de tous les nœuds de réseau et diviser les nœuds de réseau en nœuds acceptés, nœuds à bande étroite ou nœuds lointains, à savoir que si le temps de propagation sismique d'un nœud de réseau est calculé et que tous les temps de propagation de nœuds de réseau environnants sont déjà calculés, alors le nœud est un nœud accepté, si le temps de propagation sismique d'un nœud de réseau est calculé mais pas tous les temps de propagation des nœuds de réseau environnants sont calculés, alors le nœud est un nœud à bande étroite, et si le temps de propagation d’un nœud n'est pas encore calculé, le noeud est le noeud lointain ;step 4: classification of all the network nodes and dividing the network nodes into accepted nodes, narrowband nodes or far nodes, namely that if the seismic propagation time of a network node is calculated and that all the times propagation times of surrounding network nodes are already calculated, then the node is an accepted node, if the seismic propagation time of a network node is calculated but not all the propagation times of the surrounding network nodes are calculated, then the node is a narrowband node, and if the propagation time of a node is not yet calculated, the node is the far node;
étape 5: insertion de tous les nœuds à bande étroite dans la bande étroite et établissement d'une bande étroite initiale ; et étape 6 : extension de la bande étroite jusqu'à ce que la bande étroite soit vide, dans lequel, dans le processus, le temps de propagation des nœuds de réseau est obtenu en résolvant une équation eikonale 2D par la méthode de différence en amont, et l’équation eikonaie 2D est comme indiquée ci-dessous :step 5: insertion of all the narrowband nodes in the narrowband and establishment of an initial narrowband; and step 6: extension of the narrow band until the narrow band is empty, in which, in the process, the propagation time of the network nodes is obtained by solving a 2D eikonal equation by the upstream difference method , and the 2D eikonaie equation is as shown below:
|Vt| = s où T 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 :| Vt | = s where T is the seismic propagation time, s is the slowness, V is the gradient, and the expression difference upstream of the gradient term in the formula is as shown below:
BE2018/0040 |Vz| max(DJz,0)2 + 111111(1/^7,0)2 + niax(£>~27,0)2 + min(Z£j7,0)2 dans laquelle, £1*7, D^r, Z> 2r et D^.r sont des expressions de différence avant ou arrière de temps de propagation au nœud de réseau (( j) dans une direction x ou z respectivement, et les formes concrètes sont D7xr = ———, D72 tr =~——, ϋ*χτ = ——— et D*xr = ——— respective‘•J Δχ Δζ ’’J Δχ Δζ ment.BE2018 / 0040 | Vz | max (DJz, 0) 2 + 111 111 (1 / ^ 7.0) 2 + niax (£> ~ 2 7.0) 2 + min (Z £ j7.0) 2 where, £ 1 * 7, D ^ r, Z> 2 r and D ^ .r are forward or reverse difference in propagation times to the network node ((j) in a direction x or z respectively, and the concrete forms are D7 x r = —— -, D7 2 t r = ~ ——, ϋ * χ τ = ——— and D * x r = ——— respective '• J Δχ Δζ'' J Δχ Δζ ment.
En outre, à l'étape 2, les équations de tracé de rayons cinématîques sont résolues par une méthode de Runge-Kutta pour obtenir l'information des rayons centraux, comme indiqué ci-dessous :In addition, in step 2, the equations for tracing cinematic rays are solved by a Runge-Kutta method to obtain the information of the central rays, as shown below:
dXf 2 ri dpt = g Γ C = _v-i dv_ dr dxt où xi représente la position spatiale, p. représente la lenteur, r représente le temps de propagation sismique, et v représente la valeur de la vitesse à un nœud discret.dX f 2 ri dp t = g Γ C = _ v -i dv_ dr dx t where x i represents the spatial position, p. represents the slowness, r represents the seismic propagation time, and v represents the value of the speed at a discrete node.
Comparé à l'art antérieur, la méthode de calcul de temps de propagation sismique 2D divulguée par la présente invention a les effets bénéfiques suivants : étant donné que la précision du calcul du temps de propagation sismique des nœuds 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 nœuds 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.Compared to the prior art, the 2D seismic propagation time calculation method disclosed by the present invention has the following beneficial effects: since the accuracy of the seismic propagation time calculation of the network nodes near the source is improved by the method of construction of the wave front, the accuracy of the method of Fast Marching for the calculation of the nodes of network in the zone is improved; and the calculation accuracy of the whole method of calculating the seismic propagation time is greatly improved at the cost of a small reduction in the calculation efficiency.
Description brève des dessinsBrief description of the drawings
La figure 1 montre le diagramme de la méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D de la présente invention.FIG. 1 shows the diagram of the method for calculating mixed 2D seismic propagation time of the present invention.
La figure 2 montre le diagramme schématique de la division de zone par la méthode de construction du front d'onde.Figure 2 shows the schematic diagram of area division by the wavefront construction method.
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.Figure 3 shows the relative error in a homogeneous medium using the Fast Marching method. Figure 4 shows the relative error in a homogeneous medium using a method of calculating mixed seismic propagation time.
Description détailléedetailed description
L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant aux dessins et modes de réalisation annexés.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
BE2018/0040BE2018 / 0040
La figure 1 montre le diagramme de ia méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte en 2D de la présente invention. Dans la méthode, un fiux réactionnel est représenté, comme indiqué cidessous :FIG. 1 shows the diagram of the method for calculating 2D mixed seismic propagation time of the present invention. In the method, a reaction flow is represented, as indicated below:
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 nœud de réseau, un espace de réseau et une position source du modèle de vitesse;step 1: entry of a relevant parameter document and a speed model, in which the parameters document contains a network node number, a network space and a source position of the speed model;
étape 2 : émission de rayons dans différentes directions à partir d'un point de tir et calcul de l'information des rayons centraux, où la plage d'angle d’émission des rayons est située dans la gamme allant de -90 degrés à +90 degrés, l'intervalle d’angle entre deux rayons adjacents étant situé dans la plage de valeurs allant de 3 degrés à 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 :step 2: emission of rays in different directions from a firing point and calculation of the information of the central rays, where the range of angle of emission of the rays is located in the range from -90 degrees to + 90 degrees, the angle interval between two adjacent rays being in the range of values from 3 degrees to 10 degrees, and the kinematic ray tracing equations are solved by a Runge-Kutta method to obtain the information central spokes, as shown below:
dr dx, V ) dv dx.dr dx, V) dv dx.
où χΊ représente la position spatiale, /^représente la lenteur, r représente le temps de propagation sismique, et v représente la valeur de la vitesse à un nœud discret.where χ Ί represents the spatial position, / ^ represents the slowness, r represents the seismic propagation time, and v represents the value of the speed at a discrete node.
étape 3 : calcul du temps de propagation des nœuds 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 nœuds de réseau dans chaque trapèze sont acquis par interpolation des informations de sommet du trapèze correspondant;step 3: calculation of the propagation time of the network nodes in the ray range by a wavefront construction method, in which the area is divided into several trapezoids by adjacent wavefront points on central rays adjacent in the calculation process, and the network nodes in each trapezoid are acquired by interpolation of the vertex information of the corresponding trapezoid;
étape 4: après avoir achevée la méthode de construction du front d'onde, effectuer une classification attributive sur tous les nœuds de réseau et spécifier que si le temps de propagation sismique d'un nœud de réseau est calculé et que tous les temps de propagation de noeuds de réseau environnants sont déjà calculés, alors le nœud est un nœud accepté, si le temps de propagation sismique d'un nœud de réseau est calculé mais pas tous les temps de propagation des nœuds de réseau environnants sont calculés, alors le nœud est un nœud à bande étroite, et si le temps de propagation d'un nœud n'est pas encore calculé, le noeud est le noeud lointain ;step 4: after having completed the wavefront construction method, perform an attributive classification on all the network nodes and specify that if the seismic propagation time of a network node is calculated and that all the propagation times of surrounding network nodes are already calculated, then the node is an accepted node, if the seismic propagation time of a network node is calculated but not all the propagation times of the surrounding network nodes are calculated, then the node is a narrowband node, and if the propagation time of a node is not yet calculated, the node is the far node;
étape 5 : déplacement de tous les nœuds à bande étroite dans une bande étroite et établir une bande étroite initiale ; et étape 5 : extension de la bande étroite jusqu'à ce que la bande étroite soit vide, dans lequel, dans le processus, le temps de propagation des nœuds de réseau est obtenu en résolvant une équationstep 5: moving all the narrowband nodes into a narrowband and establishing an initial narrowband; and step 5: extending the narrowband until the narrowband is empty, in which, in the process, the propagation time of the network nodes is obtained by solving an equation
BE2018/0040 eikonale 2D par la méthode de différence en amont, et l'équation eikonale 2D est comme indiquée ci-dessous :BE2018 / 0040 eikonal 2D by the upstream difference method, and the eikonal 2D equation is as shown below:
|Vr| = ôoù 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 :| Vr | = where τ is the seismic propagation time, s is the slowness, V is the gradient, and the expression difference upstream of the gradient term in the formula is as shown below:
IVtI max(/J, *τ, O)2 + inin(Z); Jr, O)2 + niax(DM zr,0)2 +min(D^T,0)2 dans laquelle, Dt *τ, D^r, Ddr et D^.r sont des expressions de différence avant ou arrière de temps de trajet au nœud de réseau (i, j) dans une direction x ou z respectivement, et les formes conT· — T. crêtes sont D~xt = ——— M ÆvI Vt I max (/ J, * τ, O) 2 + inin (Z) ; Jr, O) 2 + niax (D M z r, 0) 2 + min (D ^ T, 0) 2 in which, D t * τ, D ^ r, Ddr and D ^ .r are expressions of difference before or back of travel time to the network node (i, j) in a direction x or z respectively, and the forms conT · - T. peaks are D ~ x t = ——— M Æv
”—— et = ——— respectivement.”—— and = ——— respectively.
'’J Δα- Δζ'' J Δα- Δζ
La précision de calcul et la stabilité de la méthode selon la présente invention sont analysées et vérifiées ci-dessous à l'aide d'un modèle de milieu homogène.The calculation accuracy and the stability of the method according to the present invention are analyzed and verified below using a model of homogeneous medium.
Les Fig. 3 et Fig. 4 montrent les erreurs relatives dans le modèle de milieu homogène respectivement par la méthode de Fast Marching et la méthode de calcul du temps de propagation sismique 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 propagation 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 à celle de la méthode de Fast Marching.Figs. 3 and Fig. 4 show the relative errors in the homogeneous medium model respectively by the Fast Marching method and the method of calculating the mixed seismic propagation time, the size of the homogeneous model is 601 * 601, the network space is 10 m * 10 m and the speed is 1000 m / s. The maximum length of a single ray in the joint propagation time method is 500 m. As can be seen in the figure, the calculation accuracy of the mixed seismic propagation time method is greatly improved compared to that of the Fast Marching method.
Selon la méthode de calcul de temps de propagation sismique mixte décrite par la présente invention, la méthode de Fast Marching est reliée à la méthode de construction de front d'onde par une technologie à 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 nœuds 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.According to the mixed seismic propagation time calculation method described by the present invention, the Fast Marching method is linked to the wavefront construction method by a narrow band technology, and the precision of the propagation time calculation seismic in a small area near the source is improved by the wavefront construction method, so that the accuracy of the Fast Marching method to calculate the network nodes in the rest area is improved, and we realize a 2D seismic propagation time calculation method taking into account the efficiency of the calculation and the precision of the calculation.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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