基于二階系統的NCPML吸收邊界三維聲波逆時偏移方法

李青陽,吳國忱,楊凌云,王玉梅

(1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院,山東青島266580;2.海洋國家實驗室海洋礦產資源評價與探測技術功能實驗室,山東青島266071;3中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院,山東東營257022)

基于雙程波動方程的逆時偏移方法可以處理不同種類的波動,如反射波、折射波、繞射波等,且不受成像傾角的限制,具備對高陡構造進行高精度成像的能力[1-5]。逆時偏移在實際應用中仍然受到一些因素的限制,由于波場延拓采用雙程波動方程,故對于存儲需求及I/O帶來很大的負擔。關于計算效率和內存優化的方法主要有兩大類,一類是高性能計算,另一類是改進算法。FOLTINEK等[6]給出了高階有限差分逆時偏移在GPU上的實現方法;SUH等[7]研究了基于集群的逆時偏移并行計算實施策略;MCGARRY等[8]通過計算域邊界上檢波點記錄的波場來近似重建震源波場。

正演模擬是逆時偏移的基礎,正演算法的優化能夠有效提高計算效率,采用波動方程方法進行地震波正演時,一般都需要增加人工邊界[9],將無限區域截斷成有限區域。目前有多種吸收邊界方法,例如基于傍軸近似的單程波動方程吸收邊界條件[9-10]、海綿吸收邊界條件[11-12]以及完全匹配層(perfectly matched layer,PML)吸收邊界條件[13]等。在以上吸收邊界條件中,完全匹配層吸收邊界條件具有更好的吸收效果。經典PML是由復坐標伸展變換(complex coordinate stretching,CCS)推導給出的[14-15]。王守東[16]給出了聲波模擬中PML吸收邊界條件的基本原理。殷文等[17]將PML吸收邊界應用于頻率域彈性波正演。……