弹性波紧致有限差分数值模拟及逆时偏移

摘要

为提高地震波数值模拟及弹性波逆时偏移(ERTM)的精度，构造求解二维各向同性介质一阶应力-速度弹性波方程的交错网格紧致有限差分(CFD)格式。通过理论推导，明确该格式的差分系数、频散特性及稳定性条件，并与同阶常规有限差分(FD)格式进行对比分析。结果表明，在高波数范围内，CFD格式精度显著高于同阶FD格式，能有效压制数值频散，甚至低阶CFD格式精度可超越高阶FD格式；尽管同阶CFD格式稳定性条件更严格(允许的最大时间步长较小),但在包含低速海水层的海上地震模型中，其对数值频散的压制效果尤为突出，显著提升了反射波等关键波场的模拟精度。基于CFD格式的模拟地震记录频散效应明显减弱，成像结果更接近参考标准。这证明该格式适用于高精度地震波数值模拟及ERTM,可为海上复杂场景高精度地震数据处理提供有效解决方案。

关键词

海上地震勘探 / 紧致有限差分 / 正演模拟 / 弹性波逆时偏移