作者：楊海迪、符力耘*、李紅陽、杜啟振、鄭浩宸

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力固體介質(zhì)；聲彈性理論；交錯網(wǎng)格有限差分方法；彈性波傳播；應(yīng)力誘導(dǎo)各向異性

摘要：深層油氣藏地震勘探中，地震波在高壓介質(zhì)中的傳播特性極為復(fù)雜，而傳統(tǒng)彈性波方程難以準(zhǔn)確描述這一現(xiàn)象。聲彈性理論通過引入三階彈性常數(shù)的本構(gòu)關(guān)系，建立了波在預(yù)應(yīng)力介質(zhì)中傳播的動態(tài)方程。然而，現(xiàn)有研究大多集中于二維場景，未能充分探討三維情況下的復(fù)雜傳播行為。針對這一問題，中國石油大學(xué)（華東）高溫高壓巖石物理與深層地震探測實驗室的楊海迪博士，符力耘教授聯(lián)合杜啟振教授以及李紅陽碩士和鄭浩宸碩士，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)交錯網(wǎng)格（SSG）有限差分方法和完全匹配層（PML）吸收邊界，成功求解三維一階速度-應(yīng)力聲彈性方程，模擬了地震波在三維預(yù)應(yīng)力固體介質(zhì)中的傳播。通過計算與理論縱波和橫波速度隨圍壓變化的對比分析，驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。同時，研究探討了圍壓、單軸應(yīng)力和純剪切預(yù)應(yīng)力條件下的波傳播行為。結(jié)果表明，聲彈性介質(zhì)中的應(yīng)力誘導(dǎo)速度各向異性與預(yù)應(yīng)力方向密切相關(guān)，與基于傳統(tǒng)彈性理論的地震模擬相比，聲彈性模擬揭示了傳統(tǒng)方法在處理預(yù)應(yīng)力介質(zhì)時的局限性。此外，數(shù)值模擬進一步證明了預(yù)應(yīng)力條件對地震響應(yīng)具有顯著影響，為深入理解地震波與預(yù)應(yīng)力介質(zhì)的復(fù)雜相互作用提供了科學(xué)依據(jù)。該研究成果為利用地震波數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)地探測深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)及預(yù)測油氣藏分布提供了重要的理論支持，并為地震勘探領(lǐng)域帶來了新的技術(shù)思路和應(yīng)用前景。研究成果近期發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysics and Engineering（Yang, H. D., Fu* L.-Y., Li, H. Y., Du，Q. Z. and Zheng, H. C. (2023). 3D acoustoelastic FD modeling of elastic wave propagation in prestressed solid media. Journal of Geophysics and Engineering, 20, 297-311.DOI: 10.1093/jge/gxad010）。