本發(fā)明公開一種時空雙變正演模擬方法，屬于地震勘探基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

有限差分正演模擬方法是目前處理常規(guī)非均勻介質(zhì)應(yīng)用較為廣泛的一種正演方法，將地質(zhì)模型網(wǎng)格化得到數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值計(jì)算，求解描述地震波傳播的微分方程獲取地震響應(yīng)波場，能夠有效模擬地震波傳播過程中的繞射波、多次波等全波場信息。除了對地質(zhì)模型進(jìn)行空間網(wǎng)格化，在正演模擬過程中還需要進(jìn)行時間域的網(wǎng)格離散，通常來說，時空域網(wǎng)格尺度越小，正演模擬精度越高，計(jì)算穩(wěn)定性越強(qiáng)，但計(jì)算量和占用內(nèi)存會增大，正是這種模擬精度、穩(wěn)定性與計(jì)算效率、占用內(nèi)存之間的矛盾一直推動著正演模擬技術(shù)的發(fā)展。

現(xiàn)今，勘探對象逐步向強(qiáng)縱橫向變速區(qū)域、低速帶、復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域及碳酸鹽巖儲層的小型孔縫洞等地質(zhì)體轉(zhuǎn)變，上述模擬精度與計(jì)算效率之間的矛盾愈加突出。1989年，Moczo提出了可變網(wǎng)格的思想，即模擬不同區(qū)域采用不同的空間網(wǎng)格尺度，該方法被證明是保持模擬精度同時又降低內(nèi)存需求的可行方法。隨后，國內(nèi)外大量學(xué)者就該空間變網(wǎng)格思想做了深入的研究，增強(qiáng)了變網(wǎng)格算法的適應(yīng)性和實(shí)用性(Jastram，1992，1994；Pitarka，1999；Aoi，1999；Wang，2001；李勝軍，2007；朱生旺，2007；趙海波，2007；孫成禹，2008；李振春，2008)。

為了保證算法的穩(wěn)定性，空間小網(wǎng)格尺度要求較小的時間網(wǎng)格步長，但在非變網(wǎng)格區(qū)域采用小時間步長會造成時間過采樣，增加計(jì)算波場延拓次數(shù)，同時研究表明，這不僅不會提高精度，還會在一定程度上引入頻散誤差(Collino，2003)。為了克服這一不足，F(xiàn)alk(1998)提出了局部可變時間步長算法，允許變時間步長為2的冪級數(shù)倍。Tessmer(2000)基于二階聲波方程做了進(jìn)一步的改進(jìn)，時間步長變化倍數(shù)可為任意整數(shù)。

專利《高精度空間和時間任意倍數(shù)可變網(wǎng)格有限差分正演方法(CN105277980)》公開了一種基于二階聲波運(yùn)動方程的高精度空間和時間任意倍數(shù)可變網(wǎng)格有限差分正演方法，可適應(yīng)低速層、裂縫介質(zhì)、生物礁等各類復(fù)雜模型。但二階方程常規(guī)網(wǎng)格離散解的頻散條件較一階交錯網(wǎng)格的更嚴(yán)格，需要更小的網(wǎng)格尺度，占用內(nèi)存和計(jì)算量較大。

針對這一問題，專利《基于時空雙變網(wǎng)格的彈性波正演模擬技術(shù)(CN102183790)》公開了一種基于交錯網(wǎng)格的雙變彈性波正演模擬技術(shù)，利用一階速度-應(yīng)力方程，對復(fù)雜模型采用局部精細(xì)網(wǎng)格剖分方案，并對空間精細(xì)區(qū)域進(jìn)行精細(xì)時間步長延拓，提高了計(jì)算效率。該技術(shù)未考慮高倍網(wǎng)格變化帶來的不穩(wěn)定，同時，當(dāng)存在多個相距較遠(yuǎn)的需要局部精細(xì)化的目標(biāo)區(qū)時，覆蓋區(qū)統(tǒng)一變網(wǎng)格剖分方案對計(jì)算效率的改善不明顯。

地球物理學(xué)進(jìn)展雜志29卷第3期公開了一種《裂縫型儲層時空雙變正演模擬研究》，該方法將Lanczos濾波算子引入到時空雙變正演模擬算法中，利用優(yōu)化的正演模擬算法模擬裂縫儲層地震響應(yīng)，解決了常規(guī)變網(wǎng)格算法長時間采樣下的不穩(wěn)定問題，對深層微構(gòu)造有較好的模擬精度及效率，但該方法同樣未考慮高倍網(wǎng)格變化下的穩(wěn)定性及多目標(biāo)區(qū)復(fù)雜構(gòu)造問題。

Applied Geophysics(應(yīng)用地球物理(英文版))雜志58卷第1期公開了一種《基于時空雙變網(wǎng)格的起伏地表變坐標(biāo)系正演模擬方法》，該方法通過坐標(biāo)變換法將起伏地表轉(zhuǎn)化為水平地表,同時將物理空間的波動方程轉(zhuǎn)化為計(jì)算空間的波動方程,在計(jì)算空間采樣變網(wǎng)格技術(shù)完成數(shù)值模擬，較全局細(xì)網(wǎng)格算法能顯著節(jié)約計(jì)算內(nèi)存，對起伏地表構(gòu)造具有較高的模擬精度和一定的適應(yīng)性，拓展了時空雙變技術(shù)的應(yīng)用范圍。

綜上所述，現(xiàn)有的變網(wǎng)格技術(shù)在網(wǎng)格變化倍數(shù)較高或模擬時間較長時，易產(chǎn)生不穩(wěn)定，此外，當(dāng)研究的地質(zhì)構(gòu)造中存在相距較遠(yuǎn)的多目標(biāo)區(qū)時，采用同一變網(wǎng)格剖分方案對計(jì)算效率和內(nèi)存的提升不明顯，因此，變網(wǎng)格技術(shù)在其穩(wěn)定性和計(jì)算效率等方面仍有待改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種克服上述變網(wǎng)格技術(shù)在高倍變網(wǎng)格和長時間采樣下穩(wěn)定性較低，多目標(biāo)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下計(jì)算量和內(nèi)存消耗較大等缺陷的時空雙變正演模擬方法。

本發(fā)明利用待評價地質(zhì)構(gòu)造的深度域速度場表征的物性參數(shù)，對深度域速度場進(jìn)行分塊、分級，在建立深度域速度場的背景網(wǎng)格模型、單級變網(wǎng)格分塊的變網(wǎng)格模型和多級變網(wǎng)格分塊的多級變網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)上，設(shè)定人工震源，通過時空雙變正演方法，獲得由每個分塊不同變網(wǎng)格尺度下的波場特征確定的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場，具體包括以下步驟：

1、利用待評價地質(zhì)構(gòu)造的地震、地質(zhì)、測井資料，確定深度域速度場、深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度和背景時間步長，建立深度域速度場的背景網(wǎng)格模型；

2、利用待評價地質(zhì)構(gòu)造的深度域速度場，確定深度域速度場的各單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，多級變網(wǎng)格分塊中各級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，建立深度域速度場的單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格模型和多級變網(wǎng)格分塊的多級變網(wǎng)格模型。

2.1利用步驟1獲得的深度域速度場表征的待評價地質(zhì)構(gòu)造的物性參數(shù)及目標(biāo)區(qū)數(shù)量，確定待評價地質(zhì)構(gòu)造的分塊數(shù)量、各分塊變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格倍數(shù)；

2.2利用步驟2.1得到的各分塊變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格倍數(shù)，將所有分塊分為單級變網(wǎng)格分塊和多級變網(wǎng)格分塊，并確定多級變網(wǎng)格分塊的變網(wǎng)格級數(shù)和各級變網(wǎng)格倍數(shù)；

2.3利用步驟2.2確定的各單級變網(wǎng)格分塊的變網(wǎng)格倍數(shù)、多級變網(wǎng)格分塊的變網(wǎng)格級數(shù)和各級變網(wǎng)格倍數(shù)，和步驟1確定的深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度和背景時間步長，確定深度域速度場的各單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，多級變網(wǎng)格分塊中各級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，建立深度域速度場的各單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格模型和多級變網(wǎng)格分塊的多級變網(wǎng)格模型。

3、設(shè)定人工震源，利用二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式，正演模擬其在深度域速度場的背景網(wǎng)格模型、各單級變網(wǎng)格模型、多級變網(wǎng)格模型中的波場傳播，確定包含每個分塊不同變網(wǎng)格尺度下的波場特征的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場。

3.1利用步驟1生成的深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度和背景時間步長，以及步驟2得到的深度域速度場的各單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，多級變網(wǎng)格分塊中各級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，建立背景網(wǎng)格、各單級變網(wǎng)格以及多級變網(wǎng)格中各級變網(wǎng)格的時間二階，空間偶數(shù)階差分精度的二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式；

3.2設(shè)定人工震源，利用步驟3.1得到的背景網(wǎng)格的時間二階，空間偶數(shù)階差分精度的二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式，更新計(jì)算背景網(wǎng)格尺度和時間網(wǎng)格步長上的壓力場和速度場值，獲得背景網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場；

3.3將步驟3.2得到的背景網(wǎng)格尺度和時間網(wǎng)格步長上的壓力場和速度場值傳遞給各分塊變網(wǎng)格模型邊界上的對應(yīng)點(diǎn)，同時，分別判斷波場是否傳播到該分塊所在區(qū)域，若未傳播到，則該區(qū)域仍按步驟3.2進(jìn)行更新，若傳播到單級變網(wǎng)格分塊所在區(qū)域，則進(jìn)入步驟3.4，若傳播到多級變網(wǎng)格分塊所在區(qū)域，則進(jìn)入步驟3.5；

3.4設(shè)定步驟3.3獲得的單級變網(wǎng)格模型邊界上的壓力場和速度場值為變網(wǎng)格正演的初始值和邊界值，利用步驟3.1得到的該單級變網(wǎng)格時間二階，空間偶數(shù)階差分精度的二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式，更新計(jì)算該分塊區(qū)域內(nèi)變網(wǎng)格尺度和時間網(wǎng)格步長上的壓力場和速度場，獲得該單級變網(wǎng)格分塊模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，進(jìn)入步驟3.6；

3.5進(jìn)入步驟3.3確定的波場已傳播到的多級變網(wǎng)格分塊所在區(qū)域，利用步驟3.4相同的原理，獲得該多級變網(wǎng)格分塊第一級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，同時，判斷波場是否傳播到該多級變網(wǎng)格分塊的第二級變網(wǎng)格區(qū)域，若未傳播到，則仍按第一級變網(wǎng)格模型進(jìn)行波場更新，若傳播到，則利用步驟3.4相同的原理，獲得該多級變網(wǎng)格分塊第二級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，依次類推，直至獲得該多級變網(wǎng)格分塊最后一級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場；

3.6利用Lanczos濾波公式，將步驟3.4獲得的單級變網(wǎng)格分塊模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，和步驟3.5獲得的多級變網(wǎng)格分塊各級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，傳遞給對應(yīng)的背景網(wǎng)格，獲得同時包含單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格尺度和多級變網(wǎng)格分塊中各級變網(wǎng)格尺度下的波場特征的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場，進(jìn)入步驟3.7；

3.7利用步驟3.6獲得的同時包含單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格尺度和多級變網(wǎng)格分塊中各級變網(wǎng)格尺度下的波場特征的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場，按照步驟3.2-3.6迭代，完成所有背景時間步長的地震響應(yīng)波場更新，獲得由每個分塊不同變網(wǎng)格尺度下的波場特征確定的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用Lanczos濾波公式完成不同尺度網(wǎng)格間的波場傳遞，能夠保證長時間采樣下波場延拓的穩(wěn)定性、減小變網(wǎng)格界面的虛假反射誤差；同時，通過多級交錯變網(wǎng)格技術(shù)解決了高倍網(wǎng)格變化帶來的不穩(wěn)定，保證了對微小尺度地質(zhì)目標(biāo)體的模擬精度；此外，分塊變網(wǎng)格思想可同時對包含若干個尺度級數(shù)不同的目標(biāo)區(qū)進(jìn)行模擬，每個目標(biāo)區(qū)采用不同的變網(wǎng)格倍數(shù)，最大限度的提高正演模擬的效率，增強(qiáng)變網(wǎng)格技術(shù)的適用性。

附圖說明

圖1本發(fā)明技術(shù)方案流程圖；

圖2深度域速度場的背景網(wǎng)格模型；

圖3(a)深度域速度場的地表起伏帶分塊對應(yīng)的背景網(wǎng)格模型；

圖3(b)深度域速度場的地表起伏帶分塊的單級3倍變網(wǎng)格模型；

圖4(a)深度域速度場的深部低速層分塊對應(yīng)的背景網(wǎng)格模型；

圖4(b)深度域速度場的深部低速層分塊的第一級3倍變網(wǎng)格模型；

圖4(c)深度域速度場的深部低速層的第二級3*5倍變網(wǎng)格模型；

圖4(d)深度域速度場的深部低速層的第三級3*5*11倍變網(wǎng)格模型；

圖5(a)本發(fā)明方法得到的不同變網(wǎng)格尺度下的波場特征確定的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場；

圖5(b)深度域速度場的深部低速層分塊內(nèi)裂縫帶的地震響應(yīng)波場；

圖6常規(guī)網(wǎng)格正演模擬地震響應(yīng)波場；

圖7三個偏移距下，兩種不同正演地震響應(yīng)波場的單道波形對比；

圖8(a)、(b)、(c)分別為采用直接傳遞法、九點(diǎn)加權(quán)法和Lanczos濾波法三種濾波方法正演模擬6-8s的地震響應(yīng)波場；

圖9(a)三種建模方式占用內(nèi)存對比；

圖9(b)三種正演方法計(jì)算時間對比。

具體實(shí)施方式

以一個待評價的地質(zhì)構(gòu)造問題為實(shí)例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，由圖1可知本發(fā)明實(shí)施例如下：

1、獲取待評價地質(zhì)構(gòu)造的地震、地質(zhì)、測井資料，確定深度域速度場：深度域速度場大小為1.8km*1.8km，包含兩個目標(biāo)區(qū)：地表起伏帶和深部低速層(厚度為12m)，同時深部低速層局部發(fā)育5m厚的微小尺度裂縫帶，目標(biāo)區(qū)之外為兩個水平地層，其最大速度為4000m/s，最小速度為3000m/s，地震主頻為30Hz，利用公式(1)和公式(2)得到深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度為6m，時間步長為0.2ms，由此建立深度域速度場的背景網(wǎng)格模型，如圖2所示，該深度域速度場的背景網(wǎng)格模型的網(wǎng)格大小為301*301，第一層為地表起伏帶，縱向網(wǎng)格點(diǎn)241處為深部低速層，由于深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度大于裂縫帶厚度，無法刻畫裂縫帶，背景網(wǎng)格模型中不能識別裂縫帶。

Δx:深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度，Δt:深度域速度場的背景時間步長，v_min：深度域速度場的最小速度，v_max：深度域速度場的最大速度，feq：地震主頻。

2、利用待評價地質(zhì)構(gòu)造的深度域速度場，確定深度域速度場的各單級變網(wǎng)格分塊的單級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，多級變網(wǎng)格分塊中各級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，建立深度域速度場的單級變網(wǎng)格分塊的變網(wǎng)格模型和多級變網(wǎng)格分塊的變網(wǎng)格模型。

2.1利用步驟1獲得的深度域速度場表征的待評價地質(zhì)構(gòu)造的地震主頻30Hz，兩個目標(biāo)區(qū)地表起伏帶和深部低速層的速度分別為3000m/s、2500m/s，裂縫開度0.36cm，裂縫內(nèi)含油的速度為1300m/s，確定變網(wǎng)格區(qū)為：網(wǎng)格范圍(1-301)*(1-81)的地表起伏帶和網(wǎng)格范圍(1-301)*(220-260)的含裂縫的深部低速層兩個分塊，利用上述目標(biāo)區(qū)的物性參數(shù)、公式(1)和公式(2)，確定深度域速度場的地表起伏帶分塊和含裂縫的深部低速層分塊的網(wǎng)格尺度分別為2m、0.36cm，變網(wǎng)格倍數(shù)分別為3倍、165倍。

2.2利用步驟2.1得到的深度域速度場的地表起伏帶分塊和含裂縫的深部低速層分塊的變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格倍數(shù)，將地表起伏帶定義為單級變網(wǎng)格分塊，含裂縫的深部低速層定義為多級變網(wǎng)格分塊，分三級，第一級3倍變網(wǎng)格，第二級3*5倍變網(wǎng)格，第三級3*5*11倍變網(wǎng)格；

2.3利用步驟2.2確定的深度域速度場的地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格倍數(shù)、深度域速度場的含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格級數(shù)和各級變網(wǎng)格倍數(shù)，和步驟1確定的深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度和背景時間步長，利用公式(2)確定深度域速度場的地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格時間步長為0.067ms，深度域速度場的含裂縫的深部低速層分塊中第一級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長分別為2m、0.067ms，第二級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長分別為0.4m、0.013ms，第三級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長分別為0.36cm、0.0012ms，分別建立深度域速度場的地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格模型，如圖3(b)所示，該模型中的地表起伏帶構(gòu)造更平滑，消除了背景網(wǎng)格模型中出現(xiàn)的起伏界面階梯毛刺，提高了構(gòu)造表征精度；含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格模型，如圖4所示，圖4(b)為第一級3倍變網(wǎng)格模型，該模型中的深部低速層比圖4(a)背景網(wǎng)格表征下的更精細(xì)，但由于裂縫開度很小，無法表征深部低速層內(nèi)的裂縫帶，圖4(c)為第二級3*5倍變網(wǎng)格模型，該模型中的裂縫帶刻畫比較模糊，圖4(d)第三級3*5*11倍變網(wǎng)格模型，該模型中可以清晰分辨裂縫的傾角和縫長等產(chǎn)狀，達(dá)到了對裂縫的表征精度。

3、設(shè)定人工震源，利用二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式，正演模擬其在深度域速度場的背景網(wǎng)格模型、地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格、含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格模型中的波場傳播過程，確定包含每個分塊不同變網(wǎng)格尺度下的波場特征的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場。

3.1利用步驟1生成的深度域速度場的背景網(wǎng)格尺度和背景時間步長，以及步驟2得到的深度域速度場的地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格中各級變網(wǎng)格尺度和變網(wǎng)格時間步長，建立背景網(wǎng)格、地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格以及含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格中各級變網(wǎng)格的時間二階，空間偶數(shù)階差分精度的二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式：

τ:壓力場，ν_x:x方向速度場,ν_z:z方向速度場，υ_d:不同網(wǎng)格模型速度，S_d:不同網(wǎng)格模型變網(wǎng)格尺度，n_d:不同網(wǎng)格模型時間點(diǎn)坐標(biāo)，i_d:不同網(wǎng)格模型x方向網(wǎng)格坐標(biāo)，j_d:不同網(wǎng)格模型z方向網(wǎng)格坐標(biāo)，D_x,D_z：x,z方向的四階差分算子：

f(x,z):壓力場或x、z方向速度場，Δx，Δz：不同網(wǎng)格模型網(wǎng)格尺度，c_m：四階Taylor中心差分系數(shù)。

3.2設(shè)定人工震源，利用步驟3.1得到的背景網(wǎng)格的時間二階，空間偶數(shù)階差分精度的二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式，更新計(jì)算背景網(wǎng)格尺度和時間網(wǎng)格步長上的壓力場和速度場值，獲得背景網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場；

3.3將步驟3.2得到的背景網(wǎng)格尺度和時間網(wǎng)格步長上的壓力場和速度場值分別傳遞給地表起伏帶分塊和含裂縫的深部低速層分塊變網(wǎng)格模型邊界上的對應(yīng)點(diǎn)，同時，分別判斷波場是否傳播到各個分塊所在區(qū)域，若未傳播到，則該區(qū)域仍按步驟3.2進(jìn)行更新，若傳播到單級變網(wǎng)格分塊所在區(qū)域，則進(jìn)入步驟3.4，若傳播到多級變網(wǎng)格分塊所在區(qū)域，則進(jìn)入步驟3.5；

3.4以步驟3.3獲得的地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格模型邊界上的壓力場和速度場值為變網(wǎng)格正演的初始值和邊界值，利用步驟3.1得到的該單級變網(wǎng)格時間二階，空間偶數(shù)階差分精度的二維聲波壓力-速度波動方程離散差分式，更新計(jì)算該分塊區(qū)域內(nèi)變網(wǎng)格尺度和時間網(wǎng)格步長上的壓力場和速度場，獲得地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，進(jìn)入步驟3.6；

3.5進(jìn)入步驟3.3確定的波場已傳播到的含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格模型所在區(qū)域，利用步驟3.4相同的原理，獲得該多級變網(wǎng)格分塊第一級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，同時，判斷波場是否傳播到該多級變網(wǎng)格分塊的第二級變網(wǎng)格區(qū)域，若未傳播到，則仍按第一級變網(wǎng)格模型進(jìn)行波場更新，若傳播到，則利用步驟3.4相同的原理，獲得該多級變網(wǎng)格分塊第二級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，依次類推，獲得該多級變網(wǎng)格分塊第三級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場；

3.6利用Lanczos濾波公式(4)，將步驟3.4獲得的地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，和步驟3.5獲得的含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格模型中各級變網(wǎng)格模型產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場，傳遞給對應(yīng)的背景網(wǎng)格，獲得同時包含地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格尺度和含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格尺度下的波場特征的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場，進(jìn)入步驟3.7；

k：變網(wǎng)格倍數(shù)，A由確定，F(xiàn)(i,j)：背景網(wǎng)格點(diǎn)上的壓力場和速度場值，f(i,j)：變網(wǎng)格點(diǎn)上的壓力場和速度場值，ω_mn:Lanczos濾波算子。

3.7利用步驟3.6獲得的同時包含地表起伏帶分塊的單級變網(wǎng)格尺度和含裂縫的深部低速層分塊的多級變網(wǎng)格尺度下的波場特征的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場，按照步驟3.2-3.6迭代，完成所有背景時間步長的地震響應(yīng)波場更新，獲得由每個分塊不同變網(wǎng)格尺度下的波場特征確定的背景網(wǎng)格地震響應(yīng)波場，如圖5(a)所示。

比較例：圖6為采用6m網(wǎng)格尺度對待評價地質(zhì)構(gòu)造模型進(jìn)行常規(guī)網(wǎng)格正演模擬，獲得的待評價地質(zhì)構(gòu)造的地震響應(yīng)波場。通過圖5(a)和圖6對比，利用本發(fā)明方法正演模擬精度更高，可以消除背景網(wǎng)格尺度下的起伏界面階梯毛刺產(chǎn)生的邊界繞射波噪音，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對小尺度裂縫的刻畫，圖5(b)為裂縫帶產(chǎn)生的地震響應(yīng)波場。

圖7為三個不同偏移距下，兩個地震響應(yīng)波場的單道波形，兩個地震響應(yīng)波場分別采用本發(fā)明方法(目標(biāo)區(qū)采用15倍變網(wǎng)格、0.4m網(wǎng)格尺度和3倍變網(wǎng)格、2m網(wǎng)格尺度，非目標(biāo)區(qū)采用6m網(wǎng)格尺度)和全區(qū)0.4m網(wǎng)格尺度的常規(guī)網(wǎng)格正演模擬方法獲得，從波形對比可以發(fā)現(xiàn)：本發(fā)明方法得到正演結(jié)果和全局0.4m網(wǎng)格尺度正演結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了本發(fā)明方法的模擬精度。

圖8為分別利用現(xiàn)有的直接傳遞法(a)、九點(diǎn)加權(quán)法(b)和本發(fā)明采用的Lanczos濾波法(c)，正演模擬在6s-8s大時間采樣時的地震響應(yīng)波場。通過對比，本發(fā)明采用的Lanczos濾波方法在大時間采樣情況下更穩(wěn)定。

圖9(a)對比了全區(qū)165倍變網(wǎng)格、地表起伏帶和含裂縫的深部低速層兩個目標(biāo)區(qū)不分塊看作一個目標(biāo)區(qū)的165倍變網(wǎng)格以及本發(fā)明提出的多級、分塊變網(wǎng)格，三種網(wǎng)格模型的內(nèi)存占用量，通過對比，本發(fā)明方法可以降低99.97％的占用內(nèi)存，效果顯著。

圖9(b)對比了全區(qū)3倍變網(wǎng)格、地表起伏帶和含裂縫的深部低速層兩個目標(biāo)區(qū)不分塊看作一個目標(biāo)區(qū)的3倍變網(wǎng)格以及本發(fā)明提出的多級、分塊變網(wǎng)格，三種網(wǎng)格模型正演模擬的計(jì)算耗時，通過對比，本發(fā)明方法可以節(jié)約98.37％的計(jì)算時間，提高計(jì)算效率。

上述實(shí)施例說明本發(fā)明技術(shù)可以更好的適應(yīng)復(fù)雜小尺度裂縫、孔洞型儲集體、深層碳酸鹽巖儲層、多目標(biāo)區(qū)、起伏地表低降速帶等非均質(zhì)較強(qiáng)的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造問題。引入的Lanczos濾波方法較好的保證了模擬的穩(wěn)定性，以及在變網(wǎng)格邊界處的模擬精度，而多級分塊思想相較于常規(guī)變網(wǎng)格方法又進(jìn)一步提高了對微尺度儲層以及復(fù)雜地質(zhì)體的計(jì)算效率，增強(qiáng)了變網(wǎng)格技術(shù)的適應(yīng)性和實(shí)用性。