專利名稱：地震資料處理的炮道集波動方程疊前深度偏移并行計算方法
技術領域：
波動方程疊前深度偏移是石油地震勘探數據處理過程中的關鍵技術，實現復雜地質構造的精確成像，為油氣地球物理勘探提供精細地質構造描述的地震數據。
背景技術：
目前的油氣地球物理勘探目標，大多地質構造十分復雜，常規的地震資料成像方法，不能很好地完成地質任務，波動方程疊前深度偏移成為復雜地質構造成像的有效手段。工業地震資料處理軟件中，大多采用計算效率較高和觀測適應性好的積分法疊前深度偏移，但其成像精度較低。近年來發展的炮道集波動方程波場外推成像，將接受波場和震源波場分別進行波場外推成像，最逼近真實的地震波傳播過程，計算精度高，能適應縱橫向速度變化，對復雜地質介質實現準確的成像。但計算量相對較大，計算周期長。
發明內容
本發明的目的是針對陸上復雜地質構造探區，應用主從模式動態負載平衡并行算法和軟件級的斷點恢復技術，設計炮道集波動方程疊前深度偏移并行算法，使其具有較高的并行效率，良好的可擴展性和較高的成像精度，而提出的地震資料處理的炮道集波動方程疊前深度偏移并行計算方法。
技術方案是
(1)混合域炮道集波場外推成像給定速度一深度層速度模型和深度外推間隔，將震源子波和接受的炮道集記錄，在頻率域和空間域交替進行波場外推。
數據流的控制是，將震源子波和炮道集數據分別進行快速付立葉變換，按照數據觀測的相對位置，注入計算機內存。按所選深度外推步長，在頻率波數域進行相移波長外推。再通過快速付立葉反變換將波場變換到空間域，進行時移項校正。在同一深度層，將震源外推波場和炮道集外推波場，按成像條件，進行成像。反復上述過程，直到完成所有深度層。輸出單炮城鄉結果。
(2)炮道集波場外推主從模式動態負載平衡并行算法主結點控制管理各從處理結點的任務和數據，根據從處理結點的負載狀況和完成本作業的情況，動態地向從處理結點發送計算任務和數據，一般以每炮的計算為一個任務。該并行策略，可以充分利用多個處理結點的空閑資源，提高本作業的計算效率。同時，由于任務間的通訊少，該并行方式具有較高的并行效率和良好的和擴展性。
(3)并行計算的斷點恢復方法在進行并行計算時，由主結點建立一個任務池和任務狀態表，同時向從結點發送任務和任務狀態。從計算結點接受任務后，先檢查任務狀態，再根據任務狀態進行處理。如果任務狀態為“未完成”，就完成當前任務，并修改任務狀態，再向主結點請求下一個任務。否則，直接向主結點請求下一個任務。當作業失敗重新啟動時，主結點首先注入任務池和修改過的任務注冊表，再按上述過程處理。
發明的效果(1)提高了波動方程疊前深度偏移成像精度，適應陸上地震資料的處理。
(2)主從模式動態負載平衡并行算法，可以充分利用多個處理結點的空閑資源，提高本作業的計算效率。同時，由于任務間的通訊少，該并行方式具有較高的并行效率和良好的和擴展性。
(3)軟件級的斷點恢復方法，在作業崩潰時，不浪費前期的處理工作量，大大縮短處理周期。
圖1、主從模式動態負載平衡并行算法流程圖。
圖2、軟件級的斷點恢復方法流程圖。
圖3、典型深度速度模型效果圖。
圖4、波動方程疊前深度偏移結果效果圖。
圖5、SEG/EAGE鹽丘模型圖。
圖6、鹽丘模型C在數據上的范圍圖。
圖7單炮道集疊前深度偏移結果(inline方向切片)圖。
圖8成像結果縱向571切片圖。
具體實施例方式實例1依據濟陽坳陷典型構造特點建立勝利典型模型和深度-速度模型。圖3是建立的深度-速度模型。是用以檢驗適合陸相復雜構造成像算法的成像能力的有效工具。
實現的基本過程如下(1)啟動作業；(2)主結點以炮記錄為任務單位，進行并行任務分配；(3)從結點接受任務，判斷任務狀態，確定是否進行斷點恢復；(4)從結點讀入炮道集記錄，震源記錄和深度速度場；(5)按深度步長進行炮道集記錄，震源記錄波場外推；(6)在時間空間域，進行時移校正；(7)將波場進行快速傅立葉正變換，在頻率波數域進行相移外推；(8)將波場進行快速傅立葉反變換，回到時間空間域；(9)按成像條件，進行波場炮道集記錄，震源記錄成像；(10)重復(6)-(9)，完成所有的深度步長；(11)輸出該炮的成像結果；(12)修改該炮的斷點恢復作業狀態；(13)重復(3)-(12)，完成所有炮的計算；(14)結束作業。
圖4展示的勝利古潛山模型及其炮道集波動方程疊前深度偏移結果，其復雜的局部可以成像得相當清楚。
實例2鹽丘模型數據波動方程三維疊前深度偏移程序的測試是在SEG/EAGE鹽丘模型上進行的。該模型是另一個國際通用的測試復雜構造成像和速度模型建立方法的理論地質模型。實現過程同實例1。
圖5和圖6展示了鹽丘模型速度場水平切片和對應深度的偏移結果的比較。可見，無論斷層還是鹽體邊界都是相當清楚的。
圖7顯示了SEG/EAGE鹽丘模型數據的三維單炮道集疊前深度成像結果。從圖中可見鹽丘的輪廓和鹽丘構造相當清楚，鹽下斷層及小平層不清楚。
實例3勝利探區實際資料應用自主研發的處理系統和本文方法模塊軟件，對勝利探區140平方公里的實際資料，進行生產性應用處理(如圖8)。實現過程同實例1。
地質解釋人員認為埕南斷層、孤西斷層、孤北斷層等斷點干脆，斷面波及斷裂系統清晰；中生界、上古生界分辨率和信噪比都較高，中古生界潛山形態及內幕構造成像清晰，層位地質含義明確。中古生界內部非標準層的反射，層次清楚，能滿足不整合油藏精細解釋和砂體描述的需要；下古生界地層成像信噪比和分辨率較高，成像清楚，滿足潛山斷塊精細構造描述的需要。
權利要求
1.地震資料處理的炮道集波動方程疊前深度偏移并行計算方法，其特征是包括(1)混合域炮道集波場外推成像，給定速度一深度層速度模型和深度外推間隔，將震源子波和接受的炮道集記錄，在頻率域和空間域交替進行波場外推；(2)炮道集波場外推主從模式動態負載平衡并行算法，主結點控制管理各從處理結點的任務和數據，根據從處理結點的負載狀況和完成本作業的情況，動態地向從處理結點發送計算任務和數據，一般以每炮的計算為一個任務；(3)并行計算的斷點恢復方法，在進行并行計算時，由主結點建立一個任務池和任務狀態表，同時向從結點發送任務和任務狀態，從計算結點接受任務后，先檢查任務狀態，再根據任務狀態進行處理。
2.根據權利要求1所述的地震資料處理的炮道集波動方程疊前深度偏移并行計算方法，其特征是步驟(1)中數據流的控制是，將震源子波和炮道集數據分別進行快速付立葉變換，按照數據觀測的相對位置，注入計算機內存；按所選深度外推步長，在頻率波數域進行相移波長外推，再通過快速付立葉反變換將波場變換到空間域，進行時移項校正；在同一深度層，將震源外推波場和炮道集外推波場，按成像條件，進行成像；反復上述過程，直到完成所有深度層；輸出單炮成像結果。
全文摘要
本發明涉及石油地震勘探數據處理過程中的關鍵技術，為油氣地球物理勘探提供精細地質構造描述的地震數據。技術方案包括以下三部分內容組成(1)混合域炮道集波場外推成像；(2)炮道集波場外推主從模式動態負載平衡并行算法；(3)并行計算的斷點恢復方法。本發明提高了波動方程疊前深度偏移成像精度，適應陸上地震資料的處理；主從模式動態負載平衡并行算法，可以充分利用多個處理結點的空閑資源，提高本作業的計算效率，具有較高的并行效率和良好的擴展性；軟件級的斷點恢復方法，在作業崩潰時，不浪費前期的處理工作量，大大縮短處理周期。
文檔編號G06F9/46GK101021567SQ20071001361
公開日2007年8月22日 申請日期2007年2月7日 優先權日2007年2月7日
發明者徐兆濤 申請人:徐兆濤