BRPI0619297A2

BRPI0619297A2 - visualização de dados de resposta geológica com processadores de fluxo

Info

Publication number: BRPI0619297A2
Application number: BRPI0619297-1A
Authority: BR
Inventors: Dokken Tor; Ofstad Henriksen Martin; Aarnes Jorg; Lie Knut-Andreas
Original assignee: Sinvent As
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2012-12-04
Also published as: RU2008119507A; AU2006302736A1; EP1941386A4; EP1941386A1; WO2007046711A1; US20090164756A1; RU2440604C2

Abstract

VISUALIZAçãO DE DADOS RESPOSTA GEOLóGICA COM PROCESSADORES DE FLUXO. A invenção descreve um método para converter dados de resposta geológica em dados gráficos blutos usando pelo menos um processador de fluxo para este propósito. Os dados de resposta geologica são pré-processados por uma UPC e os dados de resposta geologica pré-processados são alimentados em um ou mais processadores de fluxo. O processador de fluxo então faz o trabalho de cálculo intensivo nos dados de resposta geológica pré-processados e retorna os resultados do processamento para a UPC, que efetua pós-processamento nos resultados que vêm do processador de fluxo. Os processadores de fluxo compreendem UPGs programáveis, simples ou múltiplas, agrupamentos/redes de nós com uma ou várias UPGs; processadores de células (ou processadores derivados delas) ou um agrupamento de nós de processador de célula, computadores de jogo (no estilo do Playstation da empresa sony, Gamecube da empresa Nintendo, etc.) ou agrupamentos de computadores de jogo.

Description

«VISUALIZAÇÃO DE DADOS DE RESPOSTA GEOLÓGIC^gOM^f j^

PROCESSADORES DE FLUXO"

Campo Técnico

A presente invenção se relaciona ao campo da 5 visualização geológica. Especificamente, se relaciona à aplicação de dispositivos computacionais baseados em processadores de fluxo para converter dados geológicos obtidos por aquisição sísmica em

imagens.

Antecedentes da Invenção

-LQ visualização Geológica

Os dados geológicos são obtidos através de

métodos tais como reflexão sísmica, ultra-som, ressonância magnética, etc., e processados para criar uma imagem de estruturas subterrâneas. 0 processamento de computador dos dados é complexo e 15 contém uma sucessão de filtros [desconvolução, métodos de ondas pequenas (funções capazes de decompor e descrever outras funções no domínio da freqüência), métodos estatísticos], migração (pré- emp ilhament o ou pós-empilhamento com migração de Kirchhoff, métodos de equação de onda, etc.) e métodos de visualização (veja- 20 se a fig. 1)- Os conjuntos de dados são grandes, e o processamento é desafiador; os métodos que produzem as imagens de melhor qualidade com poucos artefatos, tendem a ser mais exigentes com respeito à velocidade e memória do computador. Freqüentemente a aplicação é implementada em um computador paralelo ou rede de

25 computadores.

Observando além das operações de entrada e saída, e as transformações para formatos de dados específicos e outras tarefas do tipo pré- ou pós-processamento, pode-se isolar um grupo de instruções que executam o cálculo principal - este grupo de instruções sendo chamado de cálculo do núcleo. Ele normalmente envolve transformadas discretas de Fourier, convoluções ou algum outro tipo de filtragem, ou pode envolver integração numérica ou a aplicação de um operador diferencial. A menos que a aplicação esteja ligada por operações de E/S (entrada/saída), melhorar a velocidade do cálculo do núcleo podem beneficiar o uso global do

tempo.

Processador de Fluxo

30

35 10

Um assim chamado processador de fluxo aplica um conjunto definido de instruções para cada elemento do seu fluxo de entrada (dados de entrada), produzindo um fluxo de saída.' O conjunto definido de instruções, chamado de núcleo, fica fixo para os elementos do fluxo, isto é, o núcleo pode ser modificado no nível do fluxo. Um processador de fluxo também pode permitir múltiplos núcleos. 0 uso de dados do núcleo é local e independente do processamento de outros elementos no fluxo, e isto permite que o processador de fluxo execute seu núcleo significativamente mais rápido do que um conjunto de análogo de instruções executaria em uma unidade de processamento central (UPC). Um exemplo principal de um processador de fluxo é a unidade processadora de gráficos (programável) (UPG). Outro exemplo é o processador de célula, que pode ser visto como uma integração compacta de vários 15 processadores de fluxo (chamados de Elementos de Processamento Sinergístico no contexto do processador de célula). 0 hardware de processamento de fluxo é bem adequado à execução do núcleo de processamento de dados geológicos acima mencionado.

Objetivos da Invenção 2 0 A presente invenção é um método e um

correspondente sistema para converter dados de resposta geológica em dados gráficos brutos envolvendo um número de etapas.

Os dados de resposta geológica são pré- processados por pelo menos uma UPC e os dados de resposta 25 geológica pré-processados resultantes são alimentado a pelo menos um processador de fluxo. Os dados de resposta geológica pré- processados são processados mais adiante dentro de pelo menos um processador de fluxo e os resultados do processamento desta etapa são recebidos em pelo menos uma UPC de pelo menos um dito 30 processador de fluxo. Mais adiante o pós-processamento dos resultados de processamento é executado por pelo menos uma dita UPC. Pelo menos um processador de fluxo executa nos ditos dados de resposta geológica pelo menos uma desconvolução, correções, e filtragem, incluindo filtragem de ruído, supressão múltipla, 35 correção de NMO, correção de divergência esférica, ordenação, conversão de tempo-para-profundidade compreendendo análise de velocidade, processamento de imagem pós-empilhamento, processamento de imagem pré-empilhamento e migração. A _

ordenação pode estar acoplada à dita conversão de tempo-para^

profundidade. 0 método/sistema pode envolver verificação manual

dos resultados computacionais depois de cada fase e re-iteração

com um latência reduzida em tarefas criticas. A filtragem de ruído

pode ser baseada em métodos estatísticos locais e cálculos ultra-

rápidos, e o(s) processador{es} de fluxo(s) pode(m) ser usado(s)

para comparar η (n > 1) imagens geológicas derivadas de η

conjuntos de dados geológicos brutos tomados em diferentes tempos

ti (2 < n). Pelo menos um dito processador de fluxo é pelo menos

um de uma Unidade de Processamento Gráfico (UPG) programável, um

agrupamento de nós com UPCs com pelo menos um núcleo e pelo menos

uma UPG, um processador de célula, um processador derivado de um

processador de célula, um agrupamento de nós de processador de

célula, um computador maciçamente paralelo com processadores de

fluxo acoplados a pelo menos uma de suas UPCs, um computador de

jogo e um agrupamento de computadores de jogo.

Em detalhes, a invenção é caracterizada pelas

reivindicações de patentes anexadas.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção será descrita na seção a seguir com

referência aos desenhos anexos, onde:

A figura 1 mostra um fluxo de trabalho otimizado; A figura 2 exibe as operações do processador de

fluxo realizadas durante a primeira fase;

A figura 3 é um exemplo esquemático dos 2

possíveis fluxos de processamento: os cálculos pós-empilhamento

tradicionais e o agora possível fluxo de trabalho pré-

empilhamento;

A figura 4 ilustra as operações do processador de

fluxo em dois conjuntos de dados ("processamento 4D").

Descrição Detalhada de Formas de Incorporação

Preferidas

A seguir, formas de incorporação preferidas da invenção são descritas em detalhes com referência aos desenhos anexos. 4

A idéia é usar um ou mais processadores de fluxo- {também chamados de "nós de computação paralelos" nos desenhos 205, 302, 405) em conjunto com uma ou mais UPCs, e organizar a aplicação de tal modo que as UPCs controlam a entrada de dados e 5 todas as preparações dos fluxos de entrada para os núcleos, e todo o pós-processamento do fluxo de saída do núcleo e a saída para arquivos ou tarefas semelhantes. Os processadores de fluxo são invocados pelas UPCs, e executam o cálculo de núcleo. Exemplos de arquiteturas de computador que podem ser usadas para implementar

10 tal aplicação incluem:

- um único computador de mesa com processador com

uma UPG programável;

- um computador de mesa (multi-processador) com

multi-núcleo com múltiplas UPGs; 15 - um agrupamento/rede de nós com UPCs simples ou

multi-processador e uma ou várias UPG;

- um computador de mesa com um processador de

células (ou um processador derivado delas) ou um agrupamento de

nós de processador de célula;

2 0 - um computador maciçamente paralelo com

processadores de fluxo acoplados a algumas ou todas as suas UPCs;

- um computador de jogo (no espírito do Playstation da empresa Sony, GameCube da empresa Nintendo, etc.)

' ou um agrupamento de computadores de jogo. 25 Usando UPCs e processadores de fluxo, as

aplicações de software para o processamento de dados de resposta geológica podem ser implementadas com os processadores de fluxo como co-processadores fazendo o cálculo de núcleo. A velocidade computacional aumentada dentro do paradigma de fluxo fica assim 30 disponível para este tipo de aplicações muito exigentes.

A figura 1 mostra uma visão geral rápida de um fluxo de trabalho automático otimizado processado por um processador de fluxo indicado pelas setas duplas. Os dados sísmicos brutos 103 (normalmente de grande volume; 500 MBytes até 35 vários GBytes) são usados como entrada da imagem geológica. Os processadores de fluxo podem controlar grandes quantidades de dados resultando ser desnecessária a compressão de dados. A fase de "correção e filtragem de ruído" 105- corresponde a uma grande quantidade de cálculos matemáticos, normalmente caros e sem qualquer iteração possível. Usando um processador de fluxo o usuário pode controlar, modificar e re-

5 iterar todas estas operações.

A "ordenação de dados" 106 é uma etapa

necessária; ela pode estar imediatamente acoplada à fase de conversão de profundidade (de milissegundos, tempo de aquisição para metros, unidade geológica) graças às avançadas instalações de

10 cálculos do processador de fluxo.

Então há duas escolhas para manipular a imagem

sísmica: através de um processo de visualização pós-empilhamento clássico 101 onde a pilha permite compressão da quantidade de dados, ou diretamente através de um processo de visualização pré-

15 empilhamento 102. Esta segunda alternativa é reconhecida como muito mais precisa para dados de baixa qualidade (péssima relação sinal/ruído, iluminações ruins, geologia complexa) mas tem que controlar um volume de dados mais alto (sem empilhamento dos dados) e então isto nem sempre é possível com as tecnologias

20 atuais.

Depois da migração e da conversão de tempo-para- profundidade, obtém-se uma imagem geológica dos dados. Adicionalmente uma nova etapa é agora possível. Comparando a imagem obtida com a imagem obtida do mesmo lugar mas adquirida em

25 um momento 104 diferente (processamento de lapso de tempo). Realmente o processador de fluxo permite a manipulação de múltiplos conjuntos de dados, cálculos, comparação, e processos de

reconhecimento de característica 107.

A figura 2 exibe as operações 2 02 executadas pelo

30 processador de fluxo 205 nos dados 201 durante a primeira fase do processamento automático proposto: E/S melhorada, armazenamento melhorado (reduzindo a necessidade de decimação de volume de dados), transformada de Fourier rápida, correções e filtragens rápidas. A filtragem de ruído pode ser baseada em métodos

35 estatísticos globais e locais e cálculos ultra-rápidos permitindo uma melhor ênfase de cada estrutura geológica. O usuário está verificando o resultado depois de cada fase 203 e pode re-iterar as operações com uma latência reduzida em tarefas críticas. Usando as vantagens dos processadores de fluxo para a ordenação rápida de dados 204 (tradicionalmente em grupos de Pontos de Profundidade Comum) esta etapa não é mais um obstáculo na velocidade do fluxo de trabalho.

A figura 3 ilustra as operações do processador de fluxo 302 realizando uma imagem apropriada dos dados geológicos (eliminações múltiplas, conversão de tempo-para-profundidade, e migração). Na alternativa de migração pós-empilhamento 301, a migração de troca de fase, migrações de FK, a migração de DF (diferença finita), ambas no tempo e na profundidade, e de Kirchhoff (tempo e profundidade) podem ser executadas, enquanto a alternativa pré-empilhamento 3 03 (dados pré-empilhados portam informações muito mais valiosas mas são muito pesados para serem manipulados pelos processadores atuais) compreende compensação de Kirchhoff, migração de profundidade (PSDM), método estatístico de campo de onda Monte Cario, e migração de tempo (lado direito da figura 3). Os métodos de migração listados são bem conhecidos mas

são, muito freqüentemente, caros.

Um processo controlado pelo usuário que permite

iterações é aqui sugerido para ambas as alternativas. Além disso, cálculos de atributo instantâneos podem ser executados.

A figura 4 se relaciona a decisões estratégicas relativas ao monitoramento e mostra as operações do processador de fluxo 405 em dois conjuntos de dados 401, 402 autorizando o assim chamado "processamento 4D" 403. 0 processador de fluxo permite uma comparação completa dos multi-conjuntos de dados 3D, enfatizando qualquer mudança no tempo (migração de fluído, variação de pressão) e qualquer análise de atributo necessária para um melhor entendimento da imagem geológica (amplitude versus compensação, relação sinal/ruido, impedância, NRMS). 0 processo permite mais adiante a subtração automática de ruído não~repetível e reconhecimento de características. Novamente um processo controlado pelo usuário permite iterações para controle de qualidade 404. 7

Tendo sido descritas formas de incorporação preferidas da invenção será aparente para aqueles qualificados na arte que outras formas de incorporação incorporando os conceitos podem ser empregadas. Estes e outros exemplos da invenção 5 ilustrados acima são planejados apenas como via de exemplo e o escopo atual da invenção será determinado a partir das reivindicações a seguir.

Claims

1. "VISUALIZAÇÃO DE DADOS DE RESPOSTA GEOLÓGICA COM PROCESSADORES DE FLUXO", compreendendo um método para converter dados de resposta geológica (103) em dados gráficos brutos, tendo as seguintes etapas: - pré-processar os dados de resposta geológica em pelo menos uma UPC (unidade de processamento de dados central); - alimentar os ditos dados de resposta geológica pré-processados em pelo menos um processador de fluxo (205, 302, 405) ; - processar os ditos dados de resposta geológica pré-processados dentro de pelo menos um dito processador de fluxo; caracterizado pelo fato de receber os resultados do processamento em pelo menos uma dita UPC a partir de pelo menos um dito processador de fluxo, e pós-processar os ditos resultados do processamento pelo menos por uma dita UPC.

2. "VISUALIZAÇÃO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de usar pelo menos um dito processador de fluxo para executar, " nos ditos dados de resposta geológica, pelo menos: - desconvolução; - correções e filtragem compreendendo filtragem de ruido, supressão múltipla, correção de NMO, correção de divergência esférica; - ordenação dos dados sem decimação; conversão de tempo-para-profundidade compreendendo análise de velocidade; - processamento de imagem pós-empilhamento (102, 301) ; - processamento de imagem pré-empilhamento (101, 303); e - migração.

3. «VISUALIZAÇÃO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato da dita ordenação dos dados sem decimação ser acoplada à dita conversão de tempo-para- profundidade .

4. "VISUALIZAÇÃO DE DADOS", de acordo còm a reivindicação 2, caracterizada pelo fato compreender a verificação manual dos resultados computacionais depois de cada fase e a re- iteração com uma latência reduzida em tarefas críticas.

5. «VISUALIZAÇÃO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato da filtragem de ruído (105) ser baseada em métodos estatísticos locais e cálculos ultra- rápidos.

6. "VISUALIZAÇÃO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de usar o dito processador de fluxo (405) para comparar (403) η imagens geológicas (n > 1} derivadas de η conjuntos de dados geológicos brutos (401, 402) tomados em diferentes tempos ti (2 < n) .

7. "VISUALIZAÇÃO DE DADOS", de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 6, caracterizada pelo fato que pelo menos um dito processador de fluxo é: - pelo menos uma Unidade de Processamento Gráfico (UPG) programável; - um agrupamento de nós com UPCs com pelo menos um núcleo e pelo menos uma UPG; - um processador de célula; - um processador derivado de um processador de célula; - um agrupamento de nós de processador de célula; um computador maciçamente paralelo com processadores de fluxo acoplados a pelo menos uma de suas UPCs; - um computador de jogo; e - um agrupamento de computadores de jogo.

8. "VISUALIZAÇÃO DE DADOS DE RESPOSTA GEOLÓGICA COM PROCESSADORES DE FLUXO", compreendendo um sistema para converter dados de resposta geológica em dados gráficos brutos, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos: - uma UPC (unidade de processamento de dados central) disposta a: (a) pré-processar dados de resposta geológica (103) ; (b) alimentar os ditos dados de resposta^ geológica pré-processados a pelo menos um processador de fluxo; ^ (c) receber os resultados do processamento de pelo menos um dito processador de fluxo; (d) pós-processar os ditos resultados do processamento; - pelo menos um processador de fluxo disposto a processar os ditos dados de resposta geológica pré-processados.

9. "VISUALIZAÇÃO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que pelo menos um processador de fluxo ser: - pelo menos uma Unidade de Processamento Gráfico (UPG) programável; - um agrupamento de nós com UPCs com pelo menos um núcleo e pelo menos uma UPG; - um processador de célula; - um processador derivado de um processador de célula; - um agrupamento de nós de processador de célula; um computador maciçamente paralelo com processadores de fluxo acoplados a pelo menos, uma de suas UPCs; - um computador de jogo; e - um agrupamento de computadores de jogo.