CN101021567A - 地震资料处理的炮道集波动方程叠前深度偏移并行计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油地震勘探数据处理过程中的关键技术，为油气地球物理勘探提供精细地质构造描述的地震数据。技术方案包括以下三部分内容组成：(1)混合域炮道集波场外推成像；(2)炮道集波场外推主从模式动态负载平衡并行算法；(3)并行计算的断点恢复方法。本发明提高了波动方程叠前深度偏移成像精度，适应陆上地震资料的处理；主从模式动态负载平衡并行算法，可以充分利用多个处理结点的空闲资源，提高本作业的计算效率，具有较高的并行效率和良好的扩展性；软件级的断点恢复方法，在作业崩溃时，不浪费前期的处理工作量，大大缩短处理周期。
Description
技术领域：
波动方程叠前深度偏移是石油地震勘探数据处理过程中的关键技术，实现复杂地质构造的精确成像，为油气地球物理勘探提供精细地质构造描述的地震数据。
背景技术：
目前的油气地球物理勘探目标，大多地质构造十分复杂，常规的地震资料成像方法，不能很好地完成地质任务，波动方程叠前深度偏移成为复杂地质构造成像的有效手段。工业地震资料处理软件中，大多采用计算效率较高和观测适应性好的积分法叠前深度偏移，但其成像精度较低。近年来发展的炮道集波动方程波场外推成像，将接受波场和震源波场分别进行波场外推成像，最逼近真实的地震波传播过程，计算精度高，能适应纵横向速度变化，对复杂地质介质实现准确的成像。但计算量相对较大，计算周期长。
发明内容：
本发明的目的是针对陆上复杂地质构造探区，应用主从模式动态负载平衡并行算法和软件级的断点恢复技术，设计炮道集波动方程叠前深度偏移并行算法，使其具有较高的并行效率，良好的可扩展性和较高的成像精度，而提出的地震资料处理的炮道集波动方程叠前深度偏移并行计算方法。
技术方案是：
(1)混合域炮道集波场外推成像
给定速度一深度层速度模型和深度外推间隔，将震源子波和接受的炮道集记录，在频率域和空间域交替进行波场外推。
数据流的控制是，将震源子波和炮道集数据分别进行快速付立叶变换，按照数据观测的相对位置，注入计算机内存。按所选深度外推步长，在频率波数域进行相移波长外推。再通过快速付立叶反变换将波场变换到空间域，进行时移项校正。在同一深度层，将震源外推波场和炮道集外推波场，按成像条件，进行成像。反复上述过程，直到完成所有深度层。输出单炮城乡结果。
(2)炮道集波场外推主从模式动态负载平衡并行算法
主结点控制管理各从处理结点的任务和数据，根据从处理结点的负载状况和完成本作业的情况，动态地向从处理结点发送计算任务和数据，一般以每炮的计算为一个任务。该并行策略，可以充分利用多个处理结点的空闲资源，提高本作业的计算效率。同时，由于任务间的通讯少，该并行方式具有较高的并行效率和良好的和扩展性。
(3)并行计算的断点恢复方法
在进行并行计算时，由主结点建立一个任务池和任务状态表，同时向从结点发送任务和任务状态。从计算结点接受任务后，先检查任务状态，再根据任务状态进行处理。如果任务状态为“未完成”，就完成当前任务，并修改任务状态，再向主结点请求下一个任务。否则，直接向主结点请求下一个任务。当作业失败重新启动时，主结点首先注入任务池和修改过的任务注册表，再按上述过程处理。
发明的效果：
(1)提高了波动方程叠前深度偏移成像精度，适应陆上地震资料的处理。
(2)主从模式动态负载平衡并行算法，可以充分利用多个处理结点的空闲资源，提高本作业的计算效率。同时，由于任务间的通讯少，该并行方式具有较高的并行效率和良好的和扩展性。
(3)软件级的断点恢复方法，在作业崩溃时，不浪费前期的处理工作量，大大缩短处理周期。
附图说明：
图1、主从模式动态负载平衡并行算法流程图。
图2、软件级的断点恢复方法流程图。
图3、典型深度速度模型效果图。
图4、波动方程叠前深度偏移结果效果图。
图5、SEG/EAGE盐丘模型图。
图6、盐丘模型C在数据上的范围图。
图7单炮道集叠前深度偏移结果(inline方向切片)图。
图8成像结果纵向571切片图。
具体实施方式：
实例1：
依据济阳坳陷典型构造特点建立胜利典型模型和深度-速度模型。图3是建立的深度-速度模型。是用以检验适合陆相复杂构造成像算法的成像能力的有效工具。
实现的基本过程如下：
(1)启动作业；
(2)主结点以炮记录为任务单位，进行并行任务分配；
(3)从结点接受任务，判断任务状态，确定是否进行断点恢复；
(4)从结点读入炮道集记录，震源记录和深度速度场；
(5)按深度步长进行炮道集记录，震源记录波场外推；
(6)在时间空间域，进行时移校正；
(7)将波场进行快速傅立叶正变换，在频率波数域进行相移外推；
(8)将波场进行快速傅立叶反变换，回到时间空间域；
(9)按成像条件，进行波场炮道集记录，震源记录成像；
(10)重复(6)-(9)，完成所有的深度步长；
(11)输出该炮的成像结果；
(12)修改该炮的断点恢复作业状态；
(13)重复(3)-(12)，完成所有炮的计算；
(14)结束作业。
图4展示的胜利古潜山模型及其炮道集波动方程叠前深度偏移结果，其复杂的局部可以成像得相当清楚。
实例2：
盐丘模型数据
波动方程三维叠前深度偏移程序的测试是在SEG/EAGE盐丘模型上进行的。该模型是另一个国际通用的测试复杂构造成像和速度模型建立方法的理论地质模型。实现过程同实例1。
图5和图6展示了盐丘模型速度场水平切片和对应深度的偏移结果的比较。可见，无论断层还是盐体边界都是相当清楚的。
图7显示了SEG/EAGE盐丘模型数据的三维单炮道集叠前深度成像结果。从图中可见盐丘的轮廓和盐丘构造相当清楚，盐下断层及小平层不清楚。
实例3：
胜利探区实际资料
应用自主研发的处理系统和本文方法模块软件，对胜利探区140平方公里的实际资料，进行生产性应用处理(如图8)。实现过程同实例1。
地质解释人员认为：
埕南断层、孤西断层、孤北断层等断点干脆，断面波及断裂系统清晰；
中生界、上古生界分辨率和信噪比都较高，中古生界潜山形态及内幕构造成像清晰，层位地质含义明确。中古生界内部非标准层的反射，层次清楚，能满足不整合油藏精细解释和砂体描述的需要；
下古生界地层成像信噪比和分辨率较高，成像清楚，满足潜山断块精细构造描述的需要。
Claims (2)
1、地震资料处理的炮道集波动方程叠前深度偏移并行计算方法，其特征是包括：
(1)混合域炮道集波场外推成像，给定速度一深度层速度模型和深度外推间隔，将震源子波和接受的炮道集记录，在频率域和空间域交替进行波场外推；
(2)炮道集波场外推主从模式动态负载平衡并行算法，主结点控制管理各从处理结点的任务和数据，根据从处理结点的负载状况和完成本作业的情况，动态地向从处理结点发送计算任务和数据，一般以每炮的计算为一个任务；
(3)并行计算的断点恢复方法，在进行并行计算时，由主结点建立一个任务池和任务状态表，同时向从结点发送任务和任务状态，从计算结点接受任务后，先检查任务状态，再根据任务状态进行处理。
2、根据权利要求1所述的地震资料处理的炮道集波动方程叠前深度偏移并行计算方法，其特征是：步骤(1)中数据流的控制是，将震源子波和炮道集数据分别进行快速付立叶变换，按照数据观测的相对位置，注入计算机内存；按所选深度外推步长，在频率波数域进行相移波长外推，再通过快速付立叶反变换将波场变换到空间域，进行时移项校正；在同一深度层，将震源外推波场和炮道集外推波场，按成像条件，进行成像；反复上述过程，直到完成所有深度层；输出单炮成像结果。
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