CN109307885A - 一种地震解释模块的通用并行处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种地震解释模块的通用并行处理方法，包括以下步骤：S1、构建通用并行处理框架；S2、获取地震测网数据，并对所述地震测网数据并行执行地震解释模块；S3、并行提交经所述地震解释模块处理后的地震解释数据。本发明通过构建通用并行处理框架承载各个地震解释模块，各个地震解释模块使用一套流程进行处理，方便后期添加新的解释模块，可扩展性强。且本发明提供了一个通用的地震测网数据的分块、生成与迭代的方式，更加贴合并行处理的特点。

Description

一种地震解释模块的通用并行处理方法

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，尤其是涉及一种地震解释模块的通用并行处理方法。

背景技术

地震勘探是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观察和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油、天然气资源、固体资源地质找矿的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。

地震解释模块是对地震勘探数据进行分析，得到的表示岩层层位、断层形状和位置等信息的地震解释成果数据。地震数据及地震解释成果数据的存储，随着其数据量的增长，地质科研人员现在面对的是TB(Terabyte)甚至PB(petabyte)级的数据，其存储也越来越多的采用分布式等方法，并通过并发等手段来提升数据访问和加载的效率。目前，地震数据及地震解释成果数据都以文件的格式进行存储，在使用时，会读取这些文件，来进行显示和加载。

在进行地震解释时，现有的软件会逐一读取地震数据的各个道，对每个道执行地震解释模块，并将结果输出到地震解释成果数据，不少软件实现了多线程处理，即CPU的每个核都执行地震解释模块运算不同的地震道并输出结果，充分利用计算资源。

但是，现有的软件在进行不同的地震解释模块时，各自的地震解释模块相对独立，在设计上并没有利用到这些地震解释模块在整体流程上的相似性。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种地震解释模块的通用并行处理方法。本发明通过构建通用并行处理框架承载各个地震解释模块，各个地震解释模块使用一套流程进行处理，方便后期添加新的解释模块，可扩展性强。且本发明提供了一个通用的地震测网数据的分块、生成与迭代的方式，更加贴合并行处理的特点。

本申请提出了一种地震解释模块的通用并行处理方法，包括以下步骤：

S1、构建通用并行处理框架；

S2、获取地震测网数据，并对所述地震测网数据并行执行地震解释模块；

S3、并行提交经所述地震解释模块处理后的地震解释数据。

本发明通过构建通用并行处理框架承载各个地震解释模块，各个地震解释模块使用一套流程进行处理，方便后期添加新的解释模块，可扩展性强。且本发明提供了一个通用的地震测网数据的分块、生成与迭代的方式，更加贴合并行处理的特点。

提高并行处理效率，可扩展性强。

在一个实施方式中，所述步骤S1包括：

S11、设定地震解释模块的通用配置参数；

S12、构建地震解释模块；

S13、构建测网通用迭代器。

在一个实施方式中，所述步骤S11包括：

设置所述地震解释模块的输出数据范围、设置并行处理框架的处理单元大小以及确定输入测网文件和输出测网文件。

在一个实施方式中，所述步骤S12包括构建地震解释模块父类以及由所述地震解释模块父类派生的地震解释模块子类。

在一个实施方式中，所述地震解释模块子类为椭圆拟合模块、贝叶斯三参数反演模块、三角时频分析模块、倾角方位角创建模块、相干体创建模块、曲率创建模块、角道集生成模块或低频模型创建模块。

在一个实施方式中，所述步骤S13中，根据所述并行处理框架的处理单元的大小对测网进行分块，构建测网通用迭代器。

在一个实施方式中，根据所述并行处理框架的处理单元的大小对测网进行分块，具体包括：

针对三维网状测网，所述三维网状测网的主测线、联络线和时间三个维度分别用所述并行处理框架的处理单元的线数量、道数量和时间跨度进行分块；

针对二维线状测网，所述二维线状测网的测线和时间两个维度分别用所述并行处理框架的处理单元的道数量和时间跨度进行分块。

在一个实施方式中，所述步骤S2具体包括：遍历所述测网通用迭代器处理单元的地震道获取地震道数据，并对所述地震道数据执行所述地震解释模块，得到地震解释数据。

在一个实施方式中，所述测网通用迭代器还包括用于将所述地震解释数据提交到输出测网文件的提交模块。

在一个实施方式中，所述步骤S3中，所述测网通用迭代器将每个所述地震道的地震解释数据提交到输出测网文件的对应位置，实现并行提交。

与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明通过构建通用并行处理框架承载各个地震解释模块，各个地震解释模块使用一套流程进行处理，方便后期添加新的解释模块，可扩展性强。且本发明提供了一个通用的地震测网数据的分块、生成与迭代的方式，更加贴合并行处理的特点。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1显示了根据本发明的实施例所述的地震解释模块的通用并行处理方法的流程示意图。

图2显示了根据本发明的实施例所述的地震解释模块的通用并行处理方法的并行处理框架示意图。

图3显示了根据本发明的实施例所述的地震解释模块的通用并行处理方法的并行处理框架时序示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

以下结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以互相结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，一种地震解释模块的通用并行处理方法的流程示意图，包括以下步骤：

S1、构建通用并行处理框架；

S2、获取地震测网数据，并对所述地震测网数据并行执行地震解释模块；

S3、并行提交经所述地震解释模块处理后的地震解释数据。

本发明通过构建通用并行处理框架承载各个地震解释模块，各个地震解释模块使用一套流程进行处理，方便后期添加新的解释模块，可扩展性强。且本发明提供了一个通用的地震测网数据的分块、生成与迭代的方式，更加贴合并行处理的特点。

在一个实施例中，通用并行处理框架目前支持八种地震解释模块，所述地震解释模块可以为椭圆拟合模块、贝叶斯三参数反演模块、三角时频分析模块、倾角方位角创建模块、相干体创建模块、曲率创建模块、角道集生成模块或低频模型创建模块。

所述地震解释模块以地震测网数据为输入和输出，测网形状可以为三维网状或多条测线组成的二维线状。三维网状测网的每个网格点或二维线状测网的每个点代表一个地震道，所述地震解释模块以每个地震道为单位进行处理，然后将经过处理后的地震道作为运算结果写到输出测网文件中。该通用并行处理框架利用所述地震解释模块在输入输出以及处理方式上的共同点，将它们统一到同一套处理流程下，只在对每个地震道进行具体解释时，调用不同的地震解释模块。

三维网状测网可以是非规则的网状，即测网中有一些地方时没有地震数据的“窟窿”，实际测网数据中常在四角的位置出现无数据情况，在处理时还是按照测网形状来遍历，遇到无数据区域时直接跳过。

对于椭圆拟合模块和角道集生成模块，其输入的地震测网数据为叠前数据，即每个网格点对应一组地震道，处理时也是该组地震道作为一个处理单元的输入来进行运算，其输出数据每组的地震道数量与设置的方位角和入射角有关，并不等于输入数据每组的道数量。对于椭圆拟合模块和相干体创建模块，处理每个地震道时，可以设置同时利用该地震道周围的3×3或5×5的地震道作为“面元”共同参与处理，以提高准确性。对于上述八种地震解释模块，输入和输出的测网数量都不相同，例如贝叶斯三参数反演模块输入需要6个测网数据，输出为3个测网数据，所述地震解释模块的输入输出测网数据都是同一测网区域的。

在一个实施方式中，所述步骤S1包括：

S11、设定地震解释模块的通用配置参数；

S12、构建地震解释模块；

S13、构建测网通用迭代器。

在一个实施方式中，所述步骤S11包括：

设置所述地震解释模块的输出数据范围、设置并行处理框架的处理单元大小以及确定输入测网文件和输出测网文件。

进一步的，所述设置地震解释模块的输出数据范围，对于三维网状测网，可以设置主测网、联络线和地震道时间的起止范围，对于二维线状可以设置输出哪几条测线以及地震道时间的起止范围，时间起止范围的设置可以为定值或沿层模式，沿层模式即按地质层位的走向，不同地震道有不同的时间起止范围。

所述设置所述并行处理框架的处理单元大小，包括线数量、道数量和时间跨度，在并行处理时，将测网按照处理单元的大小进行分块，在每个测网通用迭代器处理单元上执行具体的地震解释模块。

对于不同的地震解释模块都有与其相关的具体配置参数，如一些地震解释模块的“面元”大小设置，特定解释函数的参数设置等。对于角道集生成模块和椭圆拟合模块，其处理需要地震道的整条道来得到结果，所以处理单元在时间跨度上的大小必须等于输出文件的时间跨度，即时间方向上不能分割成多个部分分别进行处理再合在一起。

在一个实施方式中，所述步骤S12包括构建地震解释模块父类以及由所述地震解释模块父类派生的地震解释模块子类。

在一个实施方式中，所述步骤S13中，根据所述并行处理框架的处理单元的大小对测网进行分块，构建成测网通用迭代器。

在一个实施例中，根据所述并行处理框架的处理单元的大小对测网进行分块，具体包括：

针对三维网状测网，所述三维网状测网的主测线、联络线和时间三个维度分别用所述并行处理框架的处理单元的线数量、道数量和时间跨度进行分块；并行处理框架的处理单元的排序为先按主测线，再按联络线，最后按时间从小到达排序。

针对二维线状测网，所述二维线状测网的测线和时间两个维度分别用所述并行处理框架的处理单元的道数量和时间跨度进行分块；并行处理框架的处理单元的排序为先按测线文件，再按联络线，最后按时间从小到达排序。

对于非规则三维测网，也按照规则三维测网进行排序，对于无数据区域输出的处理单元中数据赋值为空。

在处理时，遍历所述测网通用迭代器处理单元的地震道获取地震道数据，并对所述地震道数据执行所述地震解释模块，得到地震解释数据。测网通用迭代器输入为所述测网通用迭代器处理单元的顺序序号，输出为对应的测网通用迭代器处理单元。另外，对于以下几种测网数据情况，有相应的处理方式：

1、输出部分测网：由于进行了输出数据范围的设置，即输出数据可能为测网的一部分，此时某些测网通用迭代器处理单元对于输入是有数据的，但并不在输出范围内或者部分在输出范围内，在获取所述测网通用迭代器处理单元时只存放上述位于输出范围内的地震道，如果没有数据则跳过此所述测网通用迭代器处理单元。对于分割后边界的数据，可能并不能被所述测网通用迭代器处理单元的大小整除，则边界的测网通用迭代器处理单元只存放剩余部分。

2、叠前数据：对于叠前数据，与三维网状测网分割方式相同，不同的是测网通用迭代器处理单元中每个地震道为一组地震道在此测网通用迭代器处理单元时间跨度内的数据，处理时也是以一组地震道输入给地震解释模块。

3、沿层模式：对于输出测网时间起止范围设置为沿层模式的情况，输出的测网是按照所选的上下两个层位的时间最小值和最大值生成的，在两个层位外面的时间范围的地震道数据赋值为空值。

4、需要面元：在对一个测网通用迭代器处理单元进行处理时，会遍历这个测网通用迭代器处理单元中的各个地震道，对每个地震道执行地震解释模块，有些模块需要地震道周边3×3或5×5的地震道一同参与处理，则在处理的时候临时从地震测网数据中获取。

在一个实施方式中，在构建通用并行处理框架时，先获取CPU核数，每个核执行一个并行线程；然后传入选定的地震解释模块及其相关配置参数和构建的测网通用迭代器。

并行处理框架的示意图如图2所示，用父类，子类的形式来实现多种地震解释模块，本实施例中地震解释模块的父类为“CAnyGdeDataHandler”，然后根据不同的地震解释模块，派生了8个子类分别为“CAnyPrestackAngleFracture”，“CAnyPrestackConverter”，“CConherency”，“CAnyTriangulaterFilter”，“CLowFrequencyBuilder”，“CDipAzimuth”，“CCurvature”，“CThreeTermBayesianInversion”，分别对应椭圆拟合模块，角道集生成模块，相干体创建模块，三角时频分析模块，低频模型创建模块，倾角方位角创建模块，曲率创建模块和贝叶斯三参数反演模块。

地震解释模块类函数包括执行地震解释运算函数“DoHandle”，以及获取地震道数据和地震道头数据的函数“DoGetTraceSample”和“DoGetTraceHead”。

对于不同的地震解释模块，就调用不同的子类来实现。通用并行处理框架的类名为“CAnyGdeDataGenericCalculator”，所述通用并行处理框架通过调用“CAnyGdeDataHandler”派生出来的不同子类来完成不同地震解释模块的运算。在执行并行处理时，调用“DoExecute”函数来实现，其中包含处理和提交两个部分函数名分别为“DoWorkMT”和“DoFinishMT”。

另外并行框架还需要测网通用迭代器来获取并行处理框架的处理单元的数据，测网通用迭代器的类名为“CalculatorCubeIterator”，其中包含获取并行处理框架的处理单元个数，获取并行处理框架的处理单元，提交道数据，更新道数据等函数，分别为“GetCubeCount”，“GetCube”，“CommitTrace”，“UpdateTrace”。其中每个并行处理框架的处理单元用类“CalculatorCube”来存放，其中包括获取一个并行处理框架的处理单元地震道个数的函数以及获取具体地震道数据的函数“GetTraceCount”和“GetSampleTrace”。

如图3所示，本发明的一个实施例所公开的并行处理框架的时序示意图，首先从界面传入地震解释模块的配置参数，然后由通用处理框架类接收并构建具体的地震解释模块类，接下来构建待处理地震数据的测网通用迭代器，依次调用“CalculatorCubeRerator”和“CalculatorCube”来构建测网通用迭代器以及测网通用迭代器处理单元；然后按顺序依次获取各个测网通用迭代器处理单元的地震道数据并进行地震解释处理，然后再调用测网通用迭代器中的提交地震道功能将处理结果提交到输出地震测网中。

并行结果提交的函数为“DoFinishMT”，对已经经过并行处理的测网通用迭代器处理单元，遍历其中的地震道，然后将测网通用迭代器处理单元的处理结果提交到输出测网中来实现提交，对于不同的线程并行执行不同测网通用迭代器处理单元的结果提交来实现并行提交。

在一个实施方式中，所述步骤S2具体包括：每个所述线程以所述测网通用迭代器处理单元为单位进行遍历，依次遍历每个测网通用迭代器处理单元的每个地震道执行地震解释模块。若周围地震道与所述测网通用迭代器处理单元中的地震道作为共同的输入执行地震解释模块时，从输入测网文件中获取相应的数据。若是叠前数据，则地震解释模块传入的是这个位置对应的在此测网通用迭代器处理单元时间跨度内的一组地震道，处理时也是以一组地震道输入给地震解释模块。若是多个输入的地震测网数据，传给地震解释模块的时各个输入的测网通用迭代器处理单元，对于多个输出的地震解释模块，输出也是多个测网通用迭代器处理单元，每个测网通用迭代器处理单元写入到各自对应的输出测网文件中。

在一个实施方式中，所述步骤S3中，将所述线程遍历每个所述测网通用迭代器处理单元得到的处理结果提交到输出测网文件的对应位置，实现并行提交。根据测网通用迭代器处理单元中每个地震道的线号，道号，时间范围，找到其在输出测网的对应位置并写入。

与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明通过构建通用并行处理框架承载各个地震解释模块，各个地震解释模块使用一套流程进行处理，方便后期添加新的解释模块，可扩展性强。且本发明提供了一个通用的地震测网数据的分块、生成与迭代的方式，更加贴合并行处理的特点。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建通用并行处理框架；

S2、获取地震测网数据，并对所述地震测网数据并行执行地震解释模块；

S3、并行提交经所述地震解释模块处理后的地震解释数据。

2.根据权利要求1所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、设定地震解释模块通用配置参数；

S12、构建地震解释模块；

S13、构建测网通用迭代器。

3.根据权利要求2所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述步骤S11包括：

设置所述地震解释模块的输出数据范围、设置并行处理框架的处理单元大小以及确定输入测网文件和输出测网文件。

4.根据权利要求2所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述步骤S12包括构建地震解释模块父类以及由所述地震解释模块父类派生的地震解释模块子类。

5.根据权利要求4所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述地震解释模块子类为椭圆拟合模块、贝叶斯三参数反演模块、三角时频分析模块、倾角方位角创建模块、相干体创建模块、曲率创建模块、角道集生成模块或低频模型创建模块。

6.根据权利要求2所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述步骤S13具体包括：根据所述并行处理框架的处理单元的大小对测网进行分块，构建测网通用迭代器。

7.根据权利要求6所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，根据所述并行处理框架的处理单元的大小对测网进行分块，具体包括：

针对三维网状测网，所述三维网状测网的主测线、联络线和时间三个维度分别用所述并行处理框架的处理单元的线数量、道数量和时间跨度进行分块；

针对二维线状测网，所述二维线状测网的测线和时间两个维度分别用所述并行处理框架的处理单元的道数量和时间跨度进行分块。

8.根据权利要求6所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：遍历所述测网通用迭代器处理单元的地震道获取地震道数据，并对所述地震道数据执行所述地震解释模块，得到地震解释数据。

9.根据权利要求1-8任一项所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述测网通用迭代器还包括用于将所述地震解释数据提交到输出测网文件的提交模块。

10.根据权利要求9所述的地震解释模块的通用并行处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述测网通用迭代器将每个所述地震道的地震解释数据提交到输出测网文件的对应位置，实现并行提交。