地震处理多核异构并行计算通用框架研究

新的地震采集方式可每天产生30TB的巨大数据,迫切需要并行计算技术支撑资料处理,而并行模式的复杂化(如MPI、OpenMP和CUDA等)导致程序设计的复杂化,尤其当系统软硬件资源变化时,必须反复修改源程序。为简化复杂的地震并行软件开发,提升地震处理并行效率,本文在分析各种并行模式的基础上,建立了一整套地震处理多核异构并行计算通用框架,将各种并行模式相结合,充分发挥各自的优势,实现地震处理软件的多核异构并行模式自动匹配,提高了地震处理软件在多核异构环境下开发的可行性和并行效率。基于该框架研发的GPU炮域波动方程叠前深度偏移软件,与CPU串行算法相比,计算精度等同,但并行效率提高20倍以上,且随GPU节点增多呈线性增长趋势。     

面向地震数据处理的并行与分布式编程框架

 本文提出了一个适用于地震资料处理的并行与分布式编程框架GeoPF。该框架构建在集群系统之上,采用粗粒度数据并行执行模型,它可以调度串行语言编写的处理模块,同时运行在多个计算节点或者单个节点内的多个CPU核上,隐藏了计算节点及其CPU核的调度、通讯与节点故障恢复、模块之间的数据传输等并行编程细节。经过实验评估,GeoPF框架从串行到并行的线性加速性能有所提高,处理相同任务的时间从21h 33min 缩减到15min 27s,效果显著。GeoPF与商用的地震数据处理系统相比,在业务流程方面有一些相同特点,其不同之处就是GeoPF的处理模块具有自动并行特点,而大部分地震处理模块只能是串行方式。     

海量地震数据叠前逆时偏移的多GPU联合并行计算策略

叠前逆时深度偏移(Pre-stack Reverse-time Depth Migration,RTM)是一种全波场成像方法。由于其实现过程存在着存储量、计算量庞大以及成像噪声等问题,难以适应实际生产的需求,使得该方法一直没有在工业界得到广泛的应用。采用震源波场重构的策略降低了存储需求;针对其计算量巨大的问题,利用了图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)进行并行计算,并与中央处理器(Central Processing Unit,CPU)结合实现协同并行处理;同时采用GPU多卡联合策略解决GPU显存不足的瓶颈。实际资料试验处理结果表明,上述技术措施能够在保证RTM高精度成像优势的基础上极大地提高计算效率,为应用RTM处理海量地震数据提供了良好的技术支持。     

单点高密度地震数据处理分析与初步评价

 文中结合数值模拟和实测数据,从分辨率、信噪比和数据处理的角度剖析了单点高密度地震数据与常规地震数据的区别,通过剖析数据处理流程各阶段的特点,对单点高密度地震数据的处理特点进行了总结,阐述了单点高密度地震数据的计算效率。认为对于单点高密度地震资料处理,需要根据小空间采样间隔、高保真、低/无假频、宽频带、低信噪比等特点选择合适的处理模块,并得出以下认识：①单点高密度采集有利于实现全波场的无假频采样,提高频带宽度,为实现无假频去噪和有效信号的高保真处理奠定基础,有利于提高复杂构造、大倾角构造和小尺度勘探目标的成像精度;②野外或室内组合法都可以有效压制面波和随机噪声,但室内组合优于野外组合,能保持更宽的频带,且使用灵活;③单点高密度数据使得现有处理软件去噪模块的去噪效果更好。     

GPFS并行文件系统在地震数据处理中的应用

地震数据处理系统的I/O瓶颈已严重制约机群的运算能力,而GPFS并行文件系统的使用较好地解决了这个问题。本文简要地介绍了群集系统I/O和并行文件系统,详细地阐述了GPFS并行文件系统的原理及工作过程,并结合GPFS的使用情况,介绍了GPFS在地震处理群集系统中的应用。     

集输系统效率提升的潜力分析

提高集输系统效率的研究,总体目标是节能降耗,降低原油的操作成本。系统效率的高低尽管可衡量系统的能耗水平,但也不是绝对的,两者是辩证的统一。一般情况下,系统的能耗水平低,则系统效率高。提高系统效率的研究是一种过程或是手段,降低系统的能耗是目的,所以提高系统效率的研究从降低能耗为出发点,并且提高效率的研究、分析应对系统首先进行节能降耗分析。     

地震勘探数据处理高性能计算平台存储系统设计与应用

在调查研究的基础上,对地震勘探数据处理高性能计算平台存储系统的设计与应用情况进行了论述.分析了地震资料处理数据的特点及存储形式;介绍了目前地震资料处理数据的各种存储技术及其特点;提出了地震勘探数据处理高性能计算平台存储系统的构架.实践表明:使用该系统可提高数据的访问速度;数据的安全性得到了提升;缩短了地震资料处理周期.     

三维扩散滤波方法地震数据处理模块的开发与应用

将扩散滤波方法引入地震数据处理领域,给出了三维各向同性和各向异性两种扩散滤波方法的基本原理。开发了相应的地震数据处理模块:Ckydiffusion,详细分析了该模块的设计思路,指出了模块中的关键参数。在实际三维地震资料数字处理(如随机噪声压制、低频逆时噪声压制等)中取得了较好的应用效果。     

提升油水井测试效率的工艺措施分析

由于油田产量规模的扩大,油井的总体容量也日益扩大,在油田发展进程中针对油井开展的有关检测任务也在不断增加,由此导致油井的检测业务中管理工作和整体检测力量与产品矛盾的问题逐步凸现出来。关于目前油田井的检测情况,不但要仔细研究对测试产品质量有关系的各种因素,还要进一步细化测试细节,创新检测技术,增强检测工作的安全的各种因素,须细分测试环节,不断创新测试方法,进而提高检测项目的安全系数。油水井测试效率影响因素种类繁多,对于如何增强油水井测试效率工艺方法是当下最需要解决的问题,为此,借助革新检测方式和使用非集流流量计定位器等进行细化研究,并为相关从业者提供参考。     

DSP56000系列数字信号处理单片机在地震勘探数据处理中的应用

本文介绍了DSP56K数字信号处理单片机的系统结构,讨论了在数字地震仪采集站中利用DSP56K实现对地震数据进行去工频干扰和直流漂移校正的数字陷波器的设计方法,大大简化了采集电路并且提高了采集数据的质量,最后给出了实验结果。     

基于设计模式的地震并行处理应用框架

本文研究石油地震探数据处理的流水、扇出扇入、主从和混合并行计算模式,并针对这些模式设计和实现了ＧＲＩＳＹＳ地震并行处理应用框架。利用这个框架,不需要对以往大量的地地震处理模块作任何改动,可以在工作站集群计算机或大规模并行计算机上实现并行处理。     

二维叠前深度偏移的并行算法

鉴于ＰＶＭ软件是一中几乎能够在所有流行的计算机体系结构上运行的并行环境，本文提出了单程序多数据流（ＳＰＭＤ）方式的二维叠前深度偏称的并行算法，即走时表计算采用炮点循环并行试井成像过程采用炮工行算法。采用ＰＶＭ并行环境提供的消息传递方式进行程间通讯，在ＳＧＩＰｏｗｅｒＣｈａｌｌｅｎｅ和ＩＢＭＳ寅途中 并行机上实现了其二维叠前深度偏移的并行算法，测试结果表明：本文的二维叠前深度移并行化算法效率是比较高     

Burg 算法在地震数据反褶积中的应用

Burg 算法的一个重要概念是在求自相关函数时,对数据时窗外仅作最大随机性假设,而不认为等于零。用这一概念,可以外推自相关函数。当用 Burg算法求反滤波器预测误差因子 a_i~((m))时,既不计算自相关函数,也不计算反滤波因子的全部系数值,而只需要计算因子最末一点的系数 a_m~((m)),并且这一计算仅限定在数据时窗范围内进行。本文将 Burg 算法具体应用于地震数据反褶积中,在求 a_m~((m))时作了部分的修改,提高了稳定程度,改善了反褶积的地震剖面质量。从已进行的实际地震数据试算结果来看,只要处理参数使用恰当,地震剖面上信号的分辨率均有十分明显的提高,并且信噪比也有所改善。     

高分辨率地震资料处理中的优化速度分析方法

速度分析是地震资料处理过程中的重要一环。速度分析的质量直接影响动静校正,继而影响叠加成像以及偏移归位。针对如何优化速度分析,提出了基于道集资料噪音衰减、道集内相位时差校正、道集优化处理以及速度拾取应用约束等过程的优化速度分析方法。该方法在实际资料处理中取得了很好的效果。     

叠前地震资料的去噪处理

目前,有多种去噪方法适用于叠后资料的处理,相对来说,叠前资料的去噪工作研究得不够。文中结合李庆忠先生提出的一维迭代去噪方法,重点讨论叠前资料的去噪问题。通过处理实例分析,叠前去噪要比叠后去噪的效果有明显的改进。因此,在重视叠后资料去噪处理的同时,应加强对叠前资料去噪方法的研究与应用。     

高分辨率资料处理与储层预测

对地震资料进行提高分辨率处理，需要对影响资料分辨率的因素进行分析，找出其中的主要因素，例如地震子波的主频与频带宽度、时间、空间的采样率、资料信噪比、子波的形状以及大地对地震子波的吸收作用。针对性的解决方法主要包括：采用综合有效的噪音衰减方法提高资料信噪比，拓宽资料有效频带宽度，采用小的时间采样处理，使用零相位子波反褶积，进行一致性能量补偿，用分频剩余静校正法作剩余时差校正，精准的速度分析，叠后进行高频补偿处理拓宽资料频带宽度。采用这些方法处理的资料分辨率得到较好的提高，对地质成像及储层预测起到了积极的作用。     

地震数据时频分析与分频处理

在地震数据处理过程中，时频分析技术可较好地描述信号和噪声的频率随时间变化的规律，即时频分析可以细致地刻画数据中各类波的时频结构和性质，其重要性在于能直观地识别、检测和分类数据，因此，可采取有针对性的措施，以提高每一个步骤的处理精度。简述了时频分析的方法原理，介绍了适应于地震数据分析的窗函数的选取方法，并展示了分频噪声压制的应用效果，说明分频处理是提高数据处理保真度的有效方法。     

地震资料一致性处理方法研究与初步应用

地震资料一致性处理对于复杂地表条件下不同震源、不同检波器、不同采集方式地震资料的连接对比，以及以区域构造特征和油气分布总体研究为目的的大连片处理至关重要。为此，开展了地震资料一致性处理方法研究。在总结当前一致性处理方法的基础上，详细阐述了互均衡处理技术的方法原理。该技术直接从叠加地震记录入手，采用最小平方算法求取多个匹配滤波算子，将各匹配滤波算子作用于一组数据，达到一致性处理的目的。互均衡处理技术综合了现有各种一致性处理方法的优点，不仅可以适应地震子波时变的特点，实现振幅、时差、频率、相位以及波形等的全面校正，而且能够避免噪声的影响。对新疆沙漠地区可控震源与炸药震源记录的一致性处理试验表明，该方法可以大大提高不同震源资料的一致性，采用的全局匹配滤波方式，可以同时兼顾深浅层地震子波的变化。