基于波动方程的共聚焦点成像技术

对于较复杂的理论模型和低信噪比的实际地震资料处理来说，用基于射线理论的有限差分走时法共聚焦点（CFP）成像技术生成的CFP偏移剖面不能精确地对地下构造成像。为此，探讨了基于波动方程的傅里叶有限差分法（FFD）共聚焦点（CFP）成像技术。该技术可以自动检测宏观速度场正确与否，大大提高了聚焦算子的计算精度和双聚型保幅成像精度。数值模拟验证了方法的正确性，实际资料处理验证了方法的有效性和实用性。与基于射线理论的有限差分走时法的CFP成像剖面对比结果表明，基于波动方程的CFP偏移剖面分辨率更高，层位更清楚，可以对地下构造清晰成像。     

共聚焦点偏移成像方法研究

共聚焦点 (CFP)偏移 (激发聚焦和检波聚焦的双聚焦偏移 )是一基于等时原理的地震成像方法。通过时空域的零走时成像原理 (CFP偏移的共聚型 )和拉冬域的零截距时间成像原理 (CFP偏移的双聚型 )分别实现构造成像 (角平均的标量成像 )和岩性成像 (考虑AVO的矢量成像 )。通过模型试算了CFP偏移的共聚型成像 ,结果表明了方法的有效性     

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文章针对共聚焦点（CFP）成像技术的研究现状，给出了常规CFP成像技术所存在的不足，提出了时差自动拾取CFP成像技术的基本思路和步骤，进行了多层水平与起伏（包括有、无高斯噪声两种情况）层状介质理论地质模型的常速度初始模型时差自动拾取CFP成像的数值模拟计算。应用该技术对某油气田三维测区中的实测测线资料进行了常速度初始模型时差自动拾取CFP成像计算，并与叠前偏移结果和声测井曲线进行了比较分析。研究结果表明：①时差自动拾取CFP成像技术是具有理论依据的和可行的：②该技术有效地避免了由于人工拾取时差的不正确所引起的串层现象和提高了时差拾取精度；③该技术既可实现波场归位又可提高记录的信噪比，具有较强的抗噪能力；④该技术有效地提高了CFP成像技术的精度和效率，使CFP成像技术更具有实用性。     

基于正演模型的地震处理技术保幅性分析与评价

目前在地震资料处理技术的相对保幅性评价方面,还缺少行之有效的方法。实际资料由于受到噪声和地表变化等因素的影响,不确定因素比较多,对处理技术的相对保幅性难以进行定量评价。针对这种情况,提出了基于正演模型的振幅曲线统计法、残差法、AVO属性分析法和振幅比法等4种保幅性评价方法,即利用正演数据,在影响因素比较单一的条件下,采用相应的保幅性评价方法,对比分析了处理前后正演数据的变化,对几何扩散补偿、预测反褶积和地表一致性振幅补偿处理技术的保幅性进行了评价。速度场精度对几何扩散补偿处理的相对保幅性有较大影响,采用准确的速度是提高处理保幅性的基础。预测反褶积虽然能提高分辨率,但相对保幅性较差,实际资料处理时应结合井资料进行细致的参数分析,提高处理的相对保幅性。对于地表一致性振幅补偿处理,参与运算的炮数越多,处理结果的相对保幅性越好,实际资料处理时,应该利用尽可能多的数据进行运算。     

几项关键处理技术的保幅性分析及应用

目前,地震资料振幅及波形信息越来越多地应用于岩性圈闭的识别和评价,对处理技术的相对保幅性要求也越来越高。但目前的地震资料处理技术和流程多注重以构造成像为重点,而忽略了处理方法及参数变化对地震波振幅的改造,影响了处理结果的保幅性。为此,基于实际资料和模型数据,对面波压制技术、几何扩散补偿、预测反褶积技术等几项关键处理技术的保幅性进行了分析,并提出了保幅性更好的处理方法和流程。分析结果表明,采用优化后的方法和流程,面波压制、几何扩散补偿等处理环节的相对保幅性可以得到明显提高。     

地震资料处理中相对保幅性讨论

近年来,伴随经济快速发展,人们越来越重视地震的预测,许多地球物理工作者逐步开始重视相对保幅的地震资料处理,并且逐步下功夫分析和研究相对保幅处理流程的建立,目前人们在分析保幅性处理方面没有形成统一的观点,本文就目前的多种观点进行整理,至于完善的保幅技术的评价系统,还需广大学者进一步研究。     

基于Qt的共聚焦点技术地震资料处理系统研发

从软件编程的角度分析了共聚焦点（CFP）技术,重点总结了成像技术和成像算法步骤,给出了基于CFP技术的地震资料处理流程。在充分利用Linux操作系统环境的稳定、高效特性的基础上,结合跨平台的C++图形用户界面库Qt,使用C/C++和Fortran语言混合编程、多线程和面向对象等技术,开发了基于CFP技术的地震资料处理系统。该处理系统的研发为其它地震资料处理软件的研发提供了一套解决方案。     

海上地震数据相对保幅处理关键技术应用

目前针对构造成像处理的常规处理技术己经比较成熟。相对保幅处理技术由于地下情况的复杂性,一直未能得到很好地解决,目前还处在摸索阶段;国内已有不少处理人员在相对保幅处理方面做了很多有益的尝试,取得了不错的效果;通过近几年处理工作实践,总结了一套相对保幅处理思路和流程,在海上石油勘探中取得了很好的应用效果。     

地震资料处理保幅性评价方法综述与探讨

地震资料保幅处理是指在保持原始地震资料有效反射地震信息不发生相对畸变的前提下,采用合理有效的处理手段来提升地震资料品质的过程,保幅性地震资料处理的结果体现在对反射子波波形特征和反射系数特征的相对保持上。基于对前人研究成果的梳理与分析,确定了5大类地震资料处理技术的保幅性评价准则,利用模型数据及实际地震资料对多种保幅性评价方法进行了综述与探讨,包括残差分析法、时频分析法、振幅曲线对比法、振幅比计算法、子波一致性分析法、沿层地震属性分析法、AVO属性分析法、切片分析法、合成记录对比法等9种方法,明确了这些评价方法的地球物理意义及适用性,形成了一套较为完善的地震资料处理保幅性评价系统,为地震资料处理中选择保幅处理模块、构建保幅处理流程、评价处理成果的保幅性提供了依据。     

吐哈盆地岩性勘探地震资料叠前处理技术

叠前岩性处理技术是以保幅处理为基础，以精确的叠前偏移归位和高精度的岩性属性参数提取为特点，其在吐哈盆地岩性油气藏、隐蔽油气藏研究方面发挥了重要的作用，具有十分广阔的应用前景。该文介绍了岩性勘探中地震资料处理采用的技术方法，包括叠前保幅处理、叠前保真去噪、高分辨率处理、叠前时间偏移等技术，是岩性处理的关键技术手段。     

６４位集群计算平台波动方程叠前深度偏移的性能优化

详细介绍了iCluster波动方程叠前深度偏移软件系统所采用的集群并行计算策略,以及在６４位集群计算平台上开展的计算性能优化工作和取得的成果。给出了大量软件优化和性能测试结果,包括波动方程叠前深度偏移处理程序运行分析、MPI并行计算运行分析、不同编译器和编译参数测试对比、不同FFT算法效率测试对比、IA32和IA64平台软件运行效率对比测试及并行加速比测试等结果。以原来基于2.6GHZ Xeon系统上的软件运行效率作为基准,在基于1.4GHz Itanium2的系统上,经过优化的波动方程叠前深度偏移程序其计算性能提高了９倍左右。其性能的提高主要归功于３个因素,即６４位处理器硬件性能的提高、优化编译器的贡献和Intel MKL数学库中DFT程序的贡献。试验和分析表明,对于波动方程叠前深度偏移计算,基于千兆以太网的集群计算机系统可以在较大规模配置下,仍然能保持很高的并行加速比。面对数据规模和计算规模的挑战,向６４位计算平台的迁移是未来几年内地球物理计算的必然发展方向。IA64平台上软件计算性能的优化,既有巨大潜力,又有可观的经济价值。     

共聚焦点（CFP）成像技术述评

CFP成像有共聚焦和双聚焦两种形式。前者用于寻找构造信息，后者则主要用于分析与储层描述有关的信息。借助于两个连续且相互独立的聚焦步骤，CFP成像技术将叠前偏移与速度分析分离开来，用算子更新代替传统的对速度场直接更新，最后由经正确更新的聚焦算子反演出地下速度场。该技术在精确成像的同时，很好地避免了速度难题。这一优良特性可被广泛应用于地震数据反演和处理的各个方面（处理复杂近地表难题、多次波消除、多分量偏移、地下盐丘成像及时延地震监测等）。因此，CFP成像技术是一种理论上先进、应用前景广阔的新的成像技术，对复杂地质问题的解决更是有着独到的功效，在我国可望有广阔的发展空间。     

Kirchhoff叠前时间偏移的GPU移植与性能优化技术

叠前时间偏移在工业生产中发挥着极其重要的作用,为了提高该算法的计算效率,开展了基于GPU异构计算平台的算法移植与优化。首先根据积分法偏移的算法特点制定了偏移距域的多进程数据域并行以及IO与计算异步并行总体并行策略;然后为了提高偏移核心计算部分在GPU上的计算效率,对偏移计算核在GPU上的并行方案进行了分析,选择了成像域超大规模线程并行方案对算法进行了移植和优化,并对不同优化手段在不同GPU硬件平台下获得的性能加速进行了对比测试;最后利用大规模计算节点及大规模地震数据体进行了移植后算法的应用测试,并对算法的计算效率、可扩展性以及精度误差进行了分析。大规模应用测试表明,积分法叠前时间偏移经过GPU移植后可获得较CPU平台近7倍的性能提升,具有很好的工业应用价值。     

地震处理新方法——共聚焦点技术

共聚焦点（CFP）叠加成像方法以算子驱动代替模型驱动，以算子修正代替速度修正，可以避免叠前深度偏移对速度模型的要求太高，速度模型修正比较困难的问题，适用于复杂地表地质条件下的构造成像处理。论述了两次聚焦成像的原理，讨论了聚焦算子的修改方法，并给出了一个理论模型试算结果及CFP的其他应用。     

起伏地表叠前逆时深度偏移与并行实现

本文系统讨论了逆时偏移中常用的波动方程求解方法,并简述了其各自的特点和优势。文中提出用逆时偏移实现基于起伏地表的波动方程叠前深度偏移,理论模型数据的试算结果与单程波方程和Kirchhoff积分方法结果进行对比,展示了逆时偏移的优越性。自行研发的基于CPU/GPU平台的并行软件,推动了逆时偏移算法实用化的运行,在应用中取得了良好效果。     

基于UNICORE的地震网格计算应用插件

地震网格计算应用插件以油气地震勘探应用网格（SeisGrid）为运行框架，完成网格环境下的地震成像计算。在iCluster叠前深度偏移成像软件系统运行环境、网格计算需求和并行计算模式分析的基础上，提取适合在客户端完成的应用功能及最迫切需要在网格环境运行的计算功能，借助于SeisGrid客户端的强大网络功能和安全机制，研发了面向网格的地震应用插件。地震网格计算应用插件可方便地使用SeisGrid管理的各计算中心的网格计算资源，实现对分布式计算资源的无缝、安全和简单易行的访问，通过网络访问远程网格计算资源和iCluster应用软件资源，完成网格环境下的叠前深度偏移成像计算。     

CPU与GPU协同并行的多分量地震数据各向异性叠前时间偏移

地震勘探工区规模的日益庞大,造成多分量地震数据的各向异性叠前时间偏移算法耗时巨大。目前常用CPU集群方式并行加速该类算法,而集群方法必将导致节点间通信时耗增大;同时受限于CPU结构特点,只能通过扩大集群规模提高加速比。针对上述问题,提出一种基于CPU与GPU协同并行的多分量地震数据各向异性叠前时间偏移算法,利用OpenMP和CUDA实现CPU与多个GPU的协同并行,使用内存映射方法降低I/O耗费;并根据CPU与GPU的结构特点优化地震数据及速度数据的读取和存储方式,分割成像空间以节省算法内存消耗,每次只计算与开启的GPU个数相同条数的主测线,主测线内部采用一个GPU线程对应一道地震数据的偏移计算方法,以充分利用GPU计算能力。应用约29G的实际工区多分量地震数据分别比较不同个数GPU协同CPU并行的加速比,得知使用6个GPU协同CPU对实际纵波及转换波数据进行并行偏移处理时,加速比分别达到444和449。     

基于Spark的近地表速度模型快速层析反演

近地表速度模型层析反演多采用基于初至旅行时射线追踪的迭代反演方法。通常采用基于共享存储的MPI并行方式提高计算效率,但当计算节点增至一定规模时会存在网络I/O压力过大的计算瓶颈。为此,提出了一种快速、稳健的基于Spark技术的近地表速度模型层析反演方法,采用分布式内存管理技术将迭代中重复计算的数据持久化至内存中,提高程序运行效率。同时,为了解决共享存储中随着节点规模扩大而产生网络I/O堵塞的瓶颈问题,在分布式存储环境下组织弹性分布式数据集(RDD),设计基本规约单位为深度方向的一维反演数据,基于Spark Shuffle在规约过程中分布并行规约,利用Spark调度器在各个进程中分配任务,实现并行计算。实际数据计算结果表明：在反演结果精度不变的情况下,相对于常规MPI并行技术,该实现方法能够大幅度降低迭代过程中产生的网络I/O;当计算节点较多时,计算效率能够提高4倍以上;并行加速比呈现类线性增长趋势。