基于优化系数的有限差分叠前深度偏移方法

针对复杂陡倾构造及横向速度剧烈变化区地震资料的成像问题,本文提出了切比雪夫有理逼近优化系数有限差分叠前深度偏移方法.文中采用切比雪夫有理逼近求取有限差分频散方程的优化系数,进而改进有限差分叠前深度偏移方法,实现陡倾构造及横向速度变化剧烈地区地震资料的成像。通过对15°及45°方程与精确频散方程的相对误差的计算,以及对Marmousi模型进行偏移成像,证明在陡倾构造及横向速度变化剧烈的地区,应用切比雪夫有理逼近优化系数的有限差分叠前深度偏移方法具有更好的成像效果。     

带误差补偿的有限差分叠前深度偏移方法

基于波动方程有限差分法深度偏移对介质速度纵横向变化的强适应性,本文介绍了一种优化系数的单程波方程叠前深度偏移算子。它在限差分波场延拓计算的基础上,增加了针对算子误差的补偿校正,从而提高了算子的成像精度;同时也可以基本消除差分频散,提高成像剖面信噪比。该算子具有方程阶数低且能对陡倾角成像的特点,能适应速度场的任意变化。文中一切计算均在频率域进行,与时间域有限差分算法相比,具有计算效率高、成像方便的优点。脉冲响应测试和对Marmousi模型进行的叠前深度偏移结果表明,该偏称进强横向变速情况下“三高”（高分辨率、高信噪比与高保真）数据处理的有效手段。     

基于平面波合成的傅里叶有限差分叠前深度偏移

本文将平面波合成的物理模型与傅里叶有限差分皮场延拓算子相结合,提出了一种新的基于波场延拓的叠前深度偏移方法。     

异构计算环境下的三维Kirchhoff叠前深度偏移混合域并行算法

三维Kirchhoff叠前深度偏移（KPSDM）面对数据量的不断增长以及可编程图形处理器（GPU）的引入,传统的并行策略已经不再适合当前的超大规模异构集群的体系架构。本文提出了一种新的混合域KPSDM并行算法,从成像空间、输入数据两个维度对偏移任务进行拆分,消除了任务之间的依赖性。为了应对异构计算环境,将核心计算部分移植到GPU上,并实现了“动态异步”的任务调度策略,保证了负载均衡;对于KPSDM执行过程中重复访问地震数据与旅行时场带来的巨大I/O开销,利用作业节点的本地存储构建分布式缓存系统,解决KPSDM可扩展性受限于共享存储能力的问题。在256节点的集群上处理实际地震数据,获得了接近线性的加速比效果。     

转换波叠前深度偏移

叠前深度偏移是转换波最佳成像方法。在研究Ｐ波叠前深度偏移的基础上，进一步研究了转换波叠前深度偏移方法，该方法涉及多波速度建模、震源函数求取以及延拓成像，其中偏移成像采用有较高精度的傅里叶有限差分（ＦＦＤ）方法实现。经理论模型及实际资料处理证明了方法及软件的正确性。     

基于最小二乘法优化系数的傅里叶有限差分偏移

复杂构造油气藏的勘探已经成为当前的重点，也是进行高分辨率地震勘探的瓶颈。为了获得精确的复杂构造成像，一般采用具有高角度、频散小、适应纵横向速度变化的傅里叶有限差分法来实现叠前深度偏移，但该方法对陡倾角成像还存在明显的误差。为此,利用全局优化的非线性多元最小二乘法对傅里叶有限差分算子中的系数进行优化，从而在保持计算效率的前提下，提高了成像角度及陡倾角的成像精度。通过对SEG/EAGE模型进行优化系数的傅里叶有限差分偏移，其结果表明该方法对陡倾角构造及纵横向速度急剧变化的地区具有更高的成像精度。显然基于多元最小二乘法优化系数傅里叶有限差分偏移法比常规优化系数的傅里叶有限差分法更适合在陡倾角地区的精确成像。     

裂步Hartley变换叠前深度偏移

研究了基于Hartley变换的叠前深度偏移方法。根据Fourier变换与Hartley变换的内在关系 ,具体推导了裂步Hartley变换 (SSH)的叠前深度偏移公式。对Marmousi复杂构造模型和某区的实际资料进行了计算 ,取得了良好的成像效果。表明了本方法及相应算法的正确性 ,它是一种高精度的偏移方法 ,可以用于实际地震资料的处理     

基于波动方程的聚焦点控制照明叠前深度偏移

 基于波动方程的聚焦点控制照明叠前深度偏移技术借助于差分计算，把速度、密度等介质参数的影响体现在差分计算的矩阵方程中，能够自动适应速度场的任意变化，快速傅里叶变换的使用也加速了波场延拓的计算速度。因此此法兼具有限差分偏移方法和傅里叶偏移方法的优点，既可适应速度场的剧烈变化，又可保证对陡倾地层的成像效果，是目前针对复杂构造最有效的成像方法之一。对于单个聚焦点及其周围的成像步骤为：①采用矩形网格情况下绕射走时的有限差分计算方法生成合成算子；②应用合成算子来合成面炮震源和面波记录；③对合成的面炮震源和面波记录做傅里叶有限差分法波动方程叠前深度偏移，得到该聚焦点及其附近区域的成像结果。按照上述成像步骤，将震源波场和炮集记录依据相应的外推公式进行延拓，最终应用成像条件求取成像值。在地质目标处选取多个聚焦点，可以得到面向目标的控制照明偏移成像，在多个层位上选取多个聚焦点进行控制照明叠前深度偏移，可以得到整块区域的成像。通过对Marmousi模型的试算，取得了较好的效果。     

Walkaway VSP深度域叠前偏移成像

本文从Helmholtz方程出发,推导了适用于Walkaway VSP波动方程叠前深度偏移的Fourier有限差分算子,并建立Walkaway VSP波动方程外推的流程。模型测试和实际资料处理结果表明,Walkaway VSP深度域叠前偏移成像方法既能适应速度场的剧烈变化,又可以保证对陡倾地层的成像效果,对复杂构造成像精确。     

基于改进的时移成像条件的保幅叠前深度偏移研究

为了实现保幅叠前深度偏移,在波动方程保幅偏移方程的基础上详细推导了傅里叶有限差分波动方程延拓算子。由于波动方程叠前深度偏移技术的应用受计算效率的制约,因而,提出了利用大延拓步长进行波场延拓,在延拓层位,利用相关成像条件进行成像。对延拓步长层间的层位,结合含有绕射聚焦项的时移映射函数,对延拓层位上未基于频率叠加的上、下波场的互相关值进行傅里叶逆变换,并结合零时刻成像原理求出延拓层间的成像值。脉冲响应测试和Marmousi模型试算表明该方法可以实现保幅叠前深度偏移,并可以大幅度提高偏移成像效率。     

傅里叶有限差分深度偏移成像方法研究和应用

本文介绍了傅里叶限差分叠前深度偏移方法的理论研究及应用情况,通过对复杂的Marmousi模型进行处理,地震波场不失真,成像质量高,同时展示了对ZX地区二维地震资料的处理结果,并与Kirchhoff积分方法处理效果进行了简单对比,结果表明,傅里叶有限差分偏移法在成像效果和振幅保真方面都优于Kirchhoff积分法,但计算效率较低。     

基于Born/Rytov近似的联合叠前深度偏移方法

波动方程法叠前深度偏移是实现复杂构造和岩性精确成像以及保幅处理的关键技术之一。目前常用的这类方法有分步傅里叶法 (SSF)、傅里叶有限差分法 (FFD)、频率空间域有限差分法 (FXFD)和广义屏法(GS)。其中 ,GS法是近几年发展起来的一种新方法 ,具有成像精度较高、计算效率一般和条件稳定的特点。依据GS法 ,考虑到效率、效果和稳定性 ,提出了基于Born/Rytov近似的联合叠前深度偏移方法。当延拓层的速度横向变化较小时 ,采用Born近似法 ;当延拓层的速度横向变化较大时 ,采用Rytov近似法。模型试算和实际资料处理表明了方法的有效性和对复杂地质体的适应性     

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。     

波动方程叠前深度偏移方法综述

:对波动方程叠前深度偏移的基本概念、实现方法进行了分类和阐述。波动方程叠前深度偏移方法主要分为2类：一类是单平方根方程偏移,在偏移过程中,上、下行波分别向下延拓,并通过互相关成像条件来提取成像值；另一类是基于“沉降观测”概念的双平方根偏移,在偏移过程中,炮点和检波点同时向下外推,当两者重合时（零偏移距）,零时间的波场值就作为该空间点的成像值。对共炮真振幅偏移进行了阐述,并指出也可以在角度域道集实现该算法。理论模型的处理效果证明，波动方程叠前深度偏移成像技术是解决强横向变速情况下复杂构造成像的一种有效手段。     

基于小波束偏移算子的井间地震成像

应用地面地震叠前深度偏移能够较好地对复杂构造成像,但对于薄层的成像其分辨率不够。而井间地震受地面的干扰较少,并且信号主频较高,成像具有较高的分辨率。基于单程波方程的波动方程偏移方法可以适应速度场的强横向变化,但不能够直接应用到井间地震成像。本文基于起伏地表直接向下延拓法成像的思想,应用波场逐步累加的方法,实现井间地震的叠前深度偏移。在此基础上,将小波束偏移算子引入到井间地震成像中,由于其局部化的参考速度,减小了局部速度扰动,提高了计算精度。通过复杂的井间地震模型试算验证了该方法的正确性和有效性,与分步傅里叶偏移方法相比,断层成像更清晰,偏移噪声得到了较好的压制。