三维多波地震资料逆时偏移成像技术及GPU并行实现

发布时间：2021-06-30 22:15

　　地震偏移成像是地震资料处理的核心，也是非常费时的一个环节，通常也是实际生产的瓶颈。逆时偏移作为目前效果最好的地震偏移成像技术之一，其计算速度和存储量是必须要面对的问题，因此本文采用GPU（图形处理器）与CPU（中央处理器）结合成异构计算机软件平台，来加速地震资料的逆时偏移成像。本文首先简要论述了GPU的运行机制，阐述了CUDA编程的相关理论。根据弹性波逆时偏移的基本原理，利用交错网格对三维一阶速度—应力弹性波方程进行求解，推导其高阶有限差分格式，使用完全匹配层对人工边界反射进行压制。分别对震源波场和检波点波场进行延拓，在延拓过程中实现三维弹性波场的纵横波解耦及矢量横波标量化，并采用合适的成像条件进行偏移成像。由于成像技术是影响逆时偏移的重要因素，本文重点讨论了逆时偏移噪声的产生机理，采取基于Poynting矢量的归一化波场分离互相关成像条件和拉普拉斯滤波对偏移噪声进行了压制。针对逆时偏移中存在的海量计算量、巨大硬盘存储等问题，本文引入了GPU高性能计算和随机边界策略。在保证偏移算子精度的前提下，采用GPU超算技术改进逆时偏移算法，最大限度的发挥GPU并行计算能力。本文完成了二维、三维弹... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三维各向同性介质弹性波方程交错网格示意图

图 3-2 三维各向同性弹性波介质吸收边界条件示意图全匹配层已经分配到三维计算原始边界的周围，当地震波播到完全匹配层时，反射将全部被接收；当地震波在完全、③、④）中传播时，不会产生反射，并且按传播距离的波传播到完全匹配层的边界时，波场近似为零，同样不ML 的方程分裂思路，给出沿 x 方向上的吸收边界方程具ρx1d(x)vxxxx )yz(ρ1tvxzxyxx ∥ρx1d(x)vxxyy )yz(ρ1tvyyyzxy ∥ρx1d(x)vxxzz )yz(ρ1tvzzyzxz ∥

3-6 某一深度点震源矢量横波与质点旋度 U）垂直平分面的单位法向量，二波 SR的符号可以通过判断 与e的内积Sign of SR=sign of U e，若两者内积为正，即 在 的逆时针方即 在 的顺时针方向上，则 SR取负值 值。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纵横波解耦的双相介质弹性波方程正演模拟及结果分析[J]. 王玉凤,何兵寿,张省.  地球物理学进展. 2013(06)
[2]海量地震数据叠前逆时偏移的多GPU联合并行计算策略[J]. 孔祥宁,张慧宇,刘守伟,李晶晶.  石油物探. 2013(03)
[3]几种叠前逆时偏移成像条件的比较[J]. 薛东川.  石油地球物理勘探. 2013(02)
[4]弹性波叠前逆时偏移[J]. 周学明,李庆春,马婷.  物探与化探. 2013(02)
[5]TTI介质叠前逆时偏移成像研究综述[J]. 张岩,吴国忱.  地球物理学进展. 2013(01)
[6]GPU架构下的并行计算[J]. 杨柳,刘铁英.  吉林大学学报(信息科学版). 2012(06)
[7]基于波场分离理论的逆时偏移成像条件研究及应用[J]. 徐兴荣,王西文,王宇超,胡自多,刘文卿,高厚强.  地球物理学进展. 2012(05)
[8]基于GPU/CPU叠前逆时偏移研究及应用[J]. 刘文卿,王宇超,雍学善,王孝,邵喜春,高厚强,刘秋良.  石油地球物理勘探. 2012(05)
[9]地震叠前逆时偏移的有效边界存储策略[J]. 王保利,高静怀,陈文超,张唤兰.  地球物理学报. 2012(07)
[10]基于归一化波场拆分互相关成像条件的叠前逆时偏移方法[J]. 丁亮,刘洋.  石油地球物理勘探. 2012(03)

硕士论文
[1]基于CUDA的高阶差分正演模拟及逆时偏移[D]. 向飞.中国海洋大学 2013
[2]异构（CPU-GPU）计算机系统性能评测与优化技术研究[D]. 成思远.国防科学技术大学 2011
[3]GPU通用计算与基于SIFT特征的图像匹配并行算法研究[D]. 年华.西安电子科技大学 2010



本文编号：3258594