[发明专利]一种基于GPU/CPU协同并行的地震采集观测系统设计方法

说明书

本发明涉及一种基于GPU/CPU协同并行的地震采集观测系统设计方法，属于石油天然气地震勘探调查技术领域。本发明首先根据所采集的数据生成三维地质模型；然后采用基于GPU/CPU协同并行算法对生成的三维地质模型进行正演模拟；最后对正演模拟出的地震数据进行二维、三维地震波场分析，生成模拟的叠前偏移剖面进行地震成像研究，分析观测系统设计参数变化引起的地震成像效果改变以指导观测系统设计。本发明利用基于GPU/CPU协同并行的三维地质模型波动方程正演模拟进行观测系统参数验证分析，优化观测系统，达到改进采集质量的目的，解决了射线分析方法在复杂构造区不足的技术问题，能够极大的降低成本，提高工作效率，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于GPU/CPU协同并行的地震采集观测系统设计方法，属于石油天然气地震勘探调查技术领域。

背景技术

在地震勘探中，随着石油与天然气持续的勘探开发，地球物理勘探所面临的地质问题越来越复杂，地震采集观测系统设计需要针对解决的技术难题更多，科学合理设计需要有更加充分的论证手段来支持。基于射线追踪的正演模拟，在这方面起到了极其重要的作用，但是，在地下地质条件复杂地区速度各向异性地层中，简单的射线分析方法面对复杂的地质目标体其存在着一些不足(如:反射空白区、无法计算反射振幅值等),在复杂构造区会出现很大的误差，难以准确指导观测系统设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于GPU/CPU协同并行的地震采集观测系统设计方法，以解决射线分析方法在复杂构造区导致误差大的技术问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种基于GPU/CPU协同并行的地震采集观测系统设计方法，该方法包括以下步骤：

1)采集地震地质数据，根据所采集的数据生成三维地质模型；

2)通过地震参数论证选出观测系统的主要参数范围，设计相应的观测系统；

3)采用基于GPU/CPU协同并行算法对生成的三维地质模型进行正演模拟；

4)对正演模拟出的地震数据进行二维、三维地震波场分析，生成模拟的叠前偏移剖面进行地震成像研究，分析观测系统设计参数变化引起的地震成像效果改变以指导观测系统设计。

进一步地，该方法还包括对以往地震资料进行对比分析和地质模型验证，找到观测系统参数对数据采集以及叠前偏移成像的质量影响，优选观测系统参数，以改善数据采集质量和提高叠前偏移成像精度。

进一步地，所述步骤3)中正演模拟的过程如下：

A.将GPU和CPU结合在一起构建协同并行计算系统的硬件部分，并将生成的三维地质模型写入协同并行计算系统；

B.由所述协同并行计算系统根据三维地质模型确定炮点位置、正演孔径范围和时间拓扑步长；

C.将震源子波和孔径内的速度模型读入协同并行计算系统的显存部分，由GPU采用有限差分法沿时间方向递推；

D.根据吸收边界条件和自由地表边界条件确定正演结果。

本发明的有益效果是:本发明首先根据所采集的数据生成三维地质模型；然后采用基于GPU/CPU协同并行算法对生成的三维地质模型进行正演模拟；最后对正演模拟出的地震数据进行二维、三维地震波场分析，生成模拟的叠前偏移剖面进行地震成像研究，分析观测系统设计参数变化引起的地震成像效果改变以指导观测系统设计。本发明利用基于GPU/CPU协同并行的三维地质模型波动方程正演模拟进行观测系统参数验证分析，优化观测系统，达到改进采集质量的目的，解决了射线分析方法在复杂构造区不足的技术问题，能够极大的降低成本，提高工作效率，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于GPU/CPU协同并行的地震采集观测系统设计方法的流程图；